Das war der zweite Tag des 27. Automobil-Elektronik Kongress

Prof. Christian Mordick, Chief Commercial Officer, cellcentric GmbH, gab in seinem Vortrag mit dem Titel Fuel Cells - Electrochemistry operated by Electronics ein Update zum Stand der Entwicklung des Brennstoffzellenantriebs für schwere LKW. Getrieben wird diese Entwicklung u.a. durch die geplante, aber sehr wahrscheinlich bald zu verabschiedende CO₂-Verordnung der EU: Die CO₂-Emissionen müssen bis 2030 um 45 % und bis 204 um 90 % reduziert werden. Mit seinem vergleichsweise geringen Gewicht, der großen Reichweite und der schnellen Betankung ist der Brennstoffzellenantrieb ein harter Konkurrent für den Batterieantrieb - eine entsprechende Batterie für einen schweren Lkw würde mehr als 6 Tonnen wiegen, so Prof. Mordick.

Ein wichtiges Merkmal des Brennstoffzellenantriebs ist sein Wirkungsgradverlauf: Im Gegensatz zum Verbrennungsmotor erreicht die Brennstoffzelle im Teillastbereich den besten Wirkungsgrad. Das ist vorteilhaft, weil ein großer Teil des täglichen Verkehrs die Fahrzeuge in den Teillastbetrieb zwingt. Problematisch ist jedoch ein längerer Leerlauf, weil dann die kritischen Elemente zu degradieren beginnen.

Die von Cellcentric konzipierte und gebaute Antriebseinheit umfasst sowohl die Brennstoffzellen als solche als auch die Baugruppen für die Temperatur-, Luft- und Wasserstoffversorgung sowie das Hochspannungsmanagement. Letzteres unterscheidet sich deutlich vom Hochspannungswandler eines Batteriefahrzeugs: Er muss sowohl im Boost- als auch im Buck-Modus arbeiten können. Die beiden Muttergesellschaften von Cellcentric - Daimler Truck and Bus und Volvo - haben die Antriebe nun intensiv im Straßenverkehr unter Alltagsbedingungen getestet - Volvo bei extrem niedrigen Temperaturen in der Arktis, Daimler zum Beispiel auf dem Brenner, einem der wichtigsten Alpenpässe für den Schwerlastverkehr. Alle Tests sind erfolgreich verlaufen, nur der "Gefrierstart" ist noch eine Herausforderung. Cellcentric plant nun den Bau einer Fabrik für die Serienproduktion des Motors.

"Brake by wire ist nichts Neues, aber jetzt passieren viele Veränderungen", beginnt Stephan Stass, Bosch, seinen Vortrag über die Transformation in der Mobilitätsindustrie. Es gibt einen Paradigmenwechsel hin zu SDV, Personalisierung, drittem Lebensraum und dem Verlassen von Altlasten. Die Aktualisierung von Funktionen im Auto wird nun auch in sicherheitskritischen Bereichen wie Lenkung und Bremsen vorgenommen. Dies führt dazu, dass Steer-by-Wire und die Brake-by-Wire auf dem Massenmarkt Einzug halten. X-by-wire ermöglicht neue HMI-Geräte, mehr Designfreiheit und eine crashoptimierte Positionierung der Aktoren. Es beeinflusst auch die Fahrzeugproduktion (Variantenreduzierung) und die Ausstattung. Es ist bereit für kontinuierliche Software-Updates.

Diese Innovation wird insbesondere in China vorangetrieben, wo viele Plattformen die Technologie bereits übernommen haben. All dies prägt eine neue Ära der Mobilität durch x-domain Softwarelösungen. So bringen die Entwickler nun im Vehicle Motion Management zusammen, was zusammengehört: menschlicher oder automatisierter Fahrer, Bremssysteme, Lenksysteme, Antriebssysteme und aktive Federung zu einem Auto, das stabil, effizient, automatisiert, agil und komfortabel ist. Das Vehicle Motion Management nutzt alle Aktoren, um das Auto zu lenken. Es schöpft das Potenzial des elektrischen Antriebsstrangs für ABS voll aus. Wenn alle möglichen Funktionen kombiniert werden, muss eine große Komplexität bewältigt werden. Dafür wurde das VMM-Ökosystem geschaffen.

