Automobil-Elektronik-Kongress in Ludwigsbur

Automobil-Elektronik-Kongress in Ludwigsburg 2018 (Bild: Matthias Baumgartner)

| von Dr.-Ing. Nicole Ahner, Dipl.-Ing. (FH) Christoph Hammerschmidt, Dipl.-Ing. Alfred Vollmer

Kurt Sievers, Vorstand Automobil bei NXP Semiconductor hielt mit „Mikroelektronik als Schrittmacher für sichere Mobilität“ den ersten von sieben Fachvorträgen im Themenkomplex „End-to-End-Architektur“ auf dem 22. Automobil-Elektronik-Kongress in Ludwigsburg.

Während der Automobilmarkt für NXP früher als Abnehmer ein Nischenmarkt mit exotischen Anforderungen war, sei der Automotive-Sektor heute der absolute Schrittmacher bei den wesentlichen Anforderungen an das Processing und die Bandbreite bei Wireless- und auch Wired-Funktionalitäten.

Moderation

Wie in den Vorjahren war auch der 22. Fachkongress Automobil-Elektronik in Ludwigsburg wieder lange im Voraus ausverkauft. Auch in diesem Jahr führte Dr. Peter Steiner, Geschäftsführer von Audi Electronics Venture, erneut durch das Programm und baute dabei so manche Brücke.

Dennoch machte die Automobilelektronik als Abnahmemarkt für die Halbleiterindustrie im letzten Jahr gerade einmal 11 Prozent aus, aber dies ändere sich zunehmend. Aktuell zeigen jedoch die anderen Märkte ein negatives Wachstum – nur die Automobilsparte habe in den vergangen Jahren ein stetiges Wachstum gezeigt. „Das ist der Grund, weshalb sich viele Halbleiterhersteller – mehr als historisch – so massiv für die Automobilindustrie, oder besser für die Mobilitätsindustrie, interessieren“, erklärt Kurt Sievers. Der Halbleiter-Anteil eines Fahrzeugs solle von derzeit etwa 380 US-Dollar bis 2020 um 450 US-Dollar ansteigen – konservativ gerechnet. Noch höher wird der Anteil, wenn Vernetzung und Elektrifizierung berücksichtigt werden.

Kurt Sievers (NXP): Der Halbleiter-Anteil im Auto wird sich von derzeit etwa 380 US-$ bis 2020 um 450 US-$ erhöhen – konservativ gerechnet und noch ohne Vernetzung und Elektrifizierung.

Kurt Sievers (NXP): Der Halbleiter-Anteil im Auto wird sich von derzeit etwa 380 US-$ bis 2020 um 450 US-$ erhöhen – konservativ gerechnet und noch ohne Vernetzung und Elektrifizierung. Matthias Baumgartner

Die Megatrends Autonomes Fahren und Connected Car lassen das Datenaufkommen und die dafür notwendige Rechenleistung innerhalb nur einer Dekade um Größenordnungen ansteigen. 2025 entstehen pro Stunde mehr als 20 TByte an Sensor-Rohdaten – dies sind komprimiert noch 2 TByte/h und schließlich prozessiert 0,2 TByte/h. Die dafür benötigte Rechenleistung steige bis 2025 auf mehr als 100 TFLOPS und die Bandbreite auf mehr als 10 Gbit/s. Dies bedeute auch, dass sich die ECU-Architekturen im Fahrzeug verändern: von verteilten Netzen in der Vergangenheit über die heutige domänen-basierte Architektur bis hin zu zentralisierten Konzepten in der Zukunft.

In Europa werde laut Sievers aber immer noch zu sehr auf das Vermächtnis der eigenen Branche geachtet, anstatt vehement auf die nächste Technologie-Stufe zu drängen. Daher bestünde die Gefahr, von China abgehängt zu werden. NXP will dem durch sein Superior-Senses-Konzept, einer Kooperation mit LG und Hella – und ganz aktuell mit KI-Spezialist Deepscale – begegnen. Teil des Konzepts ist die neue S32-Plattform, bei der NXP Mikroprozessoren in 16-nm-Technologie ins Fahrzeug bringt. Mehr zu den NXP Mikroprozessoren in 16-nm-Technologie erfahren sie in diesem Artikel.

Was tut sich bei Fahrzeug-HMIs in China, bei Adaptive Autosar und den anderen Themen? Details finden Sie auf der nächsten Seite.

Fahrzeug-HMIs – China Style

Alex Shi, Chairman of the Technical Comittee and Chief Scientist bei Banma, stellte in seinem Vortrag das Betriebssystem Ali-OS vor, das speziell für Fahrzeuge entwickelt wurde. Aktuell versuchen OEM im Fahrzeug das Smartphone zu emulieren, arbeiten also vorrangig mit Apps. Aber ist dies überhaupt sinnvoll? Die Bedienung einer App heißt derzeit „Slide & Click“ – ein großes Sicherheitsrisiko, denn der Benutzer nimmt dafür den Blick von der Straße. Um hier zu einer Lösung zu kommen, ist ein Blick auf die Entwicklung vom PC zum Smartphone sinnvoll.

Alex Shi (Banma): „Steve Jobs hat die Smartphone-Industrie verändert, die nächste große Veränderung in der Auto-HMI-Industrie kommt aus China.“

Alex Shi (Banma): „Steve Jobs hat die Smartphone-Industrie verändert, die nächste große Veränderung in der Auto-HMI-Industrie kommt aus China.“ Matthias Baumgartner

Ansätze wie die von Microsoft, das Bedienkonzept von Windows aufs Smartphone zu portieren, haben sich als nicht gangbar erwiesen. Hier hatte Apple unter Steve Jobs die zündende Idee: Smartphones benötigen ein eigenes Konzept: die App. Auch fürs vernetzte Fahrzeug sei laut Shi ein solcher Schritt sinnvoller, als beim Smartphone-Konzept zu bleiben; hier sei künstliche Intelligenz gefragt und letztlich allgegenwärtig. Das Auto beobachtet und interpretiert das Verhalten seines Benutzers und versucht herauszufinden, was er möchte. Es gehe eben nicht mehr nur darum, die Fahrt von A nach B durchzuführen, sondern umgebende, komplexe Szenarien zu analysieren. Ist der Fahrer auf Parkplatzsuche? Benötigt das Auto eine Reparatur? Gibt es Baustellen auf der geplanten Strecke? Ist ein Shopping-Trip geplant? Das HMI zeigt dem Fahrer an, was in seiner unmittelbaren Umgebung zur Verfügung steht: Parkplatz, Umleitung, die nächste Rückgabestation für den Leihwagen, etc. Apps eignen sich nicht für den Einsatz im Fahrzeug, denn sie wurden für Smartphones entwickelt, nicht für Autos. Ali-OS reagiert auf Spracheingabe, analysiert das Fahrerverhalten und macht ihm passende Angebote. Für die entsprechende User-Experience sind damit die Verfügbarkeit von Cloud-Services und flächendeckende Konnektivität ausschlaggebend. Alex Shi ist sich sicher: „Steve Jobs hat die Smartphone-Industrie verändert, die nächste große Veränderung in der Auto-HMI-Industrie kommt aus China.“

Von der Standardisierung zur Serienapplikation

„Wir sind abhängig von Standards“, beginnt Simon Fürst, Abteilungsleiter Software-basierte Funktionen bei BMW, seinen Vortrag „Adaptive Autosar: Von der Standardisierung zum Serieneinsatz“. Hier sei es besonders wichtig, dass alle auch mitmachen. Gestern gab es Papierstandards, die lediglich Spezifikationen enthielten, heute seien dies Implementierungen basierend auf Spezifikationen. In einer ISO-Norm gebe es zwar viel zu lesen, aber nichts, was wirklich bei der Anwendung helfe. Die Vorteile des Autosar-Lizenzmodells lägen darin, dass sämtliche beigesteuerte IP jedes Partners ohne Lizenzgebühren auch den anderen Partnern zur Verfügung stehen, also ganz anders als bei Open-Source-Software.

