Software-definierte Fahrzeuge Wie Software die Zukunft der Mobilität gestaltet

Die Automobilindustrie steht vor einem der tiefgreifendsten Umbrüche in ihrer Geschichte. Getrieben wird dieser Wandel nicht durch neue Hardware, sondern durch Software. Das Auto entwickelt sich zu einem Software-definierten Fahrzeug und damit zu einem hochvernetzten System. Dessen Funktionen und Intelligenz hängt maßgeblich von der Rechnerarchitektur und Software ab.

Die Einführung Software-definierter Fahrzeuge (Software-defined Vehicles, SDVs) verändert grundlegend, wie Autos entwickelt, produziert und genutzt werden. Damit die Branche die damit verbundenen Potenziale ausschöpfen kann, müssen sich alle Beteiligten weiterentwickeln – von Automobilherstellern über Tier-1-Zulieferern und Software-Anbietern bis hin zu Chipherstellern.

Digitalisierung des Fahrzeugs

Bei SDVs handelt es sich um Fahrzeuge, die sich auch nach dem Verlassen der Fabrik auf Basis einer dynamischen digitalen Plattform weiterentwickeln und verbessern lassen. Diese Entwicklung führt dazu, dass sowohl die Fahrzeugkernarchitektur als auch das Fahrerlebnis neu gedacht werden. Denn in einem Software-definierten Fahrzeug werden Funktionen und Features zunehmend von der Hardware entkoppelt und durch Software realisiert. Damit das gelingt, braucht es eine zentrale Rechenplattform. Diese ermöglicht kontinuierliche Updates, Funktionsverbesserungen sowie eine Personalisierung des Fahrzeugs entsprechend den individuellen Vorlieben der FahrerInnen.

Das alles setzt eine leistungsstarke und skalierbare Elektronikarchitektur voraus, ergänzt durch effiziente Software-Treiber und Middleware für die Elektronikintegration sowie eine intelligente Anwendungs-Software, die die Fahrzeugfunktionen definiert. Eine solche SDV-Plattform steuert alle Bereiche des Fahrzeugs, von ADAS-Anwendungen bis zum In-Vehicle-Infotainment. Besonders entscheidend ist, dass sie auch die Kernfunktionen für Betrieb und Antrieb kontrolliert. Das ist vor allem bei Elektrofahrzeugen relevant, weil intelligentes Energie- und Batteriemanagement die Lebensdauer und Reichweite erheblich verbessert.

Der neue SDV-Architekturansatz ermöglicht es, nachträglich Funktionen zu aktivieren, das Fahrzeugverhalten in Echtzeit anzupassen und Schnittstellen flexibel an neue Technologien oder Nutzeranforderungen anzupassen. Bei herkömmlichen Fahrzeugen wären solche Anpassungen nur mit großem Aufwand realisierbar. SDVs machen das Auto hingegen zu einem Produkt, das mit der Zeit immer besser, intelligenter und leistungsfähiger wird. Mit dem Aufkommen von künstlicher Intelligenz (KI) gewinnt die SDV-Plattform zudem weiter an Bedeutung, etwa durch KI-gestützte ADAS-Funktionen, vorausschauende Fehlererkennung oder Reichweitenoptimierung. Diese Entwicklungen verändern nicht nur die Art, wie man Fahrzeuge nutzt, sondern brechen auch mit dem traditionellen Fahrzeuglebenszyklus, der bisher von Wertverlust und technischer Veralterung geprägt war.

Gleichzeitig bringt dieser Wandel aber auch neue Komplexität mit sich. Die Entwicklung eines Fahrzeugs, das sich im Betrieb kontinuierlich verbessert und bereits auf die nächste Generation von KI vorbereitet ist, erfordert ein grundlegend neues Verständnis von Design und Entwicklungsprozessen.

Traditionelle Architekturen neu denken

Fahrzeugfunktionen waren bislang eng an bestimmte elektronische Steuergeräte (ECUs) gekoppelt, die häufig von unterschiedlichen Zulieferern entwickelt wurden. Dieser Hardware-zentrierte Ansatz bedeutete, dass das Hinzufügen oder Ändern von Fahrzeugfunktionen Anpassungen an der zugrunde liegenden ECU-Hardware und den jeweiligen Software-Modulen erforderte. Updates waren dadurch komplex, zeitaufwendig und teuer. Entwicklungsteams mussten sich in einer komplexen Systemlandschaft aus Tools, Prozessen und Abhängigkeiten zurechtfinden, was die Flexibilität nach der Auslieferung an die Kunden stark einschränkte. Das SDV-Konzept schafft dagegen eine Plattform, die im Laufe der Zeit aktualisiert, aufgerüstet oder personalisiert werden kann. Die NXP CoreRide Compute-Lösungen unterstützen diesen Wandel gezielt mit einem konsolidierten Ansatz für zentrale Rechenarchitekturen.

