Halbleiter für die Branche · 48-V-Mild-Hybrid von Delphi ... Komplett-PDF jeder Druckausgabe...

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Halbleiter fr die BrancheInterview mit Christian Andr, President Rohm Semiconductor Europe 14

E/E-Entwicklung fr Entscheider

BUSSYSTEMEDigitale Verkehrssicherheit: Schutz vor Hackern beim autonomen Fahren 22

NUTZFAHRZEUGDer Weg zu autonom fah-renden Trucks: Platooning und Baumaschinen 26

LUDWIGSBURG20. Fachkongress Automobil-Elektronik in Ludwigsburg: Impressionen, Keynotes 34

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Nicht nur OEMs, Zulieferer und Engineering-Dienstleister son-dern auch wir als Fachzeitschrift fr die E/E-Entscheider bemhen uns stets, die eigene Produktivitt zu messen und zu verbessern. Frher hatten wir Kennziffern, heute sind es die Aufrufe der Beitrge im Internet (Klickraten), die wir mit Google Analytics ermitteln. Auf Seite 8 finden Sie die Top-Five der meist-aufgerufenen Beitrge, und es ist nicht verwunderlich, dass das Cover-Interview der letzten Ausgabe (infoDIREKT 300ael0616) dabei an erster Stelle steht, denn endlich hat ein OEM genauer gesagt Audis E/E-Leiter Ricky Hudi und einige seiner Teammitglieder unter dem Titel Die Automobilindustrie im radika-len Umbruch einmal auch gegenber der ffentlichkeit Klartext geredet.

Quasi als Fortsetzung des Cover-Inter-views hielt Ricky Hudi dann seine Key-note auf dem 20. Internationalen Fach-kongress Fortschritte in der Automobil-Elektronik in Ludwigsburg, in der er die Radikal neue E/E-Architektur fr die nchste Auto-Generation vorstellte. Die Zusammen fassung finden Sie exklusiv auf Seite 38. Auf insgesamt zwlf Seiten

berichten wir in dieser Ausgabe ab Seite 34 ber die Keynotes in Ludwigsburg, ber das OEM-Statement sowie die vor Ort angekndigten Autosar-Neuigkeiten. Und weil es sich bei diesem Branchentref-fen um einen Networking-Kongress han-delt, geben wir auch gleich noch ein paar VIP-Impressionen wieder.

Ein Dauerthema in Ludwigsburg war der Mangel an hochqualifizierten Mitarbei-tern. Zwar steht mit dem neuen Portal industriejobs.de mittlerweile ein adqua-ter und zielgruppengerichteter Stellen-markt fr Fach- und Fhrungskrfte in der Industrie zur Verfgung, aber der Fachkrftemangel wird wohl noch einige Zeit lang anhalten. Interdisziplinr arbei-tende Experten sind nun mal rar. Auch wir erfahren das in unserer Redaktionspraxis, denn wir suchen fr unser Team Ingeni-eure (w/m), die gleichzeitig eine Affinitt zur Recherche und zum Schreiben haben. Auf der 3. Umschlagseite finden Sie die entsprechende Stellenanzeige.

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von Chefredakteur Alfred Vollmer

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August 2016

4 Automobil ElEktronik 07-08/2016 www.automobil-elektronik.de

Mrkte + technologien

06 ZVEI-StandpunktIst funktionale Sicherheit nicht mehr interessant?

08 Top 5

10 News und Meldungen

13 Autonomes Fahren nur mit TransparenzAutomotive-Security bentigt proaktive Risiko-Kommunikation

coverstory

14 Halbleiter fr die BrancheExklusiv-Interview mit Christian Andr, President von Rohm Semiconductor Europe

BussysteMe/Protokolle

18 Zeitsynchronisation in Automotive-Ethernet-NetzenVernetzung im Automobil realisieren

22 Digitale VerkehrssicherheitSchutz vor Hackern beim autonomen Fahren

24 Alles mit einer Antenne abdeckenSharkfin-Systemarchitektur fr BLE, WLAN, AM, FM, DAB, GPS und GSM

nutzfahrzeug-elektronik

26 Autonom fahrende TrucksPlatooning fr die Strae und selbst-fahrende Baumaschinen

28 Verbesserung der Fahrzeug-sicherheit360-Grad-Rundumsicht im Auto und im Nutzfahrzeug

aktive + Passive

30 Joystick-Steuerungen fr Bau und Landwirtschaft entwickeln3D-Magnetsensoren fr raue Fahrzeug-umgebungen

32 Daten fest im Griff halten Qualittsanforderungen an SSDs in Fahrzeug-Computersystemen

ludwigsBurg

34 Das groe Branchentreffen 201620. Internationaler Fachkongress in Ludwigsburg: Networking und Vortrge

38 Radikal neue E/E-Architektur fr die nchste Auto-GenerationKeynote in Ludwigsburg 2016

40 Keynotes in Zeiten der ConnectivityVernderte Nutzergewohnheiten, Externalisierung von Services und Komplexitt

43 Neue Plattform: Autosar AdaptiveDynamische Umgebung fr neue Softwarestrukturen auch fr ADAS, Cloud und mehr

44 OEM-Statement in LudwigsburgStandardisierung von Hochvolt- Ladesystemen

Kongress34 das groe Branchentreffen

2016 20. Internationaler Fachkongress Fortschritte in der Automobilelekt-ronik in Ludwigsburg: Networking, Keynotes, Vortrge, OEM-Statement und mehr.

