浅析FlexRay总线在乘用车中的应用

叶鹏

摘 要：随着社会的飞速发展，汽车制造工艺也在不断进步，在传统机械式汽车基础上搭配高性能的电子汽车技术，来实现轻松驾驶，达到安全驾驶的目的，汽车电子技术的发展，成为了现代汽车的一大重要标志，这就要求汽车的线控系统与通信系统提出了更高的要求，不但要求其安全性，还要求其实时性，反映要及时的总线控制系统，而FlexRay就是其中的典型代表，本文就FlexRay总线在乘用车中的应用进行分析研究，并寻找出其在乘用车应用中的一些可行性方案。

关键词：FlexRay总线；乘用车；应用

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

0 引言

FlexRay技术是一种新型的通信系统，它可以实现汽车机械电子元件与电气系统之间进行传输数据，具有及时，可靠，高效等优点。是现在有将来汽车技术发展中不可缺少的一大重要组成部分。目前，FlexRay总线技术被广泛应用于汽车的制动系统、转向系统、油门控制系统中，不但使汽车的操控性能大大提高，还提高了汽车发动机的节能性能与乘坐的舒适性，并且还提高了汽车的安全系数。可以说这项技术在将来汽车行业中是一大发展趋势，其重要性是不言而喻的。

1 FlexRay的发展现状

FlexRay最早是在国外发展起来的，其成立的有FlexRay联盟，不少国外大型的这方面的专业公司都是这个联盟的成员，比如VW 、BMW 、Bosch、Daimler、Freescale 、GM、NXP这些知名公司都是其核心成员。奥迪汽车公司在2009年引用了FlexRay总线系统，在其2010年款奥迪A8中装备了这种新总线。宝马汽车公司在更早的2006年就装备了FlexRay总线系统。可以说其在国外发展已经初具规模，那么它在国内的也有了一定发展趋势。有不少的高校及研究机构开始解析FlexRay协议，并取得了一定的成果。

2 FlexRay总线技术的特点

2.1 高效数据传输速度

FlexRay总线系统的最大传输速率可以达到10Mb/s每通道，与前期应用在汽车车身、底盘与动力系统中的总线相比较其传输速率是有显著提高的。除了传输速度的提高之外，其容错性能也有了很大的改善，可以支持确定性的数据传输，在某个部件发生故障后，不影响其它部件的正常工作。

2.2 采用拓扑结构

FlexRay总线的安装方式与安装形式是多样化的，灵活性能较高，在汽车内安装时可以根据实际情况采用不同的拓扑结构，例如线形拓扑结构、星形拓扑结构和混合形拓扑结构等。

2.3 安全可靠的冗余数据传输

因为FlexRay总结具有良好的容错功能，这一功能是通过冗余数据原理来实现的，它在设计时都是采用的双根导线原理的，采用相互独立的传输通道的冗余数据总线结构，当一根导线发生故障不通时，也不影响它的正常工作，这时就会由另外一个通道实现数据传输。

2.4 时间触发性

FlexRay总线系统具有时间触发性能，当有事件触发时可以进行部分的数据传输，它会在某一时间段内，按照时隙进行分配并传输，可以避免数据拥挤过载。可以实现在规定的时间内传输确定性的数据，并且是实时传输，因此，该总线系统不会发生延时状况。

3 FlexRay总线系统在乘用车中的应用

3.1 在控制系统中的應用

FlexRay总线系统在控制系统中的应用目标主要是改善汽车控制系统，降低控制车辆时对油液压系统的依赖性，例如可以开发新型的线控刹车与线控油门控制系统等等，因为FlexRay系统具有冗余性能的双线设计，可以有效的避免在车辆进行刹车或踩油门时因出现故障而导致的事故。FlexRay的这种容错特点可以有效的保障汽车在行驶中的安全性，这使得该系统在汽车上有很好的发展前景。

3.2 在通信网络骨架中使用FlexRay系统

FlexRay总线系统的最大传输速度为10Mbps，是CAN总线的10-20倍，如此之高的传输速度，决定着采用FlexRay做为车载通信网络骨架，其各方面的性能肯定是优于CAN网络的。而这个网络骨架可以实现车底盘系统、安全系统、车身系统、多媒体系统和动力总成系统等多个相互独立系统之间的无缝连接。因其超高的传输速率，它可以实现许多CAN系统不能实现的功能，对于那些超过CAN系统的应用中，使用FlexRay系统就可以很好的解决问题。FlexRay系统也完全可以适应在10Mbps带宽以下的速度要求，并且可以根据实际需要进行合理的分配带宽。

3.3 FlexRay在AUDI车系中的应用

FlexRay系统在奥迪车的A8L、A7和A6L车型中都有所应用，在这几个车型中它的应用可以实现汽车的跨系统之间的通信与管理功能，FlexRay系统做为通信骨架，连接车内的各个系统，可以实现车辆行驶的动态管理，还可以发动机管理系统的联网。采用该系统可以组成中央网关模块，用以实现不同的总线系统与FlexRay系统这间的无缝连接，从而可以提升汽车各方面的操控性能与安全系数。可以进行端电阻设置，有效的避免导线所产生的反射信号。

在故障处理方面，FlexRay也具有一定的优势，当FlexRay系统发生短路或出现故障时，就会使控制单元与总线或者通信支路与总线之间的联系发生中断。如果网关与其中一条支路的控制单元断路，网关就可以识别到网络中的故障，并使没有故障的区域可以继续工作。而且我们可以通过测量电阻的方法快速的判断哪个地方出现了问题。除此之外，由于FlexRay系统具有非常强大的功能与优越性，在未来其在乘用车中的应用会更加广泛。

4 结语

随着汽车电子技术的飞速发展，汽车线控技术也有了更大的发展，在汽车制造工艺提升的同时，对汽车信息传输的及时性，实时性，安全性等方面提出了新的挑战和更高更严格的要求。在这种情况下，传统的CAN网络局域网控制系统也跟不上汽车工艺的发展需要，因此，需要更好，更快速，更安全的FlexRay系统，FlexRay系统因其具有传输速率快，具有容错性能，延时小且固定，还具有时间触发性能，远超CAN系统，这些优势使得FlexRay系统在乘用车中会有更好的发展。

参考文献：

[1]郭其涛.FlexRay总线特点及其在车辆上的应用和故障分析[J]. 河南科技，2014（21）：126-127.endprint