Komplex vernetzt

FlexRay-Gateway-Modul für die Fahrzeugvernetzung

Entwickelt wurde das Automobil mit dem vornehmlichen Ziel, die Funktion „Fortbewegung“ umzusetzen. Und obwohl dieses Ziel ganz offensichtlich erreicht ist, hat die Integration neuer Funktionen noch lange keine Sättigung erreicht. Dies wird getrieben durch höhere Ansprüche, veränderte Anforderungen und Innovationen. So steht die Sicherheit an erster Stelle der heutigen technischen Entwicklungen, aber auch die Erfüllung der gesetzlichen Vorschriften, wie sie sich beispielsweise aus den Anforderungen des Umweltschutzes ergeben, treibt die technische Innovation.

Allein der technologische Wandel in der Unterhaltungselektronik bietet vielfältige Möglichkeiten, das Angebot an die Passagiere in diesem Bereich zu erweitern. Fahreras-sistenz-Systeme bieten über die bisherigen passiven und aktiven Sicherheitssysteme hinaus die aktive Unterstützung des Fahrers, das automatische Erkennen kritischer dynamischer Fahrsituationen ist dabei die Voraussetzung für eine Fahrzeugführung, die durch ein aktives Eingreifen einen ungünstigen Ausgang solcher Ereignisse abwendet. Weitere Hilfestellungen, die den Fahrer entlasten, sind beispielsweise das Navigieren in hoher Verkehrsdichte und die Sorge für den Komfort während der Reise. Um diese Funktionalitäten im Fahrzeug zu erreichen, ist eine große Zahl im Fahrzeug verteilter elektronischer Steuergeräte notwendig, die über sogenannte Bussysteme (Datenbus) miteinander vernetzt sind.

Seit mehr als zehn Jahren wird dazu von den meisten Automobilherstellern der CAN-Bus (Controller Area Network) eingesetzt, da die Eigenschaften dieses Bussystems besonders gut die Anforderungen der Regel- und Steuersysteme im Bereich Antriebsstrang und im Bereich Karosserieelektronik abdecken.

Neben CAN wird der MOST-Bus (Media Oriented System Transport) für die Bereiche Infotainment und Telematik genutzt. Für besonders kostensensitive Anwendungen hat sich der LIN-Standard (Local Interconnect Network) als geeignete Lösung erwiesen. Die steigenden Anforderungen an die Systemleistung (Datenrate, Sicherheit, Verfügbarkeit) machten es notwendig, neben den genannten Bussystemen einen weiteren Bus für die Datenkommunikation im Fahrzeug zu konzipieren. Das ist das zeitgesteuerte Bussystem „FlexRay“, das seit wenigen Monaten seinen ersten Serieneinsatz im BMW X5 bewältigt.

Die gestiegene Anzahl von Funktionen im Fahrzeug hat fast proportional zu einer Steigerung der verbauten Steuergeräte geführt und dadurch eine enorme Komplexität entstehen lassen. Um diese Komplexität zu beherrschen, muss das System „Gesamtfahrzeug“ partitioniert werden. Kein am Markt verfügbares System ist ausreichend, um alle Komponenten durchgängig zu vernetzen. Über entsprechende Netzübergänge in Form von Gateway-Modulen wird der Datenaustausch zwischen den Teilnetzen ermöglicht.

Diese Gateways sind entweder in Steuergeräte integriert oder arbeiten stand-alone. Bislang werden typischerweise Gateways angeboten, die einen Cross-Link zwischen den gängigen Bussystemen CAN, LIN und MOST ermöglichen. Da in vielen neuen Fahrzeugnetzwerken das Bussystem FlexRay eine große Rolle spielen wird, wird auch der Ruf nach Gateways laut, die einen Link zu diesem zeitgesteuerten Bussystem ermöglichen.

Die Experten am Göppinger Steinbeis-Transferzentrum beschäftigen sich seit einigen Jahren mit der Entwicklung von Hardwareplattformen für zeitgesteuerte Bussysteme und haben nun das Gateway-Modul „FlexX-Con compact“ entwickelt. Dieses Modul dient dem sogenannten Rapid Prototyping in der Fahrzeugerprobung auf B-und C-Muster-Stand. Hier benötigt der Fahrzeugentwickler bereits viele Monate vor der Herstellung der Seriensteuergeräte Plattformen, auf denen er die  Fahrzeugkommunikation auf der Straße erproben kann.

Durch den integrierten Freescale HCS 12-µController kann das FlexXCon-Modul die Daten der zu verlinkenden Bussysteme 1-zu-1 weitergeben. Der Anwender kann aber auch mithilfe eigener Applikationssoftware Daten filtern oder modifizieren. Damit steht dem Entwickler ein leistungsfähiges Gate-way-Modul zur Verfügung, das ihm grundlegende Möglichkeiten zur Kommunikation mit FlexRay-Bussen im Fahrzeug bietet.

Großes Augenmerk haben die Entwickler am Transferzentrum auf die Fahrzeugtauglichkeit des Moduls gelegt. Daher war die Vorgabe, dass es neben der Einhaltung des Kfz-Standards ISO 16750 über kompakte Gehäuseabmessungen verfügen soll. Letztendlich ist das gesamte Modul in ein Gehäuse mit den Abmessungen 124 x 85 x 35 mm integriert worden. Den Anwendern in der Automobilindustrie steht so für die Entwicklung aktueller und zukünftiger Fahrzeugnetzwerke ein innovatives, leistungsfähiges und robustes Gateway-Modul für den Fahrzeugeinsatz zur Verfügung, das eine FlexRay-Anbindung ermöglicht.

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