車輪の上にスーパーコンピューターを構築する

現代の車には電子機器が満載です。 すべてのコンピューターと支援システムを管理するのは複雑な作業であり、ケーブル ハーネスによって車両の重量が増加します。 共同研究プロジェクト CeCaS では、フラウンホーファーの研究者は、すべての電子コンポーネントを 1 つのコンピューター プラットフォームから集中管理するという考えに基づいたシステム アーキテクチャに取り組んでいます。

これにより、高度に自動化されたコネクテッド車両の構築が容易になります。 このフラウンホーファー テクノロジーの中核要素は、リアルタイムで動作する非常に信頼性の高いイーサネット バックボーンです。

複雑に相互接続された多数のコンポーネントではなく、中央のスーパーコンピューティング プラットフォームから制御されるコンポーネントを備えた自動車を想像してください。 コンピュータシステム; 整備士に行かずに Wi-Fi 経由で簡単にアップデートをインストールしたり、必要に応じて新しい機能を統合したりできます。 これは、フラウンホーファーフォトニックマイクロシステム研究所 IPMS とパートナーのビジョンです。 自動車産業 共同研究プロジェクトの一環として、CeCaS (Central Car Server—Supercomputing for Automotive) に向けて取り組んでいます。

目標は、自動化されたコネクテッドカーに関連する高い要求を満たすことができるように、自動車で使用されるコンピューター アーキテクチャを根本から再構築することです。 そのアイデアは、自動車を車輪のついたスーパーコンピューターに変え、コンポーネントがリアルタイムで相互に通信できるようにすることです。 ドイツ連邦政府は、自動車のデジタル化のためのエレクトロニクスおよびソフトウェア開発手法に関する研究に資金を提供する取り組みの一環として、このプロジェクトを支援しています (MANNHEIM)。

自動車には新しいコンピュータ アーキテクチャが急務となっています。 自動化やコネクテッド化などのトレンドにより、車内のデータ量が大幅に増加しています。 このため、自動車メーカーは、車両テクノロジーを標準化し、中央インスタンスを介してすべてのコンポーネントを管理し、システム間の通信を最適化し、必要なコンピューティング能力をリアルタイムで提供できるソリューションを探しています。

車用リアルタイムイーサネット

ドレスデンを拠点とするフラウンホーファーの研究者は、プロジェクトで時間に敏感なネットワーキング (TSN) に焦点を当てています。 このテクノロジーを利用できるようにするために、チームは、IP コアと呼ばれる、試行錯誤された半導体用の機能ブロックの開発をさらに進めています。 その目的は、イーサネット ベースのネットワーク テクノロジにリアルタイム機能を装備し、あらゆる状況において堅牢かつ非常に信頼性の高いものにすることです。

「TSN は、関連するすべての制御デバイスに一貫したシステム時間を使用すること、プロセス キューを管理するためのスマート システムを使用すること、タスクの優先順位を付けることなどの手段を通じて、リアルタイム機能と信頼性のこの組み合わせを実現します。」とデータ部門責任者の Frank Deicke 博士は説明します。コミュニケーションとコンピューティング。

これは、ブレーキ システムに送信されるコマンドには、当然、エアコンに送信されるコマンドよりも高い優先順位が割り当てられることを意味します。 車両が毎秒生成する膨大な量のデータにもかかわらず、その大部分はリアルタイムで処理する必要がありますが、CeCaS システムは堅牢で信頼性が非常に高いです。

イーサネットはプロジェクトに他の利点ももたらします。 「イーサネットの基本的な利点は、非常に柔軟で拡張性が高いことです。当社の IP コアと組み合わせることで、このテクノロジーはさまざまなサイズ、性能カテゴリ、機能の車両での使用に簡単に適応できます」と Deicke 博士は述べています。

軽量車のためのケーブルの削減

CeCaS で開発されているようなアーキテクチャ モデルの利点はそれだけではありません。 理想的には、整備士に車を持ち込まずに車を更新できるようになります。 代わりに、ラップトップまたはデスクトップ PC と同様に、車は Wi-Fi 経由で更新されます。 「必要に応じて、その方法で新しい機能を統合することもできます」と Deicke 博士は言います。

また、中央制御システムにはより細いケーブル ハーネスが必要になるため、製造に使用される材料の量が減り、コストが削減され、車両全体が大幅に軽量化されます。

この開発作業において、フラウンホーファーの専門家は、チップ プログラミング、ネットワーク テクノロジー、ハードウェアとソフトウェアの共同設計の分野における長年の経験を活用できます。

ドメイン管理からゾーン管理へ

未来の自動車に向けた CeCaS プロジェクトで開発されているコンピューター アーキテクチャは、コンポーネントのドメイン ベースの制御から、少数の高性能コンピューティング プラットフォームで多くのモジュールを同時に制御するゾーン ベースの管理という、現在の構築方法からの根本的な脱却を示しています。 。

これらには、エンジン、ギアボックス、ブレーキなどの安全性が重要なシステムのほか、ドライブレコーダー、駐車補助装置、温度および近接センサー、電動ウィンドウおよびシートアジャスター用のモーター、エアコン、車載エンターテインメント システムなどが含まれます。