In einer Software

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Wie isst man einen Elefanten? Ein Bissen nach dem anderen. Wie entwickelt man die unglaublich komplexe elektrische Architektur, die für den Betrieb der nächsten Generation elektrifizierter, vernetzter, (zunehmend) autonomer und kontinuierlich aufrüstbarer Fahrzeuge erforderlich ist? Ganz ähnlich: Sie teilen die vielen verschiedenen Rechenaufgaben in überschaubare Abschnitte auf, die fünf bis neun „Domänen“-Controllern zugewiesen sind, von denen jeder deutlich ausgefeilter ist als die 100 oder mehr kleinen elektronischen Steuergeräte, die er ersetzt. Anschließend verbinden Sie diese verschiedenen Domänen-Minicomputer über einen dedizierten Gateway-Controller.

Sogar diese vereinfachte, rationalisierte Lösung wird als Zwischenschritt in Richtung einer zukünftigen Architektur angesehen, in der Bordcomputeraufgaben weiter in einer noch leistungsfähigeren Zentraleinheit zusammengefasst werden, die ständige Echtzeiteingaben von vielleicht vier zonalen Gateway-Prozessoren erhält. Jeder von ihnen wird direkt mit unzähligen Sensoren und Aktoren in der Nähe verbunden sein, die ganz unterschiedliche Aufgaben übernehmen und Nachrichten an und von der CPU weiterleiten. Lassen Sie uns zunächst die typischen Domänen untersuchen, die die aktuelle Generation softwaredefinierter Fahrzeuge antreiben.

Dieser Minicomputer übernimmt alle Aufgaben im Zusammenhang mit dem Batteriemanagement, der Überwachung und Steuerung aller Energieübertragungen in die Hochspannungsbatterie während des kabelgebundenen oder kabellosen Ladens und des regenerativen Bremsens und aus ihr heraus für die Beschleunigung oder den Einsatz von Zubehör, vom Fahrzeug zum Haus oder zum Netz Exportstrom usw.

Hier findet die gesamte Routenplanung und Entscheidungsfindung für autonomes Fahren statt, mit Input aus eingehenden Sensordaten, sicherheitsrelevanten Algorithmen, Multi-Szenario-Entscheidungsbaum-Nachschlagetabellen und mit dem Vorteil künstlicher Intelligenz. Steuereingabeanforderungen werden von dieser Domäne an den Vehicle Performance-Domänencontroller weitergeleitet. Beachten Sie, dass einige Entwickler die Sensoren und die Sensor-Fusion-Computing-Funktion als separate „Wahrnehmungsdomäne“ trennen, die dann mit der Autonomiedomäne kommuniziert.

Dieser zentrale Hub verbindet sich mit den verschiedenen Domänen, dient als Verbindungsport für den Service und verwaltet einen Großteil der Datenschutz- und Cybersicherheitsfunktionen, indem er Multi-Faktor-Authentifizierung und andere Gegenmaßnahmen erfordert, die eine Firewall gegen Malware-Angriffe und Versuche, sich in die Fahrzeugsteuerung einzuhacken, umfassen oder Daten. Das Gateway überwacht kontinuierlich die verschiedenen Schwachstellen (USB-Anschlüsse, SD-Kartensteckplätze, Konnektivitätsanschlüsse usw.).

Diese Domäne informiert und unterhält die Fahrzeuginsassen und bietet Infotainment, Augmented und Virtual Reality, Onboard-Gaming oder Shopping usw. Soundsysteme und Bildschirme werden von dieser Domäne verwaltet und kommunizieren oft über die Konnektivitätsdomäne mit Offboard-Entertainment-Anbietern.

Diese Domäne überwacht die Datenkommunikation zwischen dem Auto und der Cloud, dem Fahrzeughersteller, Telematiksystemen (z. B. den verschiedenen GPS-Satellitensystemen), der Straßeninfrastruktur und anderen Verkehrsteilnehmern (auch bekannt als V2X – Fahrzeuge, Fußgänger, Radfahrer usw.). , Ladestationen, zu Hause oder im Büro und unzählige andere Knoten im globalen „Internet der Dinge“. Diese Kommunikation kann über Mobilfunknetze, WLAN, Bluetooth, Kabelverbindungen und andere Mittel erfolgen. Diese Domäne dient als Kanal für Over-the-Air-Updates von Software und Firmware.

Dieser Minicomputer übersetzt alle Steuereingaben, ob von einem Fahrer oder einer autonomen Steuerung, in die Art und Weise, wie der Antriebsstrang und das Fahrwerk mit Beschleunigungs-, Brems- und Kurvenreaktionen umgehen. Er berücksichtigt Eingaben von an Bord befindlichen Karosserie- und Fahrwerkssensoren sowie Offboard-Datenbankinformationen zu Straßenzustand, Klima, Gelände usw. Dieser Domänencontroller optimiert die Leistung, um Anforderungen an Fahrgastkomfort, Geschwindigkeit zum Ziel, Energieverbrauch oder andere vorgegebene Prioritäten innerhalb programmierter Sicherheitsparameter auszugleichen .

Einige Automobilhersteller und Zulieferer behandeln die folgenden Bereiche immer noch als separate Domänen, anstatt sie in die oben genannten Bereiche einzugliedern:

Das Sammeln und Darstellen aller verschiedenen Informationen, die auf dem Hauptinstrument und/oder dem Head-up-Display angezeigt werden, kann komplex genug sein, um einen Haftbefehl einem separaten Bereich unabhängig von Vehicle Experience zuzuordnen.

Infrarotkameras, die den Blick des Fahrers überwachen, Vibrationssensoren im Sitz oder entfernte Ultraschallsensoren, die Herz- und Atemfrequenz überwachen, bestimmen die Fitness, und anderen solchen Systemen kann eine eigene Domäne zugewiesen werden, wenn sie nicht in die Fahrerassistenz/Autonomie integriert sind.

Die Überwachung und Gewährleistung der Sicherheit kann zumindest derzeit nicht in einem separaten Bereich zentralisiert werden. Sicherheitsprotokolle müssen in jede der oben genannten Domänen integriert werden.