Anforderungen an die Kommunikation FlexRay im Fahrwerk

Die Vernetzung von Steuergeräten und Funktionen spielt eine zentrale Rolle im Fahrwerks- und Antriebsbereich sowie im Segment der Fahrerassistenzsysteme. Der Grad der Komplexität einzelner Steuergeräte steigt zunehmend, was dazu führt, dass immer mehr Daten über geeignete Bus-Systeme ausgetauscht werden müssen.

Anforderungen an die Kommunikation

Die Vernetzung von Steuergeräten und Funktionen spielt eine zentrale Rolle im Fahrwerks- und Antriebsbereich sowie im Segment der Fahrerassistenzsysteme. Der Grad der Komplexität einzelner Steuergeräte steigt zunehmend, was dazu führt, dass immer mehr Daten über geeignete Bus-Systeme ausgetauscht werden müssen.

Seit dem erstmaligen Einsatz des CAN-Bus-Systems im BMW 7er 1994, in dem Motorsteuerung, Getriebesteuerung und Radschlupfregelung vernetzt wurden, hat sich das Kommunikationsaufkommen im Bereich Antrieb/Fahrwerk bei modernen Fahrzeugen wie dem neuen BMW 7er um mehr als den Faktor 20 erhöht. In der Vergangenheit hat dies dazu geführt, dass eine immer größer werdende Anzahl an CAN-Bus-Segmenten in den Fahrzeugen Einzug hielt. Diese werden dabei über Gateways miteinander verbunden, um den Datenaustausch zwischen den einzelnen Bus-Segmenten zu gewährleisten.

Konnte bei der Einführung des CAN-Busses im Fahrzeug die gesamte Kommunikation problemlos über einen einzigen High-Speed-CAN, den Powertrain- CAN (PT-CAN), abgedeckt werden – die damalige Grund-Buslast lag bei etwa 20 Prozent –, so wurde mit jeder folgenden Baureihe mindestens ein weiteres CAN-Bus-Segment notwendig. Im aktuellen BMW X5 wären ohne Einführung von FlexRay alleine im Fahrwerksbereich fünf CAN-Sub-Busse notwendig gewesen.

Je mehr Sub-Busse im Fahrzeug verbaut sind, desto ineffizienter wird die zusätzliche Einführung weiterer Segmente, da aufgrund einer nie vollständig erreichbaren Trennung einzelner Segmente durch Nachrichtenüberlappung der effektive Bandbreitenzuwachs stark begrenzt ist. Das bedeutet, dass ein zusätzlicher CAN-Bus im Fahrzeug nicht ausschließlich mit neuen Botschaften belegt werden kann, sondern auch eine erhebliche Anzahl an schon vorhandenen Botschaften auf diesen weitergeleitet und den dort angeschlossenen Steuergeräten zur Verfügung gestellt werden muss.

Auch wenn durch zusätzliche CAN-Bussse das aktuell benötigte hohe Kommunikationsaufkommen abgebildet werden könnte, würde der Zuwachs der Datenrate wiederum keinerlei Reserven für zukünftige Erweiterungen bieten.

Die Datenrate ist dabei nicht das einzige Kriterium für die Auswahl eines geeigneten Bus-Systems. Heutige und zukünftige Bordnetz-Architekturen im Bereich Fahrwerks- und Antriebsvernetzung stellen auch hohe Anforderungen an eine deterministische Datenübertragung. Hierbei muss sichergestellt werden, dass der Datenaustausch zwischen den Steuergeräten in definierten Zeitgrenzen erfolgt.

Je größer die CAN-Buslast ist, desto höher können aufgrund des asynchronen Zugriffsverfahrens die Latenzzeiten in der Übertragungskette und der Signal-Jitter werden. Ein CAN-Bus-System sollte daher eine Grund- Buslast von etwa 40 bis 50 Prozent nicht überschreiten. Ein zukünftiges Bus-System muss daher buslastunabhängig deterministische Kommunikation garantieren können.

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