Simon Fürst (BMW): Zusammenarbeit, Austausch von Erfahrungen und Diskussionen bringen alle voran – und die Autosar-Partner lernen Firmen kennen, die sie sonst nie getroffen hätten.

Simon Fürst (BMW): Zusammenarbeit, Austausch von Erfahrungen und Diskussionen bringen alle voran – und die Autosar-Partner lernen Firmen kennen, die sie sonst nie getroffen hätten. Matthias Baumgartner

Schlüsselelemente sind kurze Entwicklungszyklen, Präzision und Qualität des Standards, frühe Verfügbarkeit und Beispielimplementierungen, Interoperabilität sowie erhöhte Qualität. Die Adaptive-Plattform realisiert AP18-03-Features: Methoden, Execution-Management, Software-Konfiguration, Kommunikation, Diagnostik, Safety und Security sowie Logging und Tracing. Die Plattform lässt sich flexibel implementieren. Um ein Serienprodukt zu entwickeln bedarf es der Autosar-AP-Spezifikationen und des Source-Codes sowie der entsprechenden Validierungen, der Maintenance, Dokumentation, Hardware-Adaption und entsprechender Tests: dies ist der Gesamtaufwand.

Er betont, dass Autosar-Partner eine starke Community bilden: Zusammenarbeit, Austausch von Erfahrungen und Diskussionen bringen alle voran – und die Partner lernen Firmen kennen, die sie sonst nie getroffen hätten.

Wie sieht die Serienumsetzung bei BMW aus? Ziel sei es, eine One-Platform-Software-Architektur für alle ECUs zu schaffen: Start-Migration, Basissoftware-Migration, Evolution der Entwicklung bis hin zum echten Standard: R18-03 (Adaptive Platform). Auch die Gründe, warum die Entwickler bei BMW Adaptive Autosar brauchen, legte er dar: Die Leistungsfähigkeit von Multi-Core-CPUs lässt sich voll ausnutzen, und der Software-Update-Prozess ist deutlich einfacher, denn der Update-Prozess kann On-the-Fly stattfinden; zudem kann bereits vorhandene Software aus Nicht-Automotive-Technologien Verwendung finden.

Mehr über die „In-Car-Compute-Plattform“ und den anderen Themen lesen Sie auf der nächsten Seite.

In-Car-Compute-Plattform

Dr. Stefan Poledna (TTTech) setzt auf eine offene Kooperation: „Diese Themen können nur in einem Ökosystem mit unterschiedlichen Partnerschaften bearbeitet werden.“

Dr. Stefan Poledna (TTTech) setzt auf eine offene Kooperation: „Diese Themen können nur in einem Ökosystem mit unterschiedlichen Partnerschaften bearbeitet werden.“ Matthias Baumgartner

Autonomes Fahren der Level drei bis fünf sorgt laut Dr. Stefan Poledna, CTO von TTTech Auto, für einen Paradigmenwechsel: Es sei nicht mehr damit getan, sich auf den Fahrer verlassen zu können. Mit mehr Autonomie spielt das Thema Fail Operation eine große Rolle. Wenn das autonome System auf der Autobahn die Kontrolle an den Fahrer zurückgeben möchte, sollten dafür mindestens zehn Sekunden eingeplant werden – in dieser Zeit ist das Fahrzeug aber oft schon 350 m gefahren. Das Fahrzeug benötigt also ein redundantes Fail-Operational-System, das auch im Fehlerfall die Sicherheit gewährleisten kann. Notwendig sind Redundanz auf Software- und Hardware-Seite und ein entsprechendes Fallback-System, eine zuverlässige Kommunikation zwischen den Systemen, und vor allem müssen Common-Mode-Fehler vermieden werden, sodass es durch einen gemeinsamen Fehler nicht zum Gesamtausfall des Systems kommt.

Keynotes

Unter den folgenden Links finden Sie Zusammenfassungen der Keynotes dieses Networking-Events der E/E-Branche:

Helmut Matschi (VP bei Continental): Die digitale Revolution in der Automobil-Industrie

Dr. Rolf Zöller (E/E-Leiter bei Volkswagen): Auswirkungen der E2E-Elektronik-Architektur auf die gesamte E/E-Wertschöpfungskette

Dr. Volkmar Tanneberger (E/E-Leiter bei SAIC Volkswagen): Trends, Technologien und Regulierungen im Automobilmarkt China

Sajjad Khan (CDO bei Daimler): Daimlers zukünftiger Weg zum digitalen Fahrzeug

Edzard Overbeek (CEO bei Here): Auf dem Weg zu einer autonomen Welt für Jedermann

Dr. Thomas M. Müller (E/E-Leiter bei Audi): Die E/E-Killer-Funktion

Komplexe SoCs sind hier der größte Enabler und Treiber, denn Hochintegration sei aus Sicht der Kosten und Leistungsfähigkeit immer besser. Architekturen mit 100 unterschiedlichen Steuergeräten bieten viele Einschränkungen und lassen keine Möglichkeit zur dynamischen Weiterentwicklung zu. Zukünftige E/E-Architekturen müssen flexibel sein und die Möglichkeit zum Update bieten. Daraus ergibt sich meist ein Ungleichgewicht aus E/E-Update-Zyklus und Software/Hardware-Update-Zyklus. Im schlimmsten Fall benötigt eine zehn Jahre alte SoC-Hardware ein Update – ein Zeitraum in dem bereits drei oder vier neue SoC-Generationen mit sehr viel mehr Leistung auf dem Markt sind. „Hier besteht generell großer Handlungsbedarf, um updatefähig zu bleiben“, so Dr. Poledna. Viele Domains bedeuten auch mehr Entwicklungskosten, mehr Quellen von Software- und Hardware-Fehlern, höhere Wartungskosten und mehr Aufwand bei Safety und Security. Ist es daher sinnvoll, aus Effizienz- und Kostengründen alles in eine Domain zusammenzufassen? Bei Rechenzentren hat dies bereits stattgefunden: Mit dem Aufkommen standardisierter Prozessorplattformen ließen sich Server konsolidieren, Partitionierungen ermöglichten isolierte Anwendungen, und es wurden fortschrittliche Fail-Over-Systeme sowie automatisierte Wiederherstellungsschemata eingeführt – alles möglich durch Hochintegration. Viele dieser Strategien ließen sich auch im Automotive-Bereich einsetzen, aber nicht alle Probleme sind damit lösbar.

Über 700 hochkarätige Fachbesucher kamen zum Automobil-Elektronik-Kongress nach Ludwigsburg, um die Vorträge zu hören – und vor allem für das intensive Networking

Über 700 hochkarätige Fachbesucher kamen zum Automobil-Elektronik-Kongress nach Ludwigsburg, um die Vorträge zu hören – und vor allem für das intensive Networking Matthias Baumgartner

In seinen sehr stringenten Safety- und Echtzeit-Anforderungen im autonom fahrenden Auto unterscheidet sich das Fahrzeug vom Datenzentrum. TTTechs Lösung hierfür ist eine vereinheitlichte Computing-Plattform mit Redundanzen für kritische Funktionen, die ECUs als smarte I/Os benutzt. High-End-SoCs bieten dabei bereits die Leistungsfähigkeit für die entsprechende Virtualisierung, und auch die notwendige Cloud-Konnektivität ist vorhanden. TTTech arbeite in diesem Bereich aktuell an einer Plattform mit vier ASIL-D-zertifizierten SoCs, und gemeinsam mit Samsung an der zweiten Generation einer offenen Plattform, deren Fertigstellung Dr. Poledna 2022/2023 erwartet, wobei er auf Kooperation setzt: „Diese Themen können nur in einem Ökosystem mit unterschiedlichen Partnerschaften bearbeitet werden.“

Wie sieht der Weg vom Fahrzeugcomputer zur Automotive Cloud aus? Erfahren sie mehr hierüber auf der nächsten Seite.