Jorge Behrens, Vice President & General Manager von Google Geo Automotive erklärte, wie Google es in möglichst viele Autos schaffen will. Geo Automtive ist die Einheit innerhalb des Google-Imperiums, die z.B. die Google Maps Software herstellt und kontinuierlich verbessert und damit mittlerweile mehr als eine Milliarde Nutzer erreicht. Die langfristige Strategie von Google begann bereits 2010 mit der Entwicklung der Maps-APIs und wird mit der Einführung von Google Auto, der auf den Einsatz in Autos abgestimmten Version des Android-Betriebssystems, sicher nicht enden.

Die aktuellen Angebote von Google für die Autoindustrie umfassen eine breite Palette von Ansatzpunkten. Zum Beispiel gibt es ADAS-Karten: Damit können Elektronikentwickler in der Autoindustrie ihre Fahrerassistenzsysteme an den Straßenverlauf anpassen - das Fahrzeug wird vor Kurven oder vor einem Verkehrsstau automatisch langsamer. Mit HD Maps gibt Google Auskunft darüber, welche Fahrspuren gerade belegt sind und wie der Fahrer auf die richtige Spur kommt. Ein besonderes Augenmerk legt Google auf den Markt für Elektrofahrzeuge: Mit EV Support bietet Google Zählanweisungen speziell für Elektroautos, Informationen über verfügbare Ladestationen entlang der Route, ermöglicht die Vorkonditionierung von Batterien und mehr. Mit all diesen Angeboten ist Google offenbar in der Gunst der Branche gestiegen, zahlreiche OEMs haben sich bereits mit dem Silicon-Valley-Riesen zusammengetan.

Dabei profitiert Google von den Bemühungen der Automobilhersteller, markenspezifische Alleinstellungsmerkmale zu schaffen: Mit seinen Produkten und Datenangeboten ermöglicht Google den OEMs, ihre Besonderheiten in der Navigation, der Benutzeroberfläche beizubehalten, ohne auf die neuesten Datendienste verzichten zu müssen.

"Wie ist es möglich, eine Net Zero Future zu ermöglichen?", fragt Shalini Palmer, Analog Devices, das Publikum auf dem Automobil-Elektronik Kongress, und sie weist darauf hin, dass es einen massiven Bedarf an intelligenteren Systemen gibt, um dies zu erreichen. Bis 2050 brauchen wir die 9-fache Menge an erneuerbaren Energien und die doppelte Effizienz wie im Jahr 2020. Es besteht ein enormer Bedarf an intelligenteren Systemen. Dazu gehören sicherere und effizientere Verkehrsmittel und produktivere Fabriken. Wir können es uns nicht leisten, an irgendeiner Stelle Energie zu verschwenden. Es findet eine enorme Verlagerung von der Cloud zur Edge statt. Dies erfordert Systeme mit kleinen Formfaktoren, Konnektivität mit geringer Latenz, niedrigem Stromverbrauch und viel Intelligenz und lokalisierte Entscheidungsfindung. Entscheidungen müssen lokal getroffen werden, nicht in der Cloud. Intelligenz an der Edge ist nicht neu, sie wurde bereits in der mobilen Kommunikation gelöst. Der mobile Datenverkehr hat sich seit 2011 um den Faktor 100 vergrößert. Hätte der Mobilfunk von 2011 seine Systeme nicht verbessert, läge sein Energieanteil heute bei 84 Prozent.

Bei verbesserter Effizienz macht sie jedoch nur weniger als ein Prozent der Energie aus. Im Verkehrswesen und bei Elektroautos bedeutet Intelligenz, dass durch immer bessere Batteriemanagementlösungen mehr aus der Batterie herausgeholt werden kann. Sie ermöglicht ein präziseres Laden, erhöht die Reichweite und die Lebensdauer der Batterie und macht die Wartung der Batterie weniger komplex. Intelligenz braucht Kooperation, denn Intelligenz muss die Funktionsziele des Fahrzeugs und die Einsatzprofile verstehen. Dadurch wird die Edge smarter.

In seinem Vortrag "Scaling the Vehicle: OS - Success factors for the Realization of Software-defined vehicles" teilte Kishor Patil, Mitbegründer, Geschäftsführer und CEO von KPIT Technologies, die Erfahrungen seines Unternehmens aus der Sicht des Softwareintegrators. Patil sagte, dass KPIT die Bedeutung des SDV-Konzepts für die Branche erkannt hat, da es zu einem neuen Geschäftsmodell führt und neue Märkte ermöglicht. Bei der Umsetzung dieses Konzepts und der Einführung des Software-definierten Fahrzeugs erwartet Patil einen massiven Anstieg der Einnahmen in diesem Markt - er geht davon aus, dass die Branche bis 2030 rund 41 Milliarden Dollar für die Einführung investieren wird. Das ist mehr als das Doppelte des heutigen Wertes.

