Содержание:

1. Электронные автомобили (Drive-by-wire)

2. Коммуникационный протокол FlexRay Communications System

3. Электронные системы безопасности (Safe-by-wire)

4. Общее ПО для автомобилей (AUTOSAR)

5. Умные ткани (Fabric Sensors)

6. Автомобильные автопилоты (Autonomous Vehicle)

7. Средства навигации (GPS/Telematics)

8. Проекционные устройства (Head-Up Displays)

9. Повышенное напряжение в бортовой сети (42-Volt Net)

10. Гибридные автомобили (Hybrid Electric Vehicles)

Эксперты полагают, что в ближайшие годы до 90% автомобильных новинок, непосредственно влияющих на стоимость при смене модельного ряда, будет приходиться на электронные системы.

Сегодня можно с уверенностью говорить, что прогресс в автомобилестроении меняет направление. Если до сих пор он шел в основном по пути модернизации механических или гидравлических систем, то теперь следует ожидать стремительного совершенствования электронной «начинки» автомобиля.

И действительно, от каждой новой модели автомобиля, особенно если ее стоимость в чем-то превышает критическую, покупатель вправе ожидать чего-то особенного. Одни предпочитают роскошное оснащение, другие же делают упор на спортивный характер и мощную динамику. Однако и в том и в другом случае будущее автомобилестроения немыслимо без электронных схем управления и поддержания комфорта в салоне.

К тому же в настоящее время наблюдается некоторое замедление роста потребления на компьютерном рынке, поэтому целый ряд производителей традиционного аппаратного и программного обеспечения для компьютеров акцентировали свое внимание на автомобильных рынках, а это, в свою очередь, ускорит прогресс в автомобильной электронике.

Создание новых технологий, их развитие и воплощение в коммерческих продуктах — процесс непрерывный и закономерный. Без появления новых технологий остановился бы технический прогресс, а рыночную экономику ждал бы неминуемый коллапс. Однако каждая из новых разработок имеет свои особенности и определенный потенциал. Если одни в состоянии лишь незначительно улучшить существующие решения, то другие способны совершить настоящий переворот в той или иной отрасли.

Электронные автомобили (Drive-by-wire)

Современные автомобильные системы управления переходят от механических и гидравлических схем к электрическим и электронным. В настоящее время дорогостоящие схемы управления by-wire являются более надежными, занимают меньше места и характеризуются простотой в использовании.

Коммуникационный протокол FlexRay Communications System

FlexRay — это устойчивый к сбоям коммуникационный протокол, который может лечь в основу будущих электронных автомобильных систем (или, как их называют на Западе, Drive-by-wire). В электронных автомобилях ближайшего будущего механическая связь между водителем, двигателем, колесами и даже колодками тормозов будет заменена на электронную. Поэтому автопроизводители разрабатывают концепцию безопасного обмена данными для систем электронного автомобиля, а также такую его архитектуру, которая могла бы надежно связывать критические компоненты с драйверами программного обеспечения, а те, в свою очередь, — с интерфейсом пользователя (в данном случае водителя автомобиля).

Внедрение нового коммуникационного протокола FlexRay приведет к появлению целого спектра электронных систем by-wire, которые должны будут обладать более высокой надежностью по сравнению с существующими автомобильными системами. Будущие системы управления могут полагаться на надежные каналы связи со скоростью передачи данных до 10 Мбит/с для каждого канала и предсказуемыми длительностями задержек, что является ключевыми требованиями в автомобильной промышленности. Новое поколение автомобильных систем управления с компонентами FlexRay получило название X-by-wire.

Консорциум был образован в 2000 году компаниями Freescale, Philips, BMW и DaimlerChrysler. Позже туда вошли Bosch, General Motors и Volkswagen. О поддержке стандарта объявили и японские производители — Honda, Nissan и Toyota, а недавно идею стандартизации бортовой электроники на базе FlexRay поддержали такие гиганты, как Ford Motor, Texas Instruments и другие компании.