Darüber hinaus ermöglichen Software-definierte Fahrzeuge eine maximale Wiederverwendung von Hard- und Software. Die Basisarchitektur lässt sich sowohl für Einstiegsmodelle als auch für Premiumfahrzeuge nutzen und auf verschiedene Automarken übertragen. Das beschleunigt Innovationen, verkürzt die Markteinführungszeit und optimiert die Gesamtbetriebskosten.

Unabhängig vom gewählten SDV-Ansatz erfordert die Umsetzung leistungsstarke Halbleiter, skalierbare Rechenleistung, höhere Energieeffizienz, Kommunikation mit hoher Bandbreite, funktionale Sicherheit, Sicherheitsstandards und neue Systementwicklungen. Genau hier setzt NXP mit der CoreRide-Plattform an.

NXP CoreRide-Plattform im Detail

Die NXP CoreRide-Plattform adressiert aus diesem Grund drei wesentliche Fahrzeugkomponenten: Zentralrechner, Fahrzeugnetzwerk und Energiemanagement. Diese werden als vorvalidierte Bausteine in die Fahrzeugarchitektur eingebettet, was es Automobilherstellern wiederum ermöglicht, die Fahrzeugentwicklung und Systemoptimierungen zu rationalisieren. All das, ohne die funktionale Sicherheit zu beeinträchtigen.

Mit vorintegrierter Software von Partnern wie Accenture ESR Labs, Elektrobit, Green Hills Software, Synopsys, Vector und BlackBerry QNX unterstützt die CoreRide-Plattform wichtige Kernfunktionen des Fahrzeugs wie Beschleunigung und Fahrverhalten, Lenkung und Fahrkomfort. Gleichzeitig bietet sie mehr Flexibilität und Skalierbarkeit in der Fertigung.

Komplexität reduzieren

Insbesondere die Zentralrechner-Lösungen von NXP CoreRide adressieren die Herausforderungen herkömmlicher Fahrzeugarchitekturen. Die Konsolidierung mehrerer ECUs in einer einzigen Plattform ist ideal für den Einsatz in SDVs und vereinfacht die E/E-Architektur des Fahrzeugs. Durch die Konsolidierung der ECUs und gleichzeitiger Einführung von zonalen Aggregatoren wird der Verkabelungsaufwand ebenfalls minimiert, senkt zudem noch die Kosten und ermöglicht eine schnellere Markteinführung. Ein entscheidender Vorteil ist, dass die Automobilhersteller auch lange nach der Auslieferung eines Fahrzeugs profitieren. Denn die konsolidierte Datenverarbeitung bietet ihnen eine konsistente und zuverlässige Möglichkeit, Fahrzeugfunktionen über Over-the-Air-Updates (OTA) sicher zu aktualisieren, anzupassen und neu zu konfigurieren.

Eine konsolidierte Datenverarbeitungs-Plattform ermöglicht auch eine effizientere Verarbeitung komplexer Aufgaben wie Traktionskontrolle oder ABS. Durch den Einsatz leistungsfähigerer Zentralrechner zur Konsolidierung von Fahrzeugfunktionen lassen sich Daten aus verschiedenen Sensoren und Systemen deutlich effizienter verarbeiten. Das verbessert die Reaktionszeiten und gewinnt für SDVs zunehmend an Bedeutung, weil immer mehr komplexe Funktionen und Sensoren in die Fahrzeuge integriert werden.

Gemeinsam an einen Strang ziehen

Durch die zunehmende Verbreitung von SDVs sowie komplexer werdende ADAS-, IVI- und Fahrzeugfunktionen, einschließlich KI-gestützter Automatisierung, steht die Automobilindustrie vor tiefgreifenden Veränderungen.

Diese Transformation gelingt, wenn die Branche enger zusammenrückt und Automobilhersteller sowie Zulieferer direkter zusammenarbeiten. So lassen sich neue Herausforderungen effizient, sicher und im großen Maßstab bewältigen. Dafür müssen alle Beteiligten über ihre jeweiligen Perspektiven hinausdenken und ein Verständnis für das gesamte Automobilökosystem entwickeln. (se)

* Sebastien Clamagirand, SVP and General Manager PL Automotive Systems and Platforms bei NXP Semiconductors

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