Um das Software-definierte Auto erfolgreich und reibungslos einzuführen, hat Patil einige wichtige Erfolgsfaktoren identifiziert. Diese sind: Eine datenorientierte ("data-first") Architektur zusammen mit einer geeigneten E/E-Architektur, offene APIs zusammen mit skalierbarer Middleware und eine möglichst breite Wiederverwendung von Software-Assets. Flankiert wird das Ganze idealerweise durch die Virtualisierung von Engineering-Prozessen und Ressourcen. All dies ist wichtig, um den Zeitplan einhalten zu können: Das Vorziehen der im V-Modell definierten Aufgaben auf einen möglichst frühen Zeitpunkt ("Linksverschiebung") erleichtert die Einhaltung der geplanten Projektstaffelung - die frühestmögliche Entdeckung von Programmfehlern spart bekanntlich nicht nur viel Geld, sondern auch Zeit. Oder andersherum formuliert: Je später im Projekt ein Fehler entdeckt wird, desto teurer und schwieriger ist es, ihn wieder zu beheben. Um diese Linksverschiebung professionell umsetzen zu können, ist es zudem notwendig, die Entwicklungswerkzeuge orchestriert einzusetzen und eine integrierte Strategie für alle Elemente von Continuous Integration / Continuous Delivery bis zur virtuellen und physischen Validierung der Software zu entwickeln und anzuwenden.

"Fünf Elemente revolutionieren die Automobilindustrie: automatisiertes Fahren, Cloud-Services, das Internet der Dinge, UX-Anwendungen und Shared Mobility", erklärt Gilles Mabire, Continental, und verweist auf den wachsenden Wert von Software(entwicklung). Im Jahr 2026 werden 36 Prozent der Autos mit Over-the-Air-Funktionen ausgestattet sein. 66 Prozent der OEMs planen eine Partnerschaft mit Softwarefirmen und Systemintegratoren. Der Anteil der Neufahrzeuge, die auf gemeinsamen Softwareplattformen basieren, steigt von heute 7 Prozent auf 35 Prozent im Jahr 2031. Das Auto entwickelt sich zu einem System in einem System von Systemen. All dies verändert die Welt der Tier-1-Zulieferer. Das softwaredefinierte Fahrzeug fügt Wertströme hinzu und erhöht damit die Komplexität. Die Integration endet nicht, wenn das Auto das Werk verlässt, sondern setzt sich in Form von Updates und dem Einbringen weiterer Software in das Auto fort.

Die Komplexität des SDV ist so groß, dass wir in einem Netzwerk mit neuen Kooperationsmodellen und neuen vertraglichen Rahmenbedingungen arbeiten müssen. Die unternehmensübergreifende Zusammenarbeit wird zum Schlüssel, die traditionellen Arbeitsabläufe der Zusammenarbeit sind veraltet. Das Onboarding eines neuen Lieferanten ist auf der Kostenseite fast vernachlässigbar, da wir alle bereits die gleiche Sprache und die gleichen Tools verwenden. Für die Tier-1-Zulieferer bedeutet dies einen massiven Wandel in Bezug auf Geschäft, Produkte, Prozesse und Kultur, da bei letzterem die Wertschöpfung im Vordergrund steht. Das ist wichtig, denn das ist es, was die Automobilindustrie antreibt: Wertschöpfung und Kostensenkung. Die Tier 1s der Zukunft müssen also operative Exzellenz, Systemkomplexitätskompetenz, Transformationsbeherrschung und Wertschöpfung bieten.