Vom Fahrzeugcomputer zur Automotive-Cloud

Mit den Worten„Die Zukunft der Automobilität ist vernetzt, automatisiert und elektrifiziert“ eröffnete Stefan Stass, SVP Business Unit Driver Assistance und Chassis System Control bei Bosch, seinen Vortrag „Das neue Connected-Car-Development- Paradigma: Vom Fahrzeugcomputer zur Automotive-Cloud“. Diese Megatrends stünden bei Bosch schon seit zwei Jahren im Blickfeld. Natürlich sei das Fahrzeug immer deutlicher anwenderzentriert, aber Stass stellte die Frage in den Raum, ob die Technologie schon so weit fortgeschritten ist, dass das Auto nur noch ein Smartphone ist – oder unterschätzt die Branche den dafür notwendigen Integrationsaufwand gewaltig? Nicht nur der Validations- und Verifikationsaufwand steigt exponentiell, für Bosch stelle sich auch die Frage, mit welchen Organisationsformen diese Herausforderungen denn eigentlich zu stemmen sind. Aktuell breiten sich Domain-Computer stark aus, und das VRTE (Vehicle Runtime Environment) ist schon jetzt ein sehr komplexes Gebilde, das immer dann auffällt, wenn es nicht mehr funktioniert. Notwendig seien stabile Middlewares und eine leistungsfähige Vernetzung, denn für „Always Connected“ ist eine permanente Internetverbindung ein absolutes Muss.

Stefan Stass (Bosch): „Wir müssen da standardisieren, wo wir standardisieren können; sonst werden schon Middlewares nicht mehr finanzierbar.“

Stefan Stass (Bosch): „Wir müssen da standardisieren, wo wir standardisieren können; sonst werden schon Middlewares nicht mehr finanzierbar.“

























Matthias Baumgartner

Bosch hat sich für einen Top-Down-Entwicklungsansatz entschieden und sein Personal im ADAS-Bereich vervierfacht. Ergebnis dieser Bemühungen ist die Serienreife des Fahrerassistenzsystems DASY 1.0 base in 2019, ein Fahrzeug-Computer mit 3000 DMIPS und 16 MByte RAM, gefolgt vom DASY 1.0 enhanced mit 14.000 bis 34.000 DMIPS und 512 MByte bis 3 GByte erweiterbaren RAM. Künstliche Intelligenz sei bei Bosch ab 2021 im Vehicle-Computer dabei und ab 2025 sieht Bosch die Serienreife eines Cloud-Computers.

Mit der Gründung des Vehicle Computer Campus will Bosch verstärkt In-House-Synergien nutzen und mit einer dreistelligen Mitarbeiterzahl die Standardisierung mit den OEMs vorantreiben. Parallel zur Komplexitätssteigerung habe sich Bosch organisatorisch weiterentwickelt und Entwicklungsabläufe verbessert, indem alle Bereiche gemeinsam an einer Computing Plattform arbeiten und interne Synergien nutzen – und auch neue Bereiche, wie zum Beispiel Connected Services, entstehen. So bietet Bosch beispielweise einen mit der Cloud vernetzten Ultraschallsensor für das automatisierte Valet-Parking an, der auch durch die Vernetzung mit der Parkhaussensorik Informationen zur Belegung im Parkhaus bereitstellt.

Ein ständiger Begleiter bei allen Entwicklungen ist Security: Sicherheit müsse von Anfang an mitentwickelt werden. Permanent stellt sich dabei die Frage, wie man Sicherheit in Serie bekommt und was über die Serie hinaus passiert. Gerade mit Hinblick auf Updates und Patches ist für Stefan Stass die Standardisierung essenziell: „Wir müssen da standardisieren, wo wir standardisieren können; sonst werden schon Middlewares nicht mehr finanzierbar.“

Mehr über „Software-Plattformen für High-Performance-ECUs“ und diverse andere Themen erfahren Sie auf den nächsten Seiten.

Software-Plattformen für High-Performance-ECUs

Software im Auto sei nicht sichtbar – oder nicht sichtbar genug, meinte Martin Schleicher, EVP Business Management Elektronik im Fahrzeug bei Elektrobit, in seinem Vortrag „Skalierbare, flexible Softwareplattformen für Hochleistungs-ECUs“. Der Anteil an Software im Fahrzeug liegt derzeit bei 10 Prozent und solle bis 2020 auf 40 Prozent ansteigen. „Als Software-Haus betrachten wir bei Elektrobit das Auto nicht so sehr als physikalisches System sondern eher als Software-Plattform“, so Schleicher.

Die nächste Generation der E/E-Architektur werde aus zwei bis fünf Performance-ECUs oder High-Performance-Controllern bestehen und so die Möglichkeit bieten, Funktionen von der ECU zu entkoppeln. Service-orientierte Architekturen ersetzen die CAN-Matrix und es entstehen zentrale Gateways für eine sichere externe Kommunikation mit der Möglichkeit der Etablierung von Cloud- und Online-Services. Eine High-Performance-ECU stellt eine neue Dimension an Komplexität dar: Vier Prozessoren mit insgesamt 14 Kernen, drei Betriebssysteme (Autosar, Posix-basiertes OS, Security-OS), vier Boot-Manager sowie unterschiedliche virtuelle Maschinen – und 20 Millionen Zeilen Software-Code, Tendenz steigend.

Martin Schleicher (Elektrobit): „Als Software-Haus betrachten wir bei Elektrobit das Auto nicht so sehr als physikalisches System sondern eher als Software-Plattform.“

Martin Schleicher (Elektrobit): „Als Software-Haus betrachten wir bei Elektrobit das Auto nicht so sehr als physikalisches System sondern eher als Software-Plattform.“ Matthias Baumgartner

Gerade bei service-orientierten Architekturen verändert sich auch die Form der Kommunikation im System; sie ähnelt eher einem Bulletin-Board: Gateways sind überflüssig, da die Services sich untereinander bekannt machen und auch flexibel verteilen lassen. Allerdings lässt dieses hohe Maß an Flexibilität auch die Komplexität des Systems ansteigen.

Nicht außer Acht zu lassen seien auch nichtfunktionale Anforderungen, also die Vorgaben des Automotive Safety Standards ISO 26262. Eine ausfallsichere zonenbasierte Architektur lässt sich etablieren, indem Services nicht nur auf einem Steuergerät sondern auf mehreren installiert sind und diese wie beschrieben alle miteinander kommunizieren. Fällt ein Gerät mit kritischen Services aus, lassen sich nicht-kritische Services auf einer anderen Steuereinheit deaktivieren und die sicherheitskritischen Services dort starten, bis das ausgefallene Gerät nach einem Neustart wieder am Netz ist – vorausgesetzt die Netzwerkverbindung bleibt erhalten und die Sensorik sowie die Aktorik lassen sich weiterhin ansprechen.

Beim Thema Cybersecurity setzt Elektrobit mit seiner Abteilung Argus auf eine Open-Source-Strategie. Die Vorteile bestehen darin, dass bereits existierende Lösungen einsetzbar sind, was die Qualität erhöht und die Kosten senkt, aber auch darin, dass sich Security-Probleme schneller lösen lassen. Allerdings ist auch bei Open Source nichts umsonst: Lizenzsysteme (GPL, LGP) sind zu beachten, es erfordert ein systematisches Management und Synchronisierung mit den Open-Source-Entwicklern und vor allem existieren meist keine Prozesse für Automotive Spice oder funktionelle Sicherheit. Auch mit einem Open-Source-Ansatz seien Entwicklungsarbeit und Investitionen unabdingbar.

