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Johannes Winterhagen, Erste Kinder einer Revolution in:

VDI nachrichten, page 11 - 11

VDI nachrichten, Volume 75 (2021), Issue 04, ISSN: 0042-1758, ISSN online: 0042-1758, https://doi.org/10.51202/0042-1758-2021-04-11

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VDI Verlag, Düsseldorf
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29. Januar 2021 · Nr. 4 TECHNIK & WIRTSCHAFT 11 Erste Kinder einer Revolution Von Johannes Winterhagen D ie ersten Volkswagen ID3 erlangen im Jahr 2050 den Status eines Oldtimers. Im Rückblick könnte das Elektroauto dann als Auslöser einer technischen Revolution erscheinen. Allerdings nicht unbedingt seines Antriebs wegen, der ist – wie es sich für ein Volumenmodell gehört – technisch eher unspektakulär. Wirklich neu ist der Umgang mit Bits und Bytes, den Volkswagen mit der Elektronikarchitektur des ID3 einführt. Erst mal kommen zentrale Hochleistungsrechner zum Einsatz und übernehmen einen Teil der bislang dezentralen Steuergeräten zugeordneten Aufgaben. Die Zusammenführung verschiedener Softwareprogramme auf zentralen Rechnern bricht mit einem Mantra, das in der Automobilindustrie lange gepflegt wurde: Mehr Funktion braucht mehr Hardware, denn nur diese konnte der Lieferant an den Autohersteller und der Autohersteller an den Endkunden verkaufen. Entwicklungspartner für die Zentralrechner im ID3 war Continental. Werner Köstler, bei dem Zulieferer für Schlüsselprojekte verantwortlich, spricht von einem „schmerzhaften Prozess“. So hätten mehr als 20 Mio. Programmzeilen, die von 19 verschiedenen beteiligten Unternehmen stammen, auf einem Rechner zusammengeführt werden müssen. Zeitweise arbeiteten 600 eigene Ingenieure und Programmierer an dem Projekt, zusätzlich zu 150 Spezialisten des zu Continental gehörenden Dienstleisters Elektrobit. Die Mühe hat sich laut Köstler gelohnt: Die Software auf bis zu 20 weitere im Volkswagen- Konzern geplante Modelle zu übertragen, sei „wirklich nicht kompliziert“. Zudem bietet die neue Architektur Vorteile, wenn in der laufenden Serie Software aufgespielt werden muss. Die Zentralrechner sind updatefähig, dafür kann bei allen anderen Steuergeräten auf eine Cloud-Anbindung verzichtet werden. Die Hochleistungsrechner verfügen über einen 20-GByte-Speicher, der Elektronik: Schon lange diskutiert die Autobranche über den Sinn Dutzender separater Steuergeräte. Mittlerweile kommen die ersten Fahrzeuge mit einer zentralisierten Elektronikarchitektur auf den Markt. Der Hardwareumfang könnte weiter schrumpfen. bei aktuellen Modellen bei Weitem nicht ausgefüllt wird und Raum für Erweiterungen lässt. Noch sind die „In-Car Application Server“, wie Continental die Zentralrechner nennt, bestimmten Funktionskreisen zugeordnet, die von Fachleuten Domänen genannt werden. Ungefähr im Jahr 2024 soll dann, ebenfalls unter Beteiligung des Zulieferers, das erste europäische Fahrzeug auf den Markt kommen, das eine domänenübergreifende Softwarestruktur aufweist. Bis dahin sollen die notwendigen Betriebssysteme zur Verfügung stehen, die von mehreren Premiumherstellern derzeit entwickelt werden. Ein herstellerneutrales Betriebssystem präsentierte der Zulieferer ZF auf der virtuellen Consumer Electronics Show (Details folgen in einer späteren Ausgabe). Software-Updates mit geringen Kosten und hoher Sicherheit sind ein starkes Motiv, immer mehr Funktionen auf Zentralrechner zu verlagern. Unabdingbar sind neue Elektronikarchitekturen für das hoch automatisierte Fahren, schon weil dafür wesentlich mehr Rechenleistung zur Verfügung stehen muss. Doch die Hoffnung, selbstfahrende Pkw schnell auf die Straße zu bringen, haben die meisten Hersteller aufgegeben. Zu Recht, meint Torsten Gollewski, bei ZF für autonome Mobilitätssysteme verantwortlich. „Erste Priorität hat für die Pkw-Hersteller die Einführung der Elektromobilität. Da stellt sich dann eher die Frage, wie individuelle Mobilität überhaupt bezahlbar bleibt.