Компании Fujitsu Microelectronics Europe (FME) и Freescale Semiconductor сегодня поставляют поддерживающие протокол FlexRay 2.1 автомобильные контроллеры, которые не только обеспечивают быструю передачу информации, но и имеют широкие возможности обнаружения дефектов, что необходимо для сложных систем управления, включающих множество датчиков, приводов и электронных управляющих блоков.

Таким образом, по мнению специалистов, этот протокол быстро становится стандартом де-факто для высокоскоростных бортовых сетей и должен прийти на смену такому архаичному диагностическому интерфейсу автомобильной электроники, как OBD (On Board Diagnostic), и даже более прогрессивному, но в настоящее время тоже устаревающему интерфейсу сети контроллеров для управления подсистемами автомобилей CAN (Controller-Area Network). Сегодня большинство европейских автомобильных гигантов (например, Audi, BMW, Renault, Saab, Volvo, Volkswagen) используют интерфейс CAN в системах управления двигателем, безопасности и обеспечения комфорта но на контроллеры FlexRay возлагаются более широкие задачи контроля двигателя, трансмиссии, подвески, подсистем торможения, рулевого управления и другой бортовой электроники — областей, где актуально расширение функциональности и наличие развитых средств диагностики.

Отметим, что приборы FlexRay совместимы с основными стандартами современных бортовых сетей (сети контроллеров CAN, сети локальной внутренней связи LIN и сети MOST), так что переход к новым системам может осуществляться поэтапно. Однако FlexRay приблизительно в 10 раз быстрее шины CAN, поэтому постепенная замена сетей CAN на решения X-by-wire ожидается прежде всего в спортивных и дорогих автомобилях нового поколения, а затем, после окончательной доводки и отладки, на новую систему перейдут производители всех автомобилей и их поставщики.

Контроллеры FlexRay построены по двухканальной архитектуре, разработанной специально для электромеханического управления, такого как Steer-by-wire (электронное рулевое управление, или Active Steering) и Brake-by-wire (электронное управление тормозами). Внедрение электромеханических схем — это вопрос времени; не стоит даже сомневаться, что все управление в автомобилях ближайшего будущего будет полностью цифровым.

Технология FlexRay уже дебютировала на рынке в автомобилях 2007 модельного года. Например, FlexRay на специализированном чипе производства компании Freescale реализована уже на BMW X5 второго поколения. Комбинация активного подавления кренов и регулировки жесткости амортизаторов позволяет достичь абсолютно иного уровня характеристик. Технология получила название AdaptiveDrive и стала первой системой, которая для координации своих действий использует инновационную технологию передачи данных FlexRay. Очевидно, что желающим приобрести «умный» X5 придется заплатить несколько больше, чем за предыдущие модели.

Однако у консорциума FlexRay в настоящее время есть серьезный соперник — группа компаний, поддерживающих стандарт TTA (Time-Triggered Architecture): Audi, Volkswagen, PSA Peugeot, Renault, Delphi, NEC, Honeywell и Austriamicrosystems. Группой TTA используется протокол TTP (Time-Triggered Protocol), продвигаемый австрийской компанией TTTech Computertechnik AG. Его характерной особенностью является то, что электронные схемы всякий раз освобождают шину для экстренных сообщений. Такой метод лучше того, что используется в настоящее время в схеме CAN, где управляющие сообщения инициируются событиями (event-driven). В основе шины также лежит временное разделение сообщений, однако за счет применения архитектуры Byteflight можно совместить новые функции с преимуществами схемы event-driven, что обеспечивает большую гибкость для производителей, поэтому эксперты отдают предпочтение FlexRay.

К слову сказать, именно гибкость FlexRay и ее совместимость с существующими стандартами оказались решающими факторами при выборе коммуникационного стандарта американскими и японскими производителями. Представители двух конкурирующих групп пока не договорились о совместном принятии промышленного стандарта, и обе архитектуры — FlexRay и TTA — продолжают разрабатываться конкурирующими консорциумами, однако после вхождения в январе 2006 года концерна Volkswagen в ключевые члены консорциума FlexRay в доминирующей роли последнего уже никто не сомневается.