整车总线系列——FlexRay

我是穿拖鞋的汉子,魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。

老规矩,分享一段喜欢的文字,避免自己成为高知识低文化的工程师:

没有人关注你。也无需有人关注你。你必须承认自己的价值,你不能站在他人的角度来反对自己。人生在世,最怕的就是把别人的眼光当成自己生活的唯一标准。到最后,既没有活成别人喜欢的样子,也没有活成自己想要的样子。
我们只有接纳真实的自己,不自卑、不自傲,才能拥有更强大的内心;只有找到自己的核心价值,才能活出自己的精彩人生。

FlexRay简介一

人们早已习惯了只有电子功能才能满足汽车油耗、舒适性和安全性要求的这一事实。例如,电子访问系统可以自动检测电子钥匙,驾驶员无需手动使用钥匙即可方便地解锁和启动汽车。此外,巡航控制系统可以保持最低30 km/h的恒定行驶速度,让长途旅行更加舒适。

还可以举出其他隐藏功能,例如,电子减振控制系统。该功能可以减少车身起伏并确保轮胎与路面良好接触,确保最佳的车身振动特性,且不受路况和车况的影响。

如今,人们已广泛接受电子功能可以提高驾驶安全性。主要原因是ABS(Anti-lock Braking System,防抱死制动系统)和ESP(Electronic Stability Program,车身电子稳定系统)等主动安全系统在减少事故方面做出了重大贡献。为使驾驶更加安全,汽车行业特别注重开发高级的创新型主动安全功能和驾驶员辅助功能。

例如,未来将有一种电子助手可以自动根据车流量调整车速,另一种电子助手可以持续监测50米范围内的邻近车道,如果检测到相邻车道有汽车行驶,当驾驶员在超车和变道时将发出警报。还有可以帮助安全停车的电子助手。

在这些系统中,应用程序不仅仅在一个ECU中,而是需要多个ECU在通信系统的帮助下协同工作。控制系统不再是单个ECU,而是逐渐成为新式安全系统和驾驶员辅助系统支柱的分布式系统。

仅仅合并通信系统是不够的,还需要确保严格基于时间的因果关系链。重点是如何提供不受总线负载影响的确定性通信,保证等距信号传输,即时间触发(time-triggered)的实时通信系统。

在传统机械和液压系统占主导地位的领域,汽车电子化也并未避让。为了实现具有更大优势的驾驶员辅助功能,需要连接底盘系统的电子接口,主要是连接制动系统和转向系统。

此类电子接口包括电子液压制动系统和电子机械制动系统(EMB)。电子液压制动系统的制动钳仍是液压驱动;而在电子机械制动系统中,制动钳对车轮的制动力则由电机产生。电子机械制动系统由电子控制单元控制,该控制单元从带有踏板感觉模拟器的电子制动踏板获取输入信号(力反馈)。相关的控制和传感器信号通过通信线路传输。

线控刹车系统不仅可以单独地制动各个车轮,从而显著提高制动稳定性,还可以根据驾驶员的需要修改软件调整踏板特性和制动效果。另外一个优点是电子设备更易于被诊断,从而提高了操作的安全性。线控刹车系统让制动器也成为车辆动态控制系统的一部分,在一定程度上能够增强车辆的主动安全性。需要指出的是,这种系统仍存在一定的安全风险,只要发生一个故障或错误就可能造成严重后果。因此,线控刹车系统必须具有容错能力。只有这样,才能在出现错误时保证满足规定的基本制动功能。

转向系统根据所需的转向力配备液压、电子液压或电子转向辅助系统。不管转向辅助系统的类型如何,这些系统在方向盘和转向轮之间都有机械联动装置。因此,即使动力辅助系统出现故障,机械联动装置仍然存在。

电子转向系统中,ECU通过控制线接受汽车驾驶员的转向输入信号,对其进行处理并将控制命令经由控制线传输给执行器,执行器执行转向。在此系统中,有一个控制车轮角度的执行器(车轮角度调节器)和一个模拟方向盘“受到”的反馈力的电机(方向盘反馈力执行器)。方向盘反馈力执行器和车轮角度调节器之间的协调由转向控制器处理。在某种程度上,通信线路取代了转向柱,驾驶员“通过电线”来转向。

除了实现可变的转向助力和转向比(即单独调整转向特性)以外,线控转向系统的最大潜力在于将转向融入汽车动态控制系统中以提高主动安全性。作为当前ESP系统的逻辑扩展,ESP II凭借其主动转向控制功能为行驶动力学和行驶稳定性开辟了新领域。

由于转向系统故障意味着失去对车辆的控制,因此转向系统是安全关键系统。在转向系统中除去机械转向柱的做法引发了对安全关键汽车电子系统可靠性的激烈讨论。在向线控转向系统发展的道路上,仍需解决许多复杂的工作,尤其是在容错方面

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