Datenkommunikation für das Rechenzentrum auf Rädern

Autos sind dabei, sich in fahrende Datenzentren zu verwandeln, darauf wies Dror Jerushalmi, CEO des israelischen Chipentwicklers Valens, in seinem Vortrag über HDBaseT Automotive hin. Um das Datenaufkommen künftiger Fahrzeuggenerationen zu bewältigen, sei ein neuer Ansatz für die Kommunikationstechnik innerhalb des Fahrzeugs nötig. Seine These: „HDBaseT sprengt die Limitierungen, die mit Ethernet verbunden sind“

Dror Jerushalmi (Valens): „HDBaseT sprengt die Limitierungen, die mit Ethernet verbunden sind.“

Dror Jerushalmi (Valens): „HDBaseT sprengt die Limitierungen, die mit Ethernet verbunden sind.“ Matthias Baumgartner

Für die zu erwartende explosionsartige Ausweitung des Datenvolumens führte Jerushalmi eine Reihe von Beispielen an. So wird in künftigen Fahrzeuggenerationen ein Zentralcomputer mit einem Rechenleistungs-Äquivalent von 350 heutiger ECUs die Koordination übernehmen, während  die Entwickler zur Umfelderkennung bis zu zehn Kameras und noch einmal doppelt so viele Sensoren aufbieten. Den Insassen stehen ein Dutzend digitaler Displays für Informationen und Unterhaltung zur Verfügung; über 5G-Mobilfunk werden diese Fahrzeuge in Cloud-basierte Datendienste eingebettet sein. Zentralisierte E/E-Architekturen seien zwar kostengünstig, doch sie erfordern leistungsfähige Multi-Gigabit-Datenverbindungen zwischen den gemeinsam genutzten Hardware-Ressourcen. Solche leistungsfähigen Datennetze könnten sämtliche heute gängigen Datenbustechniken absorbieren – und gleichzeitig die Verkabelung der Fahrzeuge vereinfachen und ihre Kosten reduzieren, erläuterte Jerushalmi. Hier kommt HDBaseT ins Spiel: Die Netzwerktechnik, für die Valens die Chipsets entwickelt hat, unterstützt sowohl Punkt-zu-Punkt-Verbindungen als auch Bustopologien. Mit HDBaseT lassen sich über einfache verdrillte Zweidrahtleitungen, wahlweise auch über geschirmte Zweidraht- oder Koax-Leitungen nahezu das gesamte Spektrum gängiger Datenkommunikationen abdecken – von digitalisierten Audio- und Videosignalen über die Ethernet-, PCIe- und USB-Verbindungen bis zur Stromversorgung per Ethernet (PoE). Dabei erfolge die Übertragung nahezu verzögerungsfrei – wichtig für sicherheitsrelevante Anwendungen.

Damit stellte Jerushalmi die HDBaseT-Technik als bessere Alternative zu Ethernet dar, welches gegenwärtig in vielen Entwicklungsprojekten als Verkabelungstechnik für Neufahrzeuge vorgesehen ist. „Ethernet ist nicht (für das Auto) optimiert, es schleppt eine Menge Altlasten mit sich herum“, sagte der Valens-Chef. Dazu komme, dass HDBaseT eine höhere Bandbreite biete. “Wir haben schon jetzt 2 Gbit/s, und bis zum Jahresende werden wir 4 GB/s schaffen.“

Was tut sich beim automatisierten Fahren in China, und wie lässt sich die bei AD notwendige Redundanz im Kabelbaum umsetzen? Antworten hierauf erhalten Sie auf der nächsten Seite; danach geht es um weitere Themen wie Künstliche Intelligenz und Elektromobilität.

Automatisiertes Fahren in Ludwigsburg

Den Themenkomplex Automatisertes Fahren eröffnete Gansha Wu, CEO von UISEE Technologies (Beijing), unter dem Vortragstitel „2018: Make Autonomous Driving Real in China“. Seine These: „Der Schwerpunkt bewegt sich hin zum Car-Sharing.“ Gleichzeitig besteht die Gefahr, dass der Stellenwert von Marken sich verändert: „Wenn die Leute sich ein Taxi nehmen, dann interessiert sie die Marke des Fahrzeugs nicht.“ Die Fahrradindustrie habe diese Marktverschiebung mit den vielen Bike-Sharing-Diensten, bereits am eigenen Leib erfahren: „Die Fahrradhersteller haben alles verloren: Marken, Preis-Festlegung, Distributionskanäle.“

Gansha Wu (UISEE Technologies): „Die Passenger Economy wird Chinas neuer Wirtschaftsmotor sein – das neue Immobiliengeschäft”, wobei er mit der Passenger Economy wohl Geschäftsmodelle rund um das Fahrgasterlebnis meint.

Gansha Wu (UISEE Technologies): „Die Passenger Economy wird Chinas neuer Wirtschaftsmotor sein – das neue Immobiliengeschäft”, wobei er mit der Passenger Economy wohl Geschäftsmodelle rund um das Fahrgasterlebnis meint. Matthias Baumgartner

Neben dem Car-Sharing sei der öffentliche Nahverkehr das Schlüsselthema in China. Da allerdings die Personalkosten 70 Prozent der Betriebskosten eines großen Busses ausmachten und es schwierig sei, qualifizierte Fahrer zu finden, sei das Interesse in China sehr groß, automatisiert zu fahren. Chinas neue Urbanisierung biete die Möglichkeit, die Infrastruktur so zu bauen, dass sie besonders gut für  „Shared AVs“, also gemeinsam genutzte automatisierte Fahrzeuge geeignet seien. So berichtet er, dass in dem neuen urbanen Raum von Xiong 90 Prozent der Fahrzeugkilometer in öffentlichen Verkehrsmitteln oder per Shared-Mobility zurückgelegt werden. Dort seien nur NEVs (E-Fahrzeuge) erlaubt, und es gebe eine neue Infrastruktur für autonome Fahrzeuge. Bei den 1000 neuen Citys, deren Bau China derzeit plane, könne man das automatisierte Fahren bereits entsprechend vorsehen. Zudem verweist er darauf, dass die Fahrsituationen in Vororten in den USA und in China sehr unterschiedlich sind: „Sie müssen mit vielem ungewöhnlichen Verhalten in China klarkommen.“

Gansha Wu stellte dann diverse Projekte seines Unternehmens vor und betonte, dass Starts „offen für Zusammenarbeit“ seien. So erziele UISEE bei seinen automatisierten Valet-Parking-Services eine Erfolgsrate von 98 Prozent, wobei das Parken mit einer Präzision von 7 cm möglich sei. Die Konsequenz: „Wir können die Parkplätze passend zum individuellen Fahrzeugmodell designen.“ Außerdem stellte er Platoons von Kleinstfahrzeugen vor, die während des Pendelns im Verbund fahren.

Eine sehr große Herausforderung beim automatisierten Fahren ist die Validierung. Hier führt Gansha Wu die Begriffe VKMT – Value Kilometers Traveled – und Wert pro VKMT ein und verweist auf die vielen Millionen Meilen, die sein Unternehmen bereits simuliert hat. Seine These: „Die Passenger Economy wird Chinas neuer Wirtschaftsmotor sein – das neue Immobiliengeschäft”, wobei er mit der Passenger Economy wohl Geschäftsmodelle rund um das Fahrgasterlebnis meint.

Redundanz per Kabelbaum

„Redundante Bordnetze für Hochautomatisiertes Fahren“ beleuchtete Reinhard Prechler, Leiter Bordnetz, Elektrik und Antennen bei Audi. Wenn nämlich an Stelle eines menschlichen Fahrers Algorithmen das Steuer übernehmen, ist es mit einer mechanischen Rückfallebene nicht getan, so dass automatisiertes Fahren Redundanz auf Daten- und Energie-Ebene erfordert. Das hat Auswirkungen auf die Verkabelung – und auf die gesamte Aufgabenverteilung im Auto.

Reinhard Prechler (Audi): „Lenkbarkeit und Bremsbarkeit sicherstellen, das geht nur über Redundanz in den Leitungen.“

Reinhard Prechler (Audi): „Lenkbarkeit und Bremsbarkeit sicherstellen, das geht nur über Redundanz in den Leitungen.“ Matthias Baumgartner

„Richtig spannend,“ so Reinhard Prechler, werden die Entwicklungen bei Level 5 des autonomen Fahrens, denn dann, beim fahrerlosen Auto, müssen die Steuerungssysteme ihre Grenzen selbst überwachen und erkennen, ob sie ihre Funktionen noch erfüllen. Das Bordnetz muss auf diesem Level selbst im Fehlerfall noch für die intelligente Verteilung von Daten und Energie sorgen, es erfährt somit einen Verantwortungszugewinn. Die Herausforderung liegt insbesondere auf der Energieverteilung; generell wird ein deterministisches Verhalten des gesamten Bordnetzes erforderlich, und die Schlüsseltechnik hierzu ist der Einsatz von Elektronik, so Prechler.