“ Hingegen sei die Automatisierung des Gütertransports „das vielversprechendste Segment“. Hinzu käme der öffentliche Personennahverkehr. Vor allem in ländlichen Gebieten mache es Sinn, kleine statt großer Busse einzusetzen und diese häufiger fahren zu lassen. Tatsächlich kam im Jahr 2020 noch ein weiteres Fahrzeug mit zentraler Elektronikarchitektur auf den Markt: die neue Truck-Generation von MAN, bei der alle als strategisch relevant eingeschätzten Funktionen auf einer einzigen Hardware laufen. Die Kommunikation mit Sensoren und Aktuatoren erfolgt über eine standardisierte Middleware. Es ist auch möglich, Apps von Drittanbietern, etwa zur Steuerung von Logistik und Aufbauten, so einzubauen, dass sie die Fahrzeugdaten direkt nutzen können. Der Datenaustausch mit dem herstellereigenen Backend führt über ein separates, per Ethernet angebundenes Kommunikationsmodul. Die für den Fahrzeugbau radikale Lösung hatte bei MAN auch organisatorische Konsequenzen: Funktions- und die Hardware entwicklung sind mittlerweile komplett getrennt. Für neue Elektronikarchitekturen spricht aus Sicht von Gollewski noch ein anderes Argument: „Software definiert in Zukunft das Fahrzeug.“ Nicht nur die Programme müssten zu aktualisieren sein, sondern auch die Hardware. Dafür wären die zentralen Rechnerbausteine, ähnlich wie heute im Flugzeugbau, in standardisierten Einschüben untergebracht, sodass ein Hardware austausch nach einigen Jahren möglich wäre. Noch ist so etwas Zukunftsmusik, allerdings steigt das durchschnittliche Alter deutscher Pkw stark an – von 8,1 Jahre (2010) auf 9,6 Jahre (2020). Die Frage nach einer nachhaltigen Elektronikstrategie ist also berechtigt: von vornherein mehr Rechenleistung und Speicherkapazität einbauen oder einen energie- und ressourceneffizienten Rechner irgendwann austauschen? Dass sich die Zulieferer mit standardisierter Hardware, die zudem einem Server ähnlicher ist als einem klassischen Steuergerät, selbst überflüssig machen, fürchten weder Köstler noch Gollewski. Letzterer sagt: „Alles, was wir an Elektronik in ein Auto bringen, muss unter den gleichen Sicherheits- und Umweltbedingungen arbeiten.“ Dass die Hersteller von der Unterhaltungselektronik lernen, auch sicherheitsrelevante Funktionen bei sibirischer Kälte oder im Death Valley sicherzustellen, hält er für unwahrscheinlich. Köstler betont, dass die eigentliche Wertschöpfung ohnehin nicht in der Hardwareentwicklung, sondern in der Softwareintegration steckt. Nicht immer frisst die Revolution ihre Kinder. Integrationsleistung: Hardware von mehr als einem Dutzend Zulieferern wird auf wenige Rechner verteilt. Foto: Continental Die Hoch leistungsrechner verfügen über einen 20-GByte- Speicher, der bei aktuell gefertigten Modellen bei Weitem nicht ausgefüllt wird Serverbasierte Rechnerstruktur: weniger Steuergeräte, mehr Rechenleistung

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Schlagworte

Hardware, Elektronik, Automobil

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