Der Fortschritt von IT und Sensoren ermöglicht neue Funktionen für vernetzte oder gar autonome Fahrzeuge. Um eine zu komplexe und damit verzögerte Entwicklung zu vermeiden, hilft eine neue IT-Architektur.
Fahrzeugelektronik der Zukunft
Aptiv
Monolithische Konzepte, die Systeme als Einheit aus Hardware und Software entwickeln, haben in der Automobilindustrie ausgedient. Sie führen lediglich zu einer schwer zu handhabenden technischen Komplexität über den ganzen Produktlebenszyklus eines Fahrzeugmodells hinweg. Angesichts steigender Anforderungen und der zunehmenden Fähigkeiten von Sensoren ist es beispielsweise nicht mehr sinnvoll, für jede hinzukommende Funktionalität ein neues elektronisches Steuergerät (Electronic Control Unit – ECU) mit untrennbar miteinander verknüpfter Hardware und Software zu entwerfen.
Hemmschuh Komplexität
Der monolithische Entwicklungsansatz und die sich daraus ergebende Komplexität verlängern die Entwicklungszeiten und verzögern die Markteinführung unnötig. Wirtschaftliche Verluste sind die Folge. Wenn Hardware und Software untrennbar miteinander verbunden sind, kann letztere nicht mehrfach verwendet und nur schwer aktualisiert werden. Die Wiederverwendbarkeit ist aber essenziell, um bei der Entwicklung von einzelnen Baureihen auf bereits entwickelte und bewährte Funktionsmodule zurückgreifen zu können. Ergebnisse eines monolithischen Ansatzes sind zudem Komponenten, die schwer zu montieren und für die Automatisierung von Prozessen ungeeignet sind. In der Postproduktion lassen sich ihre Funktionen nur schwer aktualisieren.
Um angesichts ständig neuer technischer Anforderungen schneller Lösungen verwirklichen und über den ganzen Lebenszyklus eines Fahrzeugtyps hinweg optimieren zu können, sind Softwareentwickler und Konstrukteure gut beraten, die folgenden drei Architekturparadigmen zu beachten:
Abstraktion der Software von der Hardware
Während die Trennung von Hardware und Software auf den meisten IT-Plattformen bereits üblich ist, gewinnt das Konzept nun auch in der Automobilindustrie an Bedeutung. Die Abstraktion ermöglicht etwa die Wiederwendbarkeit von Software – und damit von Funktionen. Außerdem erlaubt sie kontinuierliche Release- und Update-Zyklen für Hardware und Software, wie man sie von Smartphone-Apps kennt.
IT-Architektur für zukünftige Fahrzeuge
Aptiv
Input und Output entkoppeln
Zweitens sollten die Technologie- und Softwareunternehmen der Automobilbranche darauf achten, den In- und Output des Fahrzeugs – also die Signale und Daten, die das Fahrzeugsystem sendet und empfängt – von der Datenverarbeitung zu trennen. Das heißt: Alle physischen Verbindungen zu peripheren Sensoren und Geräten werden in einer Architektur erfasst und ihre Steuerungsfunktionen in Zonen-Controllern gespeichert, die von den Rechensystemen in den Domänen-Controllern separiert sind.
Der Zonen-Controller versorgt Sensoren sowie weitere Geräte mit Strom. Eine Datenschnittstelle ermöglicht den Informationsfluss. Die Verbindung zu den Domänen-Controllern erfolgt über eine einzige Backbone-Verbindung. Das verbessert die Skalierbarkeit und reduziert die physische Komplexität.
Bedarfsgerechte Bereitstellung von Ressourcen
Drittens sollte das Fahrzeug dazu in der Lage sein, den Anwendungen die Ressourcen situationsgerecht und gezielt bereitzustellen. Dazu zählen beispielsweise Rechenleistung, Arbeitsspeicher und Kapazitäten bei der Grafikverarbeitung. Voraussetzung dafür ist erstens die Trennung des Inputs und Outputs von der Datenverarbeitung. Zweitens muss das System erkennen können, welche Features wann priorisiert behandelt werden sollten. Wenn die Notwendigkeit besteht, werden etwa den Sicherheitsfunktionen mehr Ressourcen zur Verfügung gestellt als dem Infotainment.
Software-definierte Architektur für die Fahrzeugelektronik der Zukunft
Aptiv
Eine solche Software-definierte Architektur verlangt eine umfassende Umstellung der Entwicklungsprozesse, die sich schrittweise erreichen lässt. Doch der Aufwand lohnt sich. Denn nur durch die Abstraktion von Hardware und Software sind Unternehmen in der Lage, fortschrittliche Funktionalitäten zu entwickeln und einen hohen Grad von Automatisierung zu erreichen. Für eine nachhaltige und auch zukunftsorientierte Entwicklung vernetzter, sicherer und intelligenter Fahrzeuge.