Im Bereich des Testens ist komplettes Umdenken angesagt. Statt wie bisher die Grenzen der Komponenten auszutesten, gehe es künftig darum, das Verhalten im Fehlerfall auszuloten – und „das wird eine extreme Herausforderung für unsere Ingenieure“.

Mit steigender Vielzahl der Komponenten ist auch der Kabelbaum gewachsen. Seine Komplexität droht an die Grenze des Beherrschbaren zu stoßen. Um auch weiterhin die Funktionale Sicherheit gemäß ISO 26262 garantieren zu können, forderte Prechler die Automatisierung der Kabelbaum-Herstellung. In diesem Kontext wies Prechler darauf hin, dass in modernen Autos immer noch bis zu sieben Bussysteme nebeneinander existieren, was natürlich die Komplexität weiter erhöht. Um sie zu überwinden, sei ein Umdenken vonnöten – weg von den funktionsgetriebenen Use Cases der Vergangenheit, hin zu einem globalen Architekturansatz. „Wenn wir diesen finden, ergeben sich ungeahnte Möglichkeiten“.

Was verstand der Intel-CEO in Ludwigsburg unter autonomem Fahren als „datengetriebenes Geschäftsmodell“?

Autonomes Fahren als datengetriebenes Geschäftsmodell

Anstelle eines angekündigten Experten aus Intels Vorausentwicklung sprach kein geringerer als der damals noch amtierende Intel-CEO Brian Krzanich auf dem Ludwigsburger Kongress. Was niemand ahnte: Die Präsentation vor dem erlesenen Automobil-Publikum sollte gleichzeitig Krzanichs letzter Auftritt als Chef des Halbleiterherstellers sein – am Tag darauf wurde Krzanich entlassen.

Der Intel-Chef schlug in seiner Präsentation den großen Bogen von der Datenökonomie zum autonomen Fahren. Denn, so der Gedankengang, die Kosten für Rechenleistung und Datenspeicherung sinken kontinuierlich – allein von 2012 bis 2017 fielen die Kosten für Rechenleistung um 56 Prozent; bei der Datenspeicherung betrug dieser Preisverfall sogar gut 75 Prozent. Damit einher geht die Entwicklung von datenintensiven und rechenleistungshungrigen Anwendungen. „Wir haben begriffen, dass Daten kein Kostenfaktor mehr sind, sondern ein Vermögenswert“, sagte Krzanich

Brian Krzanich (Intel): „Intels Übernahme von Mobileye ist eine langfristige Investition. Ihr Wert wird sich erweisen, wenn automatisierte Fahrzeuge auf Level vier und fünf in Serie gehen.“

Brian Krzanich (Intel): „Intels Übernahme von Mobileye ist eine langfristige Investition. Ihr Wert wird sich erweisen, wenn automatisierte Fahrzeuge auf Level vier und fünf in Serie gehen.“ Matthias Baumgartner

Zu den von Menschen erzeugten Daten werde künftig noch die Menge derjenigen Daten hinzukommen, die von Maschinen erzeugt werden. Auch autonome Autos gehören zu diesen Datenerzeugern. Es sei nötig zu verstehen, wie all diese Daten genutzt und gemanagt werden – und zwar ganzheitlich, „from edge to edge“. An dieser Stelle kommt die Intel-Tochter Mobileye ins Spiel, deren Systeme weltweit in rund 7 Millionen Autos verbaut sind. „Diese Systeme sind ein wichtiges Element unserer Reise“, so Krzanich. Die damit ausgestatteten Fahrzeuge sammeln Daten, die dann im Backend konsolidiert, verarbeitet und den Teilnehmern wieder zur Verfügung gestellt werden – etwa als Verkehrsdaten oder in Gestalt einer hochgenauen Karte. Von dieser Verarbeitung in der Cloud profitiert Intel nicht nur über Mobileye, sondern auch direkt, nämlich durch den Verkauf seiner Serverprozessoren für die Backend-Infrastruktur.

Sicheres Fahren benötige aber noch ein weiteres Element: Klare, allseits definierte Regeln, der Krzanich. Er griff damit eine Idee von Mobileye-Chef Amnon Shashua auf: den Aufbau eines Systems von Regeln zum autonomen Fahren (Responsibility Sensitive Safety, RSS). Es handelt sich dabei um ein Rahmenwerk verifzierbarer Regeln, das sich durch offenen Zugang und Transparenz auszeichnen soll. So soll die Sicherheit der autonomen Autos weiter erhöht werden, gleichzeitig soll es die Verständlichkeit ihrer Fahrentscheidung und damit letztlich ihre Akzeptanz fördern. „Menschen wollen wissen, wie diese Entscheidungen zustande kommen“, so Krzanich. Gleichzeitig würde dieses Modell die Entwicklung der entsprechenden Algorithmen kosteneffizienter machen – ähnlich wie der Open-Source-Ansatz im Bereich der Software.

Die vor zwei Jahren gegründete Kooperation Intels mit Mobileye und BMW wird seitdem mit Spannung beobachtet, aber was ist bisher dabei herausgekommen? Zur Beantwortung dieser Frage rief Krzanich BMW-Manager Elmar Frickenstein auf die Bühne, der bei dem OEM über lange Jahre als E/E-Leiter tätig war und jetzt ausschließlich für die Entwicklung des autonomen Fahrens verantwortlich zeichnet. „Wir testen gegenwärtig eine Flotte autonomer Autos in Israel, China, den USA und natürlich auch in Deutschland“, lautet Frickensteins Zwischenbilanz. Eine zentrale Rolle dabei spiele die Künstliche Intelligenz, und die wiederum lasse sich ohne leistungsstarke Server im Backend nicht realisieren. BMW will mit der Kooperation eine offene Plattform schaffen. „Jeder soll in der Lage sein, mit der gleichen Softwarebasis zu arbeiten.“

Inwiefern ist „Künstliche Intelligenz in der Automobilbranche“ relevant? Was die Experten in Ludwigsburg dazu referierten, lesen Sie kompakt auf der nächsten Seite.

Künstliche Intelligenz

Gabriel Seiberth (Accenture): Auch wenn das System noch nicht akkurat ist, es muss erklärbar und vorhersagbar sein.

Gabriel Seiberth (Accenture): Auch wenn das System noch nicht akkurat ist, es muss erklärbar und vorhersagbar sein. Matthias Baumgartner

Für die Automobil-Branche stelle sich laut Gabriel Seiberth von Accenture hinsichtlich Künstlicher Intelligenz die Frage: Was können wir mit KI machen, was vorher nicht möglich war? In seinem Vortrag „KI in der Automobilindustrie: Digitale Disruption auf die nächste Stufe heben“ erklärt er, dass sich Aufgaben mit KI formalisieren lassen, die sich zuvor nicht beschreiben ließen. Die Maschine verbessert ihre Performance immer weiter, ohne dass der Mensch komplett verstehen muss, wie dieser Vorgang genau abläuft. KI bringt einen besonders großen Gewinn für das Autonome Fahren und werde dabei helfen, auch nach den in Unfälle verwickelten fahrerlosen Fahrzeugen der letzten Zeit wieder Vertrauen in die Technologie aufzubauen.

Auch unter nahezu perfekten Testbedingungen steht das Autonome Fahren vor großen Herausforderungen: Das Training der Algorithmen nimmt sehr viel Zeit in Anspruch, denn Beschilderung lässt sich manipulieren, schwierige Wetterbedingungen erschweren den Sensoren die Datengewinnung und defekte Straßen oder fehlende Kennzeichnungen sind nur schwer zu managen, so dass zusätzliche Tests erforderlich sind.

