Architektura E/E napędza rozwój

Rozwiązania informatyczne zmieniły każdą branżę, umożliwiając firmom tworzenie skomplikowanych produktów szybciej i wydajniej niż kiedykolwiek wcześniej. Dynamiczna transformacja zachodzi również w branży motoryzacyjnej. Producenci samochodów mogą tworzyć nowe funkcje realizowane przez oprogramowanie oraz rozwijać je i aktualizować dzięki rozwiązaniom over-the-air (OTA) – tłumaczą eksperci Aptiv.

Pojazdy muszą mieć solidną „architekturę elektryczną/elektroniczną” (E/E). Określa ona integrację sprzętu elektronicznego, łączności sieciowej, oprogramowania i okablowania w jednym systemie, który zawiaduje stale rosnącą liczbą funkcji. W przypadku aut są to m.in.: sterowanie pojazdem, nadwoziem i zabezpieczeniami, informacją i rozrywką, aktywnym bezpieczeństwem, a także inne funkcje związane z komfortem i łącznością.

Systemy coraz doskonalsze

Pierwszy zintegrowany układ systemów elektrycznych i mechanicznych powstał pod koniec lat 50. wraz z pojawieniem się podstawowego tempomatu. W latach 60. pojawiły się udoskonalenia systemów audio i oświetlenia, w latach 70. nowe przepisy dotyczące kontroli emisji spalin przyczyniły się do rozwoju architektury E/E, a w latach 90. zarządzanie coraz bardziej skomplikowaną architekturą E/E zaczęło stawiać pierwsze wyzwania przed producentami pojazdów. W początkowych latach XXI wieku protokoły transmisji danych i komunikacji wprowadziły nowe, wyższe wymagania.

W ostatniej dekadzie producenci pojazdów skoncentrowali się na funkcjach i dotyczących bezpieczeństwa pasażerów, zapobiegania rozproszeniu uwagi, co doprowadziło do przyjęcia systemów opartych na architekturze wysokonapięciowej.

Auto definiowane oprogramowaniem

W świecie IT architektura E/E obejmuje oprogramowanie, a także infrastrukturę obliczeniową i sieciową, potrzebną do zapewnienia płynnego i wydajnego działania aplikacji biznesowych. Obecnie znaczna część tej infrastruktury znajduje się w chmurze. W perspektywie następnych lat architektura E/E w motoryzacji będzie wymagała przystosowania do automatyzacji kierowania pojazdem, rozszerzonych systemów informacji i rozrywki, czy łączności 5G.

Podobnie, jak w przypadku IT, producenci samochodów będą dążyli do uproszczenia systemów dla użytkownika. Tradycyjne podejście polegające na stopniowym dodawaniu nowych elektronicznych jednostek sterujących (ECU) z własnymi podzespołami zasilania, przetwarzania, pamięci i łączności do obsługi każdej nowej funkcji już się nie sprawdza – w przyszłości nie pozwoli ono sprostać wszystkim nowym wymaganiom w zakresie mocy obliczeniowej, przetwarzania danych i dystrybucji energii. Rozwiązanie tego problemu przynosi zintegrowany sprzęt z zaawansowanym oprogramowaniem pośredniczącym (middleware), określony jako „pojazd definiowany oprogramowaniem”.

– W Centrum Technicznym Aptiv w Krakowie inżynierowie są częścią międzynarodowego zespołu pracującego nad kluczowymi elementami tej architektury – mówi Dariusz Mruk, dyrektor Centrum Technicznego Aptiv w Krakowie. – Nasi eksperci systemowi badają podejścia do projektowania i dokumentowania architektury systemu na poziomie pojazdu.

Pojawienie się pojazdów z napędem całkowicie elektrycznym jest punktem zwrotnym, który daje producentom możliwość rozpoczęcia prac nad nową architekturą E/E, uwzględniającą zapotrzebowanie na energię i dane poszczególnych urządzeń elektrycznych w pojeździe oraz zaspokajającą te potrzeby w efektywny i zintegrowany sposób. Potencjalne korzyści i możliwości są imponujące. Producenci pojazdów, którzy zrobią to dobrze, zdobędą przewagę konkurencyjną poprzez zapewnienie użytkownikom lepszej obsługi cyfrowej.

Nowe podejście

Producenci pojazdów potrzebują nowej architektury E/E, która upraszcza projektowanie, centralizuje moc obliczeniową i optymalizuje zawartość, komponenty i funkcjonalność elektryczną/elektroniczną. Dobrym przykładem może być Architektura Systemu Inteligentnego Pojazdu (SVA — Smart Vehicle Architecture), która może spełnić te potrzeby na kilka sposobów:

• Mniejsza złożoność: SVA upraszcza topologię sprzętu i oprogramowania w pojeździe oraz zmniejsza współzależności pomiędzy wieloma jednostkami ECU.
• Łączenie różnorodnych aplikacji: SVA integruje oprogramowanie z różnych dziedzin w całym pojeździe, co pozwala zaoferować nowe funkcje i usprawnia zarządzanie cyklem życia.
• Silniejsza pozycja producentów pojazdów: SVA daje producentom pojazdów pełną kontrolę nad oprogramowaniem, które stanowi o wrażeniach z użytkowania pojazdów i z biegiem czasu pozwala im rozbudowywać jego funkcje.

Architektura Systemu Inteligentnego Pojazdu pozwala osiągać te cele poprzez oddzielenie oprogramowania od sprzętu, co skraca cykle udostępniania aktualizacji. Umożliwia także oddzielenie danych wejściowych/wyjściowych od procesów obliczeniowych poprzez zarządzanie połączeniami z czujnikami i innymi urządzeniami za pomocą kontrolerów strefowych oraz dynamiczne przydzielanie aplikacjom zasobów obliczeniowych w zależności od potrzeb.

– Inżynierowie z Centrum Technicznego Aptiv w Krakowie projektują sprzęt dla kontrolerów stref, które integrują funkcje z różnych obszarów pojazdów, takie jak sterowanie nadwoziem, bezpieczeństwo i wrażenia użytkownika – podkreśla Dariusz Mruk. – Pomagają również w tworzeniu centralnych kontrolerów pojazdów w celu koordynowania działań między kontrolerami stref dla bardziej złożonych funkcji.

To nowe, całościowe podejście zmniejsza całkowity koszt na wszystkich etapach cyklu życia pojazdu – od projektowania, poprzez produkcję, aż po okres poprodukcyjny. Dzięki temu producenci pojazdów mogą zapewnić klientom oczekiwane przez nich funkcje cyfrowe.