Supercomputing im Auto: Fraunhofer Gesellschaft will Fahrzeuge zukunftsfähig machen

Moderne Autos beherbergen mehr und mehr Elektronik. Diese vernünftig zusammenarbeiten zu lassen ist eine komplexe Aufgabe. Hinzu kommt, dass die Kabelbäume das Fahrzeuggewicht erhöhen. Forscher:innen der Fraunhofer Gesellschaft arbeiten an einer Systemarchitektur, die es erlauben soll, dass alle elektronischen Komponenten zentral von einer Rechnerplattform verwaltet werden. Mit dieser Technologie sollen Fahrzeuge in Zukunft hochautomatisiert und vernetzt fahren können.

Neue Rechnerplattform steuert diverse Komponenten in Echtzeit

Aktuell basiert die Elektronik der meisten Fahrzeuge auf kompliziert miteinander verschachtelten Rechnersystemen. Eine zentrale Supercomputing-Plattform würde vieles erleichtern und unter anderem problemlose Updates über WLAN oder das Mobilfunknetz sowie die einfache Integration neuer Features erlauben. Das ist zumindest die Vision von Forscher:innen des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS, die gemeinsam mit Partnern aus der Automobilindustrie im Verbundprojekt CeCaS (Central Car Server-Supercomputing für Automotive) an einer entsprechenden Lösung arbeiten. Dabei soll die automobile Rechnerarchitektur von Grund auf erneuert und für die Anforderungen vernetzter und automatisierter Fahrzeuge vorbereitet werden. Das Projekt wird von der Bundesregierung im Rahmen der Initiative „Elektronik und Softwareentwicklungsmethoden für die Digitalisierung der Automobilität (MANNHEIM)“ unterstützt.

Im Laufe der letzten Jahre stieg das Datenvolumen, das in Fahrzeugen verarbeitet wird, explosionsartig an. Und der Trend zeigt nach oben. Lösungen, mit denen die Fahrzeugtechnik vereinheitlicht und alle Komponenten durch eine zentrale Instanz verwaltet werden können, sind deshalb sehr gefragt.

Zentrale Steuerung bietet diverse Vorteile

Im Rahmen von CeCaS wird dabei auf Time Sensitive Networking (TSN) gesetzt. Das Team des IPMS hat dafür die sogenannten IP-Cores weiterentwickelt. Dabei handelt es sich um Funktionsblöcke für Halbleiter. Diese Ethernet-basierte Netzwerktechnik soll echtzeitfähig werden. „TSN erreicht die Kombination aus Echtzeitfähigkeit und Zuverlässigkeit durch Maßnahmen wie einheitliche Systemzeit für alle relevanten Steuergeräte, intelligent organisierte Warteschlangenverfahren und die Priorisierung von Tasks„, so Dr. Frank Deicke, Leiter der Abteilung Data Communication & Computing am Fraunhofer IPMS. CeCaS-Systeme sollen dabei in der Lage sein, große Datenvolumen zuverlässig in Echtzeit zu verarbeiten. „Ethernet hat den grundlegenden Vorteil, dass es sehr flexibel und gleichzeitig hoch skalierbar ist. In Kombination mit unseren IP-Cores lässt sich die Technik leicht an unterschiedliche Fahrzeuggrößen, Leistungsklassen und Funktionen anpassen„, erklärt Deicke weiter.

Architekturkonzepte wie die, die im Projekt CeCaS entwickelt werden, würden auch Updates über ein WLAN oder Mobilfunknetz erlauben, ohne dass die Notwendigkeit eines Werkstattbesuchs besteht. „ Bei Bedarf könnte man so auch neue Funktionalitäten integrieren„, so Deicke. Hinzu kommt, dass über einen schmaleren Kabelbaum sowohl Gewicht als auch Material eingespart werden könnte. Die Fahrzeuge würden so deutlich leichter werden.

Derartige Rechnerarchitekturen sind ein Grundstein für das Automobil der Zukunft und stellen eine radikale Abkehr davon dar. Aktuell werden elektronische Komponenten eher von einzelnen Domänen gesteuert. Ein zonenbasiertes Management würde darauf hinauslaufen, dass wenige hochleistungsfähige Rechnerplattformen viele Module zur gleichen Zeit steuern: Vom Motor, Getriebe und den Bremsen bis hin zu Kameras, Einparkhilfen, Sensoren und die Steuerung der Klimaanlage oder des Bordentertainments.

via Fraunhofer Gesellschaft