淺析FlexRay總線在乘用車中的應用

葉鵬

摘 要：隨著社會的飛速發展，汽車制造工藝也在不斷進步，在傳統機械式汽車基礎上搭配高性能的電子汽車技術，來實現輕松駕駛，達到安全駕駛的目的，汽車電子技術的發展，成為了現代汽車的一大重要標志，這就要求汽車的線控系統與通信系統提出了更高的要求，不但要求其安全性，還要求其實時性，反映要及時的總線控制系統，而FlexRay就是其中的典型代表，本文就FlexRay總線在乘用車中的應用進行分析研究，并尋找出其在乘用車應用中的一些可行性方案。

關鍵詞：FlexRay總線；乘用車；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.092

0 引言

FlexRay技術是一種新型的通信系統，它可以實現汽車機械電子元件與電氣系統之間進行傳輸數據，具有及時，可靠，高效等優點。是現在有將來汽車技術發展中不可缺少的一大重要組成部分。目前，FlexRay總線技術被廣泛應用于汽車的制動系統、轉向系統、油門控制系統中，不但使汽車的操控性能大大提高，還提高了汽車發動機的節能性能與乘坐的舒適性，并且還提高了汽車的安全系數。可以說這項技術在將來汽車行業中是一大發展趨勢，其重要性是不言而喻的。

1 FlexRay的發展現狀

FlexRay最早是在國外發展起來的，其成立的有FlexRay聯盟，不少國外大型的這方面的專業公司都是這個聯盟的成員，比如VW 、BMW 、Bosch、Daimler、Freescale 、GM、NXP這些知名公司都是其核心成員。奧迪汽車公司在2009年引用了FlexRay總線系統，在其2010年款奧迪A8中裝備了這種新總線。寶馬汽車公司在更早的2006年就裝備了FlexRay總線系統。可以說其在國外發展已經初具規模，那么它在國內的也有了一定發展趨勢。有不少的高校及研究機構開始解析FlexRay協議，并取得了一定的成果。

2 FlexRay總線技術的特點

2.1 高效數據傳輸速度

FlexRay總線系統的最大傳輸速率可以達到10Mb/s每通道，與前期應用在汽車車身、底盤與動力系統中的總線相比較其傳輸速率是有顯著提高的。除了傳輸速度的提高之外，其容錯性能也有了很大的改善，可以支持確定性的數據傳輸，在某個部件發生故障后，不影響其它部件的正常工作。

2.2 采用拓撲結構

FlexRay總線的安裝方式與安裝形式是多樣化的，靈活性能較高，在汽車內安裝時可以根據實際情況采用不同的拓撲結構，例如線形拓撲結構、星形拓撲結構和混合形拓撲結構等。

2.3 安全可靠的冗余數據傳輸

因為FlexRay總結具有良好的容錯功能，這一功能是通過冗余數據原理來實現的，它在設計時都是采用的雙根導線原理的，采用相互獨立的傳輸通道的冗余數據總線結構，當一根導線發生故障不通時，也不影響它的正常工作，這時就會由另外一個通道實現數據傳輸。

2.4 時間觸發性

FlexRay總線系統具有時間觸發性能，當有事件觸發時可以進行部分的數據傳輸，它會在某一時間段內，按照時隙進行分配并傳輸，可以避免數據擁擠過載。可以實現在規定的時間內傳輸確定性的數據，并且是實時傳輸，因此，該總線系統不會發生延時狀況。

3 FlexRay總線系統在乘用車中的應用

3.1 在控制系統中的應用

FlexRay總線系統在控制系統中的應用目標主要是改善汽車控制系統，降低控制車輛時對油液壓系統的依賴性，例如可以開發新型的線控剎車與線控油門控制系統等等，因為FlexRay系統具有冗余性能的雙線設計，可以有效的避免在車輛進行剎車或踩油門時因出現故障而導致的事故。FlexRay的這種容錯特點可以有效的保障汽車在行駛中的安全性，這使得該系統在汽車上有很好的發展前景。

3.2 在通信網絡骨架中使用FlexRay系統

FlexRay總線系統的最大傳輸速度為10Mbps，是CAN總線的10-20倍，如此之高的傳輸速度，決定著采用FlexRay做為車載通信網絡骨架，其各方面的性能肯定是優于CAN網絡的。而這個網絡骨架可以實現車底盤系統、安全系統、車身系統、多媒體系統和動力總成系統等多個相互獨立系統之間的無縫連接。因其超高的傳輸速率，它可以實現許多CAN系統不能實現的功能，對于那些超過CAN系統的應用中，使用FlexRay系統就可以很好的解決問題。FlexRay系統也完全可以適應在10Mbps帶寬以下的速度要求，并且可以根據實際需要進行合理的分配帶寬。

3.3 FlexRay在AUDI車系中的應用

FlexRay系統在奧迪車的A8L、A7和A6L車型中都有所應用，在這幾個車型中它的應用可以實現汽車的跨系統之間的通信與管理功能，FlexRay系統做為通信骨架，連接車內的各個系統，可以實現車輛行駛的動態管理，還可以發動機管理系統的聯網。采用該系統可以組成中央網關模塊，用以實現不同的總線系統與FlexRay系統這間的無縫連接，從而可以提升汽車各方面的操控性能與安全系數。可以進行端電阻設置，有效的避免導線所產生的反射信號。

在故障處理方面，FlexRay也具有一定的優勢，當FlexRay系統發生短路或出現故障時，就會使控制單元與總線或者通信支路與總線之間的聯系發生中斷。如果網關與其中一條支路的控制單元斷路，網關就可以識別到網絡中的故障，并使沒有故障的區域可以繼續工作。而且我們可以通過測量電阻的方法快速的判斷哪個地方出現了問題。除此之外，由于FlexRay系統具有非常強大的功能與優越性，在未來其在乘用車中的應用會更加廣泛。

4 結語

隨著汽車電子技術的飛速發展，汽車線控技術也有了更大的發展，在汽車制造工藝提升的同時，對汽車信息傳輸的及時性，實時性，安全性等方面提出了新的挑戰和更高更嚴格的要求。在這種情況下，傳統的CAN網絡局域網控制系統也跟不上汽車工藝的發展需要，因此，需要更好，更快速，更安全的FlexRay系統，FlexRay系統因其具有傳輸速率快，具有容錯性能，延時小且固定，還具有時間觸發性能，遠超CAN系統，這些優勢使得FlexRay系統在乘用車中會有更好的發展。

參考文獻：

[1]郭其濤.FlexRay總線特點及其在車輛上的應用和故障分析[J]. 河南科技，2014（21）：126-127.endprint