Neben sechs Keynotes hielten Top-Experten 19 weitere Fachvorträge in Ludwigsburg

Neben sechs Keynotes hielten Top-Experten 19 weitere Fachvorträge in Ludwigsburg Matthias Baumgartner

Letztlich nutzen autonome Fahrzeuge mit dem Deep Learning eine Technologie, die gerade einmal sechs Jahre alt ist: erst 2012 gab es einen Durchbruch bei CNNs (Convolutional Neural Networks), getrieben von den Fortschritten in der Leistungsfähigkeit von ICs und geringeren Preisen bei Logik und Speichern. Mit diesen Fortschritten hat sich die Fähigkeit der KI-Systeme bei der Objekterkennung drastisch verbessert. Problematisch ist dabei, dass der lernende Algorithmus für den Entwickler wie eine Blackbox ist: er weiß nie genau, worauf sich das System bei der Bilderkennung konzentriert. Als Beispiel dient hier ein Algorithmus, der Straßenschilder erkennt. Ein Stoppschild erkennt der Algorithmus unter perfekten Bedingungen zuverlässig, aber schon ein Schattenwurf oder auch nur die Manipulation einiger Pixel im Bild lassen ihn ein völlig anderes Schild erkennen. Diese Probleme lassen auch Experten zunehmend an Deep-Learning-Techniken zweifeln. Die Lösung liegt Gabriel Seiberth zufolge in der Kombination aus Maschinenlernen und dem Rule-Based Reasoning (RBR), was in einer wirklich transparenten KI und damit auch einem transparenten, autonomen Fahrmodell resultiert. Der Grundsatz sollte dabei lauten: Auch wenn das System noch nicht akkurat ist, es muss erklärbar und vorhersagbar sein.

Chips für KI

Mathias Hallinger (Nvidia): „Wir denken, dass autonomes Fahren nicht ohne Künstliche Intelligenz machbar ist.“

Mathias Halliger (Nvidia): „Wir denken, dass autonomes Fahren nicht ohne Künstliche Intelligenz machbar ist.“ Matthias Baumgartner

Mathias Halliger von Nvidia sieht in der aktuellen Entwicklung Künstlicher Intelligenz die spannendste Zeit der Technologie-Geschichte, so dass er über „KI auf dem Fahrersitz“ berichtete. GPUs haben maßgeblich dazu beigetragen, dass KI rechenbar ist, benötigen sie doch eine schnelle parallele Datenverarbeitung. „Wir denken, dass Autonomes Fahren nicht ohne Künstliche Intelligenz machbar ist“, betont Halliger. Für die KI gibt es auf der Straße viel zu lernen: sie muss mit veränderlichen Straßenzuständen (Laub, Schnee) klar kommen, Fußgänger und Radfahrer erkennen und auch richtig reagieren, wenn sich beispielsweise Polizei oder Krankenwagen mit Blaulicht nähern. Der Entwicklungsablauf ist: Daten sammeln, Training der Algorithmen, Simulation und dann der Test in der Realität auf der Straße. Die dabei entstehenden Datenmengen bewegen sich im Petabyte-Bereich – und nur etwa 50 Prozent davon sind wirklich verwertbare Daten. Hier seien leistungsfähige Datenzentren mit entsprechender Hardware entscheidend, wie beispielsweise dem DGX-2, einem 2-PetaFLOPS-System mit 16 vollständig verbundenen Grafikprozessoren.

Wie also kommt die KI ins Auto? Die Antwort sind laut Halliger zentrale Architekturen und die Bereitstellung von Sensor-Rohdaten, denn mit diesen funktioniere KI am besten– auch nur ein Rauschen ist dabei eine verwertbare Information. Zum Test und zur Validierung sind viele Kilometer zu fahren, und es gibt keine Garantie, dass während der Testfahrten wichtige seltene Ereignisse auftreten, die der Algorithmus aber unbedingt lernen muss. Damit wird deutlich, wie wichtig eine virtuelle Simulation ist: die virtuelle Welt speist das Computersystem und lässt es virtuell fahren. Zum Einsatz kommt dabei eine Multi-Sensor-Simulation, die entsprechend seltene Ereignisse simuliert.

Was tut sich in den Bereichen automatisches Parken und Connectivity? Die wesentlichen Thesen der Redner auf dem 22. Automobil-Elektronik-Kongress in Ludwigsburg zu diesem Thema finden Sie im weiteren Verlauf.

Automatisch Parken, aber richtig

„Fahrzeuge autonom mit Machine/Deep Learning parken“ titulierte Hans Puvogel, COO des britischen Startups Parkopedia, seinen Vortrag. Parkopedia bezeichnet sich selbst als „Weltmarktführer für digitale Parkdienstleistungen im Automobilumfeld.“ Mit seinen Dienstleistungen will das Unternehmen als Enabler, als Lieferant der essentiellen Techniken für das automatisierte Parken fungieren. Eigentlich sei die Basistechnik zum automatischen Ein- und Ausparken schon seit geraumer Zeit verfügbar, erklärte Parkopedia-COO Puvogel. Allerdings fehle es noch am digitalen Umfeld, AVP sei immer noch eine Zukunftsvision. „Wir können dafür sorgen, dass das Realität wird“, wirbt der Manager.

Hans Puvogel (Parkopedia): „Parkplatzdaten richtig zu erfassen ist eine ungeheuer komplexe Aufgabe.“

Hans Puvogel (Parkopedia): „Parkplatzdaten richtig zu erfassen ist eine ungeheuer komplexe Aufgabe.“ Matthias Baumgartner

Eigentlich rangiere die Fähigkeit zum automatischen Parken weit vorne auf der Wunschliste der Autokäufer. Sogar die um ihr „heiligs Blechle“ besorgten Deutschen würden beim Ein- und Ausparken vertrauensvoll der Automatik das Steuer überlassen. „In Umfragen schlägt Automatisiertes Parken andere Features um Längen“, so Puvogel. Gemeint ist übrigens nicht der Einparkassistent, der dem Fahrer lediglich das Lenken abnimmt, sondern die vollautomatische Funktion: Auto an einem Übergabepunkt des Parkhauses abgeben, und das Fahrzeug sucht sich völlig selbsttätig seinen Abstellplatz. Ohne menschliches Eingreifen, aber mit automatisiertem Bezahlen.

Und warum gibt es das alles noch nicht? Darauf hat Puvogel viele Antworten: Automatisiertes Parken ist weitgehend eine Frage der verfügbaren Daten und deren Qualität. Dabei geht nicht so sehr um die Sensordaten der Autos, sondern um die Verfügbarkeitsdaten von den Parkhäusern und -Plätzen sowie um das Finden von Parkplätzen im öffentlichen Raum. Dazu zapft Parkopedia jede denkbare Datenquelle an – von Satellitenfotos über Streetview bis zu Floating-Car-Daten. Mit Methoden der KI können die Parkopedia-Experten beispielsweise Parksuchverkehr erkennen. „Das ist wichtig, weil wir daran sehen, wo es eben gerade keine freien Parkplätze gibt,“ sagt Puvogel. Das Zusammenführen von statischen und dynamischen Daten mithilfe von KI ermöglicht es dem Unternehmen, seine Dienste zu skalieren und in immer mehr Städten anzubieten.

Thema Connectivity in Ludwigsburg

Laut Dr. Mike Peters, President der Connected Car Division bei Harman, seien die Nutzer heute sehr gut informiert und tauschten sich in sozialen Netzwerken aus – auch über die Qualität von Produkten. Ständig sind neue Markteintritte zu beobachten; egal ob auf OEM- oder Zulieferer-Seite steigen Firmen in den Markt ein, die vor fünf Jahren noch keine Rolle gespielt haben – und der Wettbewerb wird nicht nachlassen. Die Fahrzeugtechnologie tue sich sehr schwer, mit den neuen Geschäftsmodellen Schritt zu halten: Kunden erwarten heute eine rundum nahtlose Experience, egal ob es die Arbeit, Reisen oder das Zuhause betrifft. Arbeitsplätze und das smarte Zuhause sind aktuell schon gut vernetzt, während sich der Automotive-Bereich noch immer außerhalb der gegebenen Möglichkeiten bewegt. Die technologischen Möglichkeiten voll auszuschöpfen bringt dem eigenen Produkt die Wertschätzung des Kunden ein – und damit auch seine Treue.