Marelli-CEO David Slump erläuterte den Kurs seines Unternehmens vor dem Hintergrund der sich wandelnden Zeiten, die das softwaredefinierte Fahrzeug mit sich bringt - und seit sich das Unternehmen, das früher Magneti Marelli hieß, aus seiner finanziellen Misere befreien konnte. Nun will Marelli seinen Kunden helfen, ihren Fahrzeugen eine "Persönlichkeit" zu verleihen, mit der sich die Kunden von der Konkurrenz abheben können. Nicht nur nebenbei, sondern auch ein sehr wichtiges Ziel von Marelli ist es, seinen Kunden zu helfen, ihre Innovationsgeschwindigkeit zu erhöhen. "Geschwindigkeit ist unser Fokus", sagt Slump. Er orientiert sich dabei an Vorbildern wie Tesla oder den chinesischen OEMs, die hier das Tempo vorgeben. Slump sieht den Wettbewerb (er nennt es "Schlachtfelder") der Zukunft in drei Bereichen: Antriebsstrang, E/E-Architektur sowie Software und Sensoren. In all diesen Bereichen spielt das Nutzererlebnis die entscheidende Rolle. "Die Technologie ist dazu da, das Nutzererlebnis zu ermöglichen", sagt Slump. Das Konzept von Marelli ist nicht nur darauf ausgelegt, die Entwicklung zu beschleunigen, sondern auch die Kosten zu senken.

Slump nannte Zahlen: 30 Prozent geringere Kosten, 50 Prozent weniger Teile, und das alles bei 50 Prozent schnellerer Umsetzung. Um dies zu erreichen, hat Marelli einige inhaltliche Schwerpunkte gesetzt, wie etwa die Außenbeleuchtung oder im Fahrzeuginneren ein Cockpit mit einem Säulen-Display. Für die Entwicklung der Beleuchtung gibt es ein 360°-Toolkit, das einen codefreien Aufbau ermöglichen soll. Für das Pillar-to-Pillar-Display bietet Marelli einen ganzheitlichen Entwicklungsservice vom technischen Konzept über die virtuelle Integration in das Fahrzeug bis hin zum physischen Modell. Damit das gelingt, will Slump strategisch vorgehen: Eine frühzeitige Zusammenarbeit in der Konzeptphase gehört ebenso dazu wie eine designgetriebene Innovationsführerschaft und Flexible Delivery Models. Und vor allem: "Wir haben unseren Fokus auf Hardware UND Software", verspricht Slump.

Die komplizierte Welt durch Technologie einfacher zu machen, ist die Mission von Baidu. Das Unternehmen bietet Ride-Hailing, das selbstfahrende System Apollo, intelligente Transport- und mobile Kartendienste an. Sie wollen Robo-Taxi-Dienste zur Normalität in den Städten machen, wie sie es bereits in Shanghai oder Shenzhen in China sind. Dabei handelt es sich nicht um ein Testszenario, sondern bereits um ein kommerzielles Angebot. Chinesische Verbraucher sind eher bereit, intelligente Technologien wie autonomes Fahren zu nutzen und dafür zu bezahlen. Aus diesem Grund hat sich Baidu entschieden, ein Tier-1-Zulieferer zu werden. Die chinesische Landschaft für autonomes Fahren ist extrem wettbewerbsintensiv, so dass andere Marktteilnehmer wirklich in Betracht ziehen sollten, autonomes Fahren in China für China zu entwickeln. Wenn sie zu lange warten, könnte es irgendwann zu spät sein, um auf den Markt zu kommen.

Das Apollo-Self-Driving-System basiert auf Kameras als Sensoren, Lidar ist nur als redundantes System vorhanden. Das System liefert auch eine Lightweight HD-Karte. Das Ziel ist es, mit einem praktischen Ansatz überall hinzufahren. Die Karte ist auf die Bedürfnisse des AD-Algorithmus abgestimmt und nutzt Crowd-Sourcing zur zeitnahen Aktualisierung der Straßendaten. Lightweight bedeutet, dass die Kosten für die Straßenerfassung, die Anzahl der Kartenebenen und die Anzahl der Kartenelemente reduziert werden. Das Apollo-System verwendet ML-Funktionen, die standardisiert und automatisiert sind und ein skalierbares Datenvolumen aufweisen. Auf der Entwicklungsseite wurde das System in einer benutzerzentrierten Art und Weise erstellt. Baidu ist sich sicher, dass die AD-Adoptionswelle kommt und wird die Automobilhersteller dabei unterstützen, sich darauf vorzubereiten.

Shai Shalev-Shwartz, Professor an der Universität Jerusalem und CTO von Mobileye, ging in seinem Vortrag mit dem Titel "How to Properly Scale to Consumer Autonomy" auf diese Frage ein.

