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Elektronik automot ive 25 Bordnetze VerBindungstechnik verlaufen Kabel durch das gesamte Fahrzeug um die Verbindung zu den ECUs der Funktionsbereiche herzustellen Bild 1 Dies erhöht Komplexität Kosten und Gewicht des Fahrzeugs Kabel sind der drittschwerste Teil des Autos und haben einen enormen Einfluss auf die Reichweite Ältere Bustechnologien wie Controller Area Network CAN FlexRay und Local Inter connect Network LIN wurden vor Jahrzehnten eingeführt um die Kommunikation zwischen verschiedenen ECUs und einfachen Sensoren oder Aktuatoren zu er leichtern Im Gegensatz dazu wird High-Speed Ethernet für die Kommunikation zwischen verschiedenen Domänen verwendet Um den Datentransfer zwischen verschiedenen Bustechnologien zu erleichtern kommen teure dedizierte Gateways in den ECUs zum Einsatz Die Komplexität der Architektur nimmt mit der Anzahl der Funktionen zu Vor handene Funktionen zu erweitern oder neue einzuführen erfordert umfangreiche Entwicklungs-Implementierungsund Testarbeiten Das Ziel der Erstausrüster Original Equipment Manufacturers OEMs besteht nicht nur darin Innovationen zu be schleunigen und gleichzeitig Kosten zu senken sondern auch darin Umsätze nach dem Verkauf zu generieren Eine Fahrzeugarchitektur hat deutlich längere Ent wicklungs zyklen als andere Konsumgüter wie zum Beispiel mobile Kommunikations geräte Viele OEMs wollen die Verbindung zwischen Hardware und Software zugunsten eines Softwaredefinierten Fahrzeugs auflösen Zwei große Herausforderungen stehen der Verwirklichung dieser Vision im Weg ➔ ➔ die statische funktionale Domänen architektur ➔ ➔ die Komplexität der Verkabelung Die ideale Architektur die ermittelt wurde ist eine zonenbasierte Ansicht des Fahrzeugs Bild 2 Lokale ECUs bedienen alle Funktionen unabhängig von der Domäne Diese ECUs sind dann mit Zonen-Steuergeräten verbunden die die Verarbeitungs leistung in einer kleinen Anzahl von Einheiten im gesamten Fahrzeug konzentrieren Die Kommunikation zwischen Zonen-ECUs und der Hochleistungs-Recheneinheit erfolgt über Hochgeschwindigkeits-Punktzu-Punkt-Verbindungen Laut Cariad einer Tochtergesellschaft der Volkswagen-Gruppe werden dadurch über zwei Dutzend ECUs und Kabelbäume mit einer Länge von mehr als einem Kilometer ersetzt [1] Mit hochmoderner Technologie die das Fahrzeugdesign und die Leistung verändert durchläuft die Automobilindustrie einen bedeutenden Wandel in der Fahrzeugnetzwerkarchitektur Die Implementierung von Technologien wie Fahrzeugzu-Fahrzeug-Kommunikation Augmented-Reality Dashboards und autonomem Fahren steigert die Komplexität die Kosten und den Bedarf an mehr Elektronik Bis 2030 wird die Automobilelektronik durch diese Technologien um schätzungsweise bis zu 45 Prozent wachsen [2] Mit der Einführung der Zonenarchitektur werden zahlreiche elektrische Komponenten und Steuerungssysteme in vorgegebenen Zonen innerhalb des Fahrzeugs konsolidiert und zentralisiert Jetzt sind die Knoten von ihrem Standort und nicht von ihren funktionalen ECUs abhängig Das Netzwerk wird vereinfacht was das Gewicht reduziert und die Kraftstoffeffizienz steigert Darüber hinaus erleichtert diese Architektur die Skalierung da neue Funktionen und Systeme sich ohne umfangreiche Änderungen hinzufügen lassen Software-Upgrades können nun effizienter über Funk erfolgen indem sie über die zentrale Rechnereinheit des Fahrzeugs bereitgestellt werden [3] OEMs können Funktionen aus der Ferne verbessern indem sie den Kundinnen und Kunden Anpassungen anbieten und Post-Sales-Strategien zu Fahrer assistenz systemen autonomem Fahren oder Komfortund Infotainment-Features implementieren Ethernet für die Automobilindustrie Die Leistung von etablierten Bustechnologien zum Beispiel Durchsatz und Servicequalität reicht für diese neue Architektur nicht aus Nun hat eine weitere etablierte Technologie ihren Weg in die Automobilindustrie gefunden Ethernet Seit Jahrzehnten haben sich Ethernet-Technologien mit der Nachfrage nach höheren Datenraten durch die Entwicklung neuer physikalischer Schichten Physical Layers PHYs weiterentwickelt wodurch die höheren Protokoll-Schichten gleich oder zu mindest kompatibel bleiben Einige Entwicklungsstufen funktionieren sogar mit identischen Kabelbäumen Netzwerkfunktionen werden von höheren Protokollschichten bedient hauptsächlich in Software Ursprünglich war Ethernet nicht speziell auf Automobilumgebungen zugeschnitten da Funktionen wie elektromagnetische Verträglichkeit EMV und Energieeffizienz fehlten Außer-Bild 1 Beispiel für eine Domänenarchitektur Bild Analog Devices