Dr. Mike Peters (Harman) schlägt vor, eine breite Plattform zu bieten, die vorhandene Software-Lösungen nutzt – und zwar immer dort, wo der Kunde nicht hinschaut. An diesen Stellen können Firmen kooperieren.

Dr. Mike Peters (Harman) schlägt vor, eine breite Plattform zu bieten, die vorhandene Software-Lösungen nutzt – und zwar immer dort, wo der Kunde nicht hinschaut. An diesen Stellen können Firmen kooperieren. Matthias Baumgartner

Früher war der Wert einer Sache an die Anzahl der verfügbaren Features gebunden, heute will der Endnutzer eine individuelle Lösung. Der Schlüssel dabei sei: wie gut kennen wir den Nutzer? Für die OEMs bedeute dies, dass es nicht mehr ausreicht, ein perfektes Auto zu bauen. Der Automobilhersteller muss gleichzeitig zu seiner Kernkompetenz auch Software-Entwickler, Service- und Mobilitätsdienstleister sein. Dieses Kompetenzportfolio sei für die Industrie ein Problem, denn alle – ob alteingesessene Firmen oder Neueinsteiger – greifen auf den gleichen Kompetenzpool zu. Ergebnis dessen sei eine nie dagewesene Zahl an Mergern, Allianzen und Partnerschaften. Das Hauptproblem dabei sei, dass jeder das Rad neu erfinde. Jede Partnerschaft bringt eine eigene Lösung auf den Markt, also sei alles mehrfach da und das ist sehr teuer.

Harmans Vorschlag sei, eine breite Plattform zu bieten, die vorhandene Software-Lösungen nutzt – und zwar immer dort, wo der Kunde nicht hinschaut. An diesen Stellen können Firmen kooperieren. Der Wettbewerb solle dort stattfinden, wo der Kunde Einblick hat. Harman will eine gesamte End-to-End-Lösung anbieten. Ein Beispiel zur Umsetzung ist die Harman-Ignite-Plattform, die Bezahlsysteme integriert und für den Nutzer frei konfigurierbar ist, so dass dieser in seinem gewohnten „Digital Life“ bleiben kann. Ein weiterer Ansatz ist DRV-Line, ein offener Ansatz für autonome Fahrzeuge, der Computing, Sensorik, Algorithmen und Cloud-Konnektivität zu einem Ökosystem vereint, indem sich der Nutzer zu Hause fühlt. Kollaborationen, Wettbewerb und das Nutzen von Shared-Plattformen sind laut Peters der Schlüssel zum Erfolg.

Inwiefern ist 5G der Enabler für viele Fahrzeugfunktionen? Die Konferenzbesucher in Ludwigsburg erhielten entsprechende Infos aus dem Telekom-Management

5G-Mobilfunk: Enabler für viele Fahrzeugfunktionen

Warum sich mit der Einführung der 5G-Mobilfunktechik für die Autoelektronik einiges ändert, erklärte Alexander Lautz von der Deutschen Telekom in seinem Vortrag „HAF und 5G – Ein Paradigmenwechsel im Zusammenspiel von Automobil- und Telekommunikations-Sektor“. Er stellte diverse Anwendungsfälle der 5G-Technik in den Mittelpunkt seines Referats, etwa das automatisierte Fahren, das Infotainment und die V2X-Kommunikation.

Dr. Alexander Lautz (Deutsche Telekom): „Nicht das Smartphone wird das Kommunikationsgerät der 5G-Zukunft sein, sondern das Auto.“

Dr. Alexander Lautz (Deutsche Telekom): „Nicht das Smartphone wird das Kommunikationsgerät der 5G-Zukunft sein, sondern das Auto.“ Matthias Baumgartner

Das superschnelle Mobilfunknetz der Zukunft ermöglicht es der Elektronik, eine Reihe von Anforderungen zu erfüllen, die für diese Anwendungsfälle von großer Bedeutung sind. Dazu gehören sehr hohe Datenraten, kurze Latenzzeiten, eine hohe Dienstqualität (QoS) und starke Cyber-Sicherheit. Mit diesen Eigenschaften wird es beispielsweise möglich, sehr viele Teilnehmen auf kleinstem Raum anzusprechen – von Vorteil etwa bei Staus oder generell bei hoher Verkehrsdichte. Die starke Verschlüsselung ermöglicht die Einbindung sicherheitsrelevanter Fahrfunktionen in Datennetze, und die kurze Latenzzeit ist die Grundlage für die Implementierung von Regelschleifen über das Netz im Zusammenhang mit automatisierten Fahrfunktionen. QoS ist nicht nur von Vorteil für das Infotainment sondern unterstützt als „Predictive Quality of Service“, das automatisierte Fahren. Eine hundertprozentige Netzabdeckung werde es nie geben, „aber man weiß, dass man auf eine Netzlücke zufährt und kann die benötigten Daten vorab laden.“

Darüber hinaus reflektierte Lautz die Rolle der Mobilfunk-Carrier im Hinblick auf 5G-Anwendungen im Auto. V2X. „Vehicle-to-vehicle? – da haben wir als Carrier gar nichts davon“, so Lautz. Anders sehe die Sache bei Vehicle-to-Infrastructure aus – aber auch nur dann, wenn die Anwendung ans Netz angebunden ist, und bei „Vehicle-to-Network, da kommen wir ins Spiel“.

Für eine Reihe weiterer Funktionen sieht Lautz die 5G-Technik als Enabler: Etwa die Feinpositionierung von Fahrzeugen, Edge-Computing mit sehr kurzen Antwortzeiten und die Anbindung der WLANs im Auto an die Mobilfunknetze. Vieles davon sei noch im Fluss und eine Monetarisierung nicht abzusehen, aber die Mobilfunkanbieter bekommen damit einen Fuß in die Autotür  – und den Zugriff auf einen Markt mit enormem Potential.

Wie stehts um die Security, und wie lässt sie sich umsetzen? Mehrere Redner informierten in Ludwigsburg darüber.

Security

Dr. Gary McGraw (Synopsys): „Wenn es um die datentechnische Absicherung von Software geht, dann wissen wir was zu tun ist – lasst uns das auch tun!“

Dr. Gary McGraw (Synopsys): „Wenn es um die datentechnische Absicherung von Software geht, dann wissen wir was zu tun ist – lasst uns das auch tun!“ Matthias Baumgartner

Hochinformativ und gleichzeitig sehr unterhaltsam war der Vortrag von Dr. Gary McGraw, Vice President Security Technologies bei Synopsys, zum Thema „Eine kurze Zeitgeschichte von Software, Security und Software-Security: Von den Mainframes über Embedded-Systeme zu Connected-Cars“.

Nach einer bei Security-Themen schon fast obligatorischen Erwähnung diverser (Automotive-)Hacks wies er darauf hin, dass der größte Teil der Software weltweit defekt sei. Er vergleicht die Sicherheitsmechanismen von Computern und Netzwerken mit den Mauern und Zugbrücken des Mittelalters, die durchaus effektiv sind zur Verteidigung gegen Einzelattacken mit Pferden, aber „unglücklicherweise haben die Angreifer von heute Zugang zu Angriffsdrohnen und lasergeführten Lenkraketen“.