Es gibt eine kurze und eine lange Antwort auf diese Frage. Die kurze ist Redundanz. Die lange Antwort ist viel komplexer, führt aber letztlich zum gleichen Ergebnis. Die Herausforderung besteht darin, ein Höchstmaß an Sicherheit zu erreichen und gleichzeitig eine hohe Leistung beizubehalten. Shalev-Shwartz - und mit ihm Mobileye - setzt auf einen modularen Ansatz und überträgt etablierte und bewährte Konstruktionsprinzipien aus der Luftfahrt auf die Entwicklung elektronischer Systeme für das autonome Fahren - auch wenn nicht jedes Produkt gleich vollautonomes Fahren im Sinne von "eyes off, hands off" erreichen muss. Bei der Definition solcher Systeme müssen klare und eindeutige KPIs (Key Performance Indicators) definiert werden, d.h. es muss im Detail klar festgelegt werden, was das System können muss und was es nicht können darf.

Ein notwendiges Element ist dabei ein ausfallsicheres Design; ein weiteres (aber, wie Prof. Shalev-Shwartz betonte, keineswegs ausreichendes) Kriterium ist eine "übermenschliche" MTBF - also die aggregierte Reisezeit, bis ein Fehler oder Unfall auftritt. In jedem Fall sind Fehler keine Option: "Fehler dürfen nicht passieren, auch nicht in sehr, sehr seltenen Fällen." Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass nicht jeder Unfall ein Fehler im Sinne eines Konstruktionsfehlers oder eines Versagens der elektronischen Systeme ist - Unfälle können auch durch unvermeidliches Fremdverschulden verursacht werden.

Um unvermeidliche Fehler zu vermeiden, schlägt Shalev-Shwartz die Anwendung mehrerer Konstruktionsprinzipien vor. So muss beispielsweise sichergestellt werden, dass die Systeme (mindestens 2) wirklich unabhängig voneinander arbeiten. Dies kann durch verschiedene, getrennte Validierungen erreicht werden. Mobileye zum Beispiel hat den Weg gewählt, seine Systeme einer unabhängigen Massenvalidierung durch Testnutzer zu unterziehen. Mit 100.000 Testfahrzeugen hat Mobileye in nur 36 Tagen 10 Millionen Stunden an Testfahrtdaten gesammelt.

„Software ist ein Treiber für eine nachhaltigere Mobilität der Zukunft", erklärt Maria Anhalt, Elektrobit. Nachhaltigkeit ist eine strategische Priorität. 62 Prozent der 500 größten Automobilunternehmen haben eine Nachhaltigkeitsstrategie, aber nur 9 Prozent haben ein ausgereiftes Nachhaltigkeitsprogramm. Es gibt nicht nur viel Druck von Kunden, sondern auch von Investoren, mehr Anstrengungen in die Nachhaltigkeit zu stecken. Meistens richten sich die Augen dabei auf Materialien und Hardware, z. B. Fahrzeugemissionen, Ressourcen, Infrastruktur oder Batterietechnologie. Software wurde in Bezug auf Nachhaltigkeit bisher nicht in den Blick genommen. Software ist ein Game Changer, denn ihr Potenzial ist unbegrenzt. Software ist ein Effizienztreiber, die Entwicklung ist nachhaltig und sie ist in der Lage, den Lebenszyklus und das Flottenmanagement zu optimieren. Es gibt vier Hauptchancen für Software: Standardisierung, Optimierung, Virtualisierung und Zusammenarbeit.

60 Prozent der Software im Auto ist standardisiert, also kein Alleinstellungsmerkmal für einen Hersteller. Warum sollten wir also das Rad neu erfinden? Um die Optimierung voranzutreiben, nutzen wir Cloud-first-Workflows, Virtualisierung und Microservices, gefolgt von der Implementierung in das Betriebssystem-Framework des Autos. Insbesondere die Virtualisierung verringert den Testaufwand durch die Reduzierung der Hardware, ermöglicht eine verteilte Entwicklung, effizientere Tests und eine dynamische Ressourcenzuweisung. Und nicht zuletzt ist die Zusammenarbeit wichtig. Kein einzelner Akteur hat alle Antworten, und es wird ein Ökosystem benötigt, um die Nachhaltigkeit zu bewältigen. Wir sollten die Zusammenarbeit nicht nur auf die Automobilindustrie beschränken, sondern über diesen Sektor hinausgehen, z. B. auf Unternehmen, die im Bereich des Internets der Dinge tätig sind.

Das war's mit dem AUTOMOBIL-Elektronik Kongress 2023, aber keine Sorge, der Termin für den 28. Automobil-Elektronik Kongress steht bereits fest! Wir sehen uns am 18. und 19. Juni 2024!