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Übersicht der Bussysteme im KFZ

Seit 1980 hat die Elektronik im KFZ sehr stark zugenommen.1993 wollte die Automobilindustrie neben bereits eingeführten Hardware-Standards auch Software Standards einzuführen. Einsparung von Kosten und Standardisierung waren die Beweggründe die Initiative "Offene Systeme und deren Schnittstellen für die Elektronik im Kraftfahrzeug", auch OSEK genannt. Gründer waren u.a. Daimler-Benz, BMW, VW, Opel und die Automobil Zulieferer Bosch und Siemens.Eine Fusion mit der "Initiative Vehicle Distributed Executive", kurz VDX genannt , führte zu dem Namen OSEK/VDX. Er ist ein offener Industie Standard. Entwickelt wurde das Betriebssystem OSEK/VDX-OS für einen einzelnen Prozessor (single processor).2005 wurde OSEK-OS-Standard als internationaler Standard unter ISO 17356-3 eingeführt. Im Jahr 2003 wurde AUTOSAR (Automotive Open System Architecture) ins Leben gerufen. Ziel waren eine weitere Reduzierung von Kosten die hauptsächlich durch Steuergeräte verursacht wurden. Eine Reduzierung mit verbesserter Software waren angestrebt.

Früher einzelne arbeitende und unabhängige Steuergeräte sollen in Zukunft reduziert werden und mehr Daten und Informationen untereinander austauschen. Dies erfordert eine höhere Bandbreite und Technologie der Technik. Hier kommt jetzt die Sicherheit und Zuverlässigkeit Ihres Autos ins Spiel. Dies ist eine hohe Herrausforderung für die Automobilhersteller.

 

LIN-Bus

MOST-Bus

CAN-Bus

FLEXRAY-Bus

AUTOMOTIVE-ETHERNET

Sensoren im Automobil

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FLEXRAY-Bus

Dieser offener Standard bzw. dieses Protokoll wurde ab dem Jahr 2000 durch Daimler, BMW, Motorola und Philips ins Leben gerufen bzw. entwickelt. Im Jahr 2010 wurda das Konsortium wiederaufgelöst.

FLEXRAY ist echtzeitfähig. Bei Sicherheit wie den Bremsen kommt FLEXRAY zu Einsatz. Die FLEXRAY Topologie kann in Strukturen wie Busform, Sternform aber auch gemischt eingesetzt werden. Die Technologie dieses Systems ist seriell und besitzt keine Arbitrierung. Die Datenrate beträgt 10 MBit und bei zwei Kanälen 20 MBit. Ein Frame kann bis 256 Byte enthalten Redudanz und Fehlererkennung sorgt für einen kollesionsfreien Buszugriff. Das Prinzip des Zugriffes ist zeitgesteuert. Ein Node (Knoten) setzt sich aus Bus-Guardian und Bus-Driver zusammen. Der Datenaustausch wird in Zyklen realisiert. Die Zyklen werden wiederum in Statik und Dynamik unterteilt. Das Sytem sendet Nachrichten im statischen Segment in vorhersehbaren Slots (Zeitschlitzen). Um die *deterministische Datenübertragung zu gewährleisten, arbeitet Flexray mit verschiedenen Korrekturverfahren.

Der Einsatz findet sich in sicherheitsrelevanten Baugruppen wie z.B. Abstandsregeltempomat, Lenkung, Drive-by-Wire (DbW) inkl. Brake-by-Wire (BbW) und Steer-by-Wire (SbW).

 

*Determinismus

Das Nomen hat seinen Ursprung in der lateinischen Sprache "determinare", was soviel bedeutet wie beeinflussen, feststellen oder bestimmen.In einem detreministischen Übertragungsweg sind alle Zustände zu jeder Zeit reproduzierbar und berechenbar.

Eine mögliche Definition könnte so lauten: Wenn in einem Ablauf jederzeit die "Ist-Situation" und die nachfolgende Situation eindeutig bestimmt und festgelegt ist.

LIN-Bus

MOST-Bus

CAN-Bus

AUTOMOTIVE-ETHERNET

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Automotive-Ethernet

Dieses Protokoll ist seit vielen Jahren in der IT getestet und besitzt keine Kinderkrankheiten mehr. BroadR-Reach wurde von der Firma Broadcom entwickelt. Nach der Gründung mit Broadcom, NXP, Freescale und Harman der "OPEN (One-Pair Ether-Net) Alliance Special Interest Group (SIG)" wurde der der BroadR-Reach-Ethernet-Standard für Automobile im Dezember des Jahres 2011 verabschiedet. One Twisted Pair Ethernet bezeichnet man auch als Open Alliance BroadR-Reach (OABR). Neben den günstigen Kosten und der hohen Bandbreite kann es das Fahrzeug mit Hilfe von Switchen zu einem Netzwerk ausbauen. Damit entsehen auch keine Arbitrierungsverluste im Gegensatz mit der Nutzung von CSMA. Die Datenübertragung erfolgt mit maximal 100 MBit/s über 2 verdrillte Adern (UTP: Unshielded Twisted Pair). Auch die EMV-Verträglichkeit soll hiermit erfüllt werden. Da Ethernet keine Echzeitfähigkeiten besitzt, wurde das Protokoll modifiziert. Aufgesetzt wurden AVB (Audio Video Bridging) für das Streaming von Videos und Time-Triggered-Ethernet (TTE) um die Echtzeit zu simulieren. Geignet für Enter- und Infotainment, Human Machine Interface (HMI), als auch für Autoassistent Systeme und On-Board Diagnostics. Das Backbone Netzwerk fungierende Time-Triggered Ethernet (TTEthernet) verbinden CAN und FLEXRAY mit Hilfe von Gateaways um eine Symbiose für das Realtime Ethernet zu etablieren. Audio Video Bridging (AVB) ist ein IEEE-Gruppenstandard für Audio/Video Netzwerke. Es baut auf den IEEE 802 Ethernet Standard aufund ist momentan bei IEEE802.3. Das AVB-Netz trennt seine Datenpakete vom Ethernet-Netzwerk um seine Performance auszuspielen.

Ein Automotive Marktführer setzt seit 2008 auf Automotive- Ethernet. Die bekannten Automobile-Busse werden weiterhin über viele Jahre parallel eingesetzt werden. In Bezug auf das Internet of Vehicles (IoV) und V2V (vehicle to vehicle communications) ist dieser Standard für das ADAS nicht mehr wegzudenken. Power over Ethernet (PoE) soll im Jahr 2015 als Standard eingeführt werden.

Das Ethernet für Automobile wird wahrscheinlich der nächste Bus der Zukunft werden.

 

Vorteile:

- Einsparung von Kosten (Netzwerk, Kabel)

- Gewichtseinsparung der Kabel

- hohe Datenübertragungsrate

 

 

LIN-Bus

 

MOST-Bus

 

CAN-Bus

 

FLEXRAY-Bus