Da es keine 100-Prozent-Security gibt, sei moderne Security Risko-Management: „Proaktive Security bedeutet, Dinge ordentlich zu bauen.“ In diesem Zusammenhang stellte er BSIMM als Initiative für Software-Security und ein entsprechendes Software-Security-Framework vor. Sein Fazit: „Wenn es um die datentechnische Absicherung von Software geht, dann wissen wir was zu tun ist – lasst uns das auch tun!“

Security umsetzen

Friedhelm Pickhard (ETAS): „Letztlich werden sich die Security-Herausforderungen disruptiver Technologien nur mit einem vollbesetzten Ensemble verwirklichen lassen.“

Friedhelm Pickhard (ETAS): „Letztlich werden sich die Security-Herausforderungen disruptiver Technologien nur mit einem vollbesetzten Ensemble verwirklichen lassen.“ Matthias Baumgartner

„Die Kunst der Cyber-Security-Orchestrierung“ erläuterte Friedhelm Pickhard, Vorsitzender der Geschäftsführung bei ETAS, anhand eines Vergleichs mit einem Symphonieorchester. Voraussetzung für einen umfassenden Schutz ist es dabei, dass OEMs für jede Fahrzeugplattform anforderungsgerecht sinnvolle Security-Ziele definieren, auf dieser Basis ein holistisches Gesamtkonzept entwickeln und dann den Prozess der Umsetzung sowie des fortwährenden Security-Betriebs umsichtig orchestrieren. Letztlich würden sich die Security-Herausforderungen disruptiver Technologien nur mit einem vollbesetzten Ensemble verwirklichen lassen – sukzessive aufgebaut, holistisch entwickelt und über alle Stakeholder hinweg dirigiert. Wie das funktioniert erfahren Sie in diesem Artikel zum Automotive-Security.

Im letzten Teil dieses sehr ausführlichen Ludwigsburg-Reports informieren wir über die Vorträge zum Thema Elektromobilität.

Elektromobilität

Für ein Unternehmen wie BMW sei es essenziell, die eigene Strategie einer ständigen Überprüfung zu unterziehen und damit sicherzustellen, keine Trends zu verpassen, erklärte Stefan Juraschek, Hauptabteilungsleiter Entwicklung E-Antrieb bei BMW, als er über die „Neue Generation von E-Antrieben bei BMW – mehrFlexibilität zur Erfüllung zukünftiger Anforderungen“ referierte.

tefan Juraschek (BMW): Ab 2022 will BMW bei Leistungshalbleitern auf SiC und GaN setzen.

Stefan Juraschek (BMW): Ab 2022 will BMW bei Leistungshalbleitern auf SiC und GaN setzen. Matthias Baumgartner

Zu den wegweisenden Trends gehöre auch die Elektromobilität: Mit 500.000 Elektrofahrzeugen bis 2019 sei eine wirklich repräsentative Zahl erreicht, um ein realistisches Feedback über den Zustand der Fahrzeuge zu bekommen. Um Prognosen für die technologische Weiterentwicklung der Fahrzeuge aufstellen zu können, sei besonders die Batteriegesundheit ein Schlüssel. Zu den bisher verfügbaren Hybriden und BEVs will das Unternehmen bis 2025 weitere 13 Plug-in-Hybrid- und 12 rein elektrische Modelle hinzufügen. Der Kunde solle sich wie auch beim Verbrenner zuerst für das für ihn am besten geeignete Chassis entscheiden – und dann die Möglichkeit haben, das Modell mit Hybrid- oder reinem Elektroantrieb zu erhalten.

25 Prozent aller verkauften BMWs sollen bis 2025 Hybride oder BEVs sein;  eine strategische Herausforderung dabei sei vor allem, dass nicht absehbar ist, wie sich BEVs und Hybride diesen Prozentsatz untereinander aufteilen werden. Der OEM setzt bei der technologischen Weiterentwicklung auf In-House-­Development. Mit Eigenentwicklungen müsse man nicht auf neue Technologien warten sondern hat es selbst in der Hand, technologisch führend zu bleiben, so Juraschek. Strategisch setzt BMW auf zwei flexible Architekturen, die alle Antriebsvarianten bedienen. Damit gehe auch ein Umdenken bei der Fahrzeugproduktion einher: egal ob Verbrenner, Hybrid oder BEV – alle Varianten werden in der gleichen Produktionslinie gefertigt. Dies reduziere vorrangig die Investitionskosten, aber vor allem bleibt der Hersteller damit flexibel und kann sich bei der Produktion an die aktuelle Marktsitutation anpassen.

Mittlerweile arbeitet BMW an der Entwicklung der fünften Generation seines elektrischen Antriebsstrangs. Herausfordernd sei dabei laut Juraschek vor allem die Leistungselektronik: heute noch in Silizium-Technologie ausgeführt, will das Unternehmen ab 2022 bei Leistungshalbleitern auf SiC und GaN setzen. Gerade bei Wide-Band-Gap-Halbleitern sei der Preis noch nicht angemessen, und auch Qualifizierung und die Fertigung entsprechender Stückzahlen seien noch problematisch.

Neue Konkurrenz am Markt

Auch Daimler spüre die starken Veränderungen in der Branche, sagte Konstantin Neiß, Leiter E-Antriebe und Ladesysteme bei Daimler in seinem Vortrag „Die Elektrifizierung schreitet voran“. Kundenwünsche verändern sich deutlich: bereits 67 Prozent der Autofahrer seien bereit, für Services und Connectivity die Automarke zu wechseln. Im Vordergrund stehe auch nicht mehr der Besitz eines Autos, sondern das Grundbedürfnis nach Mobilität. Auch Daimler rechnet damit, dass 2025 etwa 15 bis 25 Prozent der Neuzulassungen elektrisch betriebene Fahrzeuge sein werden.

onstantin Neiß (Daimler): Die Batterie ist der Schlüssel und Game Changer für die E-Mobilität.

Konstantin Neiß (Daimler): Die Batterie ist der Schlüssel und Game Changer für die E-Mobilität. Matthias Baumgartner

Nicht zu unterschätzen seien auch die Neustrukturierungen am Markt: Unternehmen wie Apple und Google platzieren sich im Mobilitätssektor und Fahrservice-Anbieter wie Uber und Didi sind hoch aktiv – letzterer bringt es auf über 400 Millionen Nutzer, ohne über ein eigenes Fahrzeug zu verfügen. Der technologische Wandel habe sich massiv beschleunigt, doch die Prognose, dass in 12 bis 14 Jahren bis zu 50 Millionen E-Fahrzeuge auf den Straßen unterwegs sein werden, zeige, dass der Wandel in der Automobil-Branche nicht so rasant ist wie beispielsweise beim Smartphone – zu groß ist die Industrialisierung im Automotive-Bereich.

Die Ziele für die Reduzierung des CO2-Ausstoßes um 30 Prozent bis 2030 sind laut Neiß nicht ohne Elektromobilität erreichbar. Bei BEVs setzt Daimler auf eine modulare Elektrofahrzeug-Architektur mit modularem HV-Batterie – und E-Drive-Konzept. Der Schlüssel und „Game Changer“ für die Elektromobilität sei die Batterie: hier gelte es, die Energiedichte konstant zu erhöhen und gleichzeitig die Batteriekosten zu senken.

Aber auch die Ladeinfrastruktur, bei der Daimler mit Ionity, Chargepoint und Hubject kooperiert, und auch die Belastung des Stromnetzes durch E-Fahrzeuge sind zu betrachten. Bei einer Gesamtproduktion von etwa 645 TWh pro Jahr in Deutschland, würden selbst fünf Millionen Elektrofahrzeuge nur einen Anteil von 2,9 Prozent des Stromverbrauchs ausmachen. Erst wenn alle der derzeit mehr als 44 Millionen PKWs auf Deutschlands Straßen elektrisch fahren, wäre dies mit reichlich 25 Prozent ein deutlich spürbarer Anteil am Gesamtstromverbrauch.

Dr.-Ing. Nicole Ahner

Redakteurin AUTOMOBIL-ELEKTRONIK

Dipl.-Ing. (FH) Christoph Hammerschmidt

Freier Journalist

Dipl.-Ing. Alfred Vollmer

Chefredakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK

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