14

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RUBRIKEN

03 EditorialVernderungen & Perspektiven

46 HighlightMeilhaus Electronic

46 Neue Produkte

49 Quo vadis Auto-Elektronik?Dr. Lederers Management-Tipps

50 Impressum

50 Inserenten-/Personen- undUnternehmensverzeichnis

26

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Das Thema Sicherheit spielt in der aktuellen Diskussion zum automatisierten Fahren zu Recht eine dominierende Rolle. Es ist richtig und notwendig, dass hierbei der Aspekt der Datensicherheit (Cyber-Security) intensiv diskutiert wird, da hochautomatisiertes Fahren die Einbindung des Fahrzeugs in die Welt des Internet erfordert sei es, um Informationen auszutauschen, um eine Software-Aktualisierung durchzufhren oder um Funktionen aus der Ferne zu steuern. Damit wird der Schutz der per-snlichen Daten wichtig, aber vor allem wird ein Angriff mit dem Ziel einer Mani-pulation oder einer missbruchlichen Nutzung des Fahrzeugs sehr viel wahr-scheinlicher.

No Safety without SecurityDa ein solcher Angriff die Sicherheit beein-trchtigen kann, ist der vielfach zitierte Grundsatz No Safety without Security absolut richtig. Leider ist der Rckschluss wenn wir kein Security-Problem haben, ist die funktionale Sicherheit gewhrleis-tet keinesfalls zulssig. Anders gesagt: der Aspekt der funktionalen Sicherheit verdient und bentigt uneingeschrnkt unsere Aufmerksamkeit und darf keines-falls in den Schatten der Security-Diskus-sionen fallen.

Die funktionale Sicherheit ist ein Thema, das seit vielen Jahren diskutiert und auch grundstzlich beherrscht wird. Somit knnte auf den ersten Blick eine geringe-re Aufmerksamkeit durchaus berechtigt

scheinen. Auf den zweiten Blick offenbart sich allerdings, dass es von grundstzlich beherrscht ein groer Schritt zu in Brei-te konsequent und gut angewendet ist:

Die Zahl der betroffenen Funktionen, Steuergerte, Firmen und damit der betroffenen Personen ist in den letzten Jahren stark gestiegen und wird weiter steigen. Es reicht nicht mehr, dass funk-tionale Sicherheit von einer kleinen Gruppe von Spezialisten beherrscht wird.

Die Betrachtung aller Ebenen und Schnittstellen vom Gesamt-Fahrzeug ber das einzelne Steuergert bis hin zu den einzelnen Steuergerte-Elementen ist erforderlich. Viele Parteien sind betei-ligt und erst ein klares Verstndnis, wer welchen Beitrag erbringt, fhrt zu effi-zienten Lsungen.

Der bergang von Fahrerassistenz zum Zweck der Komfortsteigerung hin zu Systemen, auf die sich der Fahrer ver-lassen kann, erfordert einen erheblichen Funktionszuwachs. Auch im Fehlerfall muss zumindest eine degradierte Funk-tion bereitgestellt werden. Damit wech-selt der Anspruch von fail-safe zu fail-operational.

No Safety without SafetyDie ISO 26262 bildet eine wertvolle Grundlage fr die Entwicklung von sicher-heitsrelevanten Systemen und macht zu einigen Aspekten auch sehr konkrete Vor-gaben fr die Umsetzung in der Praxis. Viele Diskussionen zeigen aber auch, dass es Vorgaben gibt, die einer Interpretation bedrfen. In diesen Fllen hilft der Aus-tausch von Erkenntnissen und Erfahrun-gen zwischen Fachleuten.

In einer ZVEI-Arbeitsgruppe wurden die Erfahrungen aus einer groen Zahl von Safety-Projekten in verschiedenen Firmen gesammelt. Daraus ist ein Best-Practice-Leitfaden Software for Safety-Related Automotive Systems entstanden, der auf der ZVEI-Homepage unter http://www.zvei.org/SSRAutomotive verffentlicht wurde. Die erste Version stellt Software-Safety-Konzepte und -Architekturen vor und gibt Hinweise zur Klassifizierung und Qualifizierung von Software-Tools.

Dieser Schatz an Erfahrungen dient dazu, die Verbreitung von geeigneten Kon-zepten und Vorgehensweisen zu frdern und damit die Steuergerte-Software funktional sicher zu machen. Denn so wichtig Security auch ist, die Sicherheit fr Fahrzeug und Fahrer steht auf zwei Sulen: funktionale Sicherheit und Daten-sicherheit. Das Fundament fr beide ist eine durchgngige Methodik. (av) n

Ist funktionale Sicherheit nicht mehr interessant?

Dr. Gnther Heling ist Direktor der Produktlinie Embedded Soft-ware bei der Vector Informatik GmbH und leitet im ZVEI die Arbeits-gruppe Software ISO 26262.

Funktionale Sicher-heit und Datensi-cherheit sind erst gemeinsam stark.

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Mrkte + Technologien Meldungen


Top-FIVE

Die Automobilindustrie im radika-len Umbruch300ael0616 Beitrag der Redaktion (Audi)

1 23

4

TV-Empfang fr DVB-T2 im Auto

322ael0216 Socionext

Stromversorgung von LEDs im Vergleich

120ael0616 Elmos Semiconductor

48-V-Mild-Hybrid von Delphi

307ael0616 Beitrag der Redaktion

37. Wiener Motorensymposium

313ael0416 Beitrag der Redaktion5

Die Zeitschrift AUTOMOBIL-ELEKTRONIK finden Sie jeweils als Komplett-PDF jeder Druckausgabe zeitverzgert und permanent archiviert unter www.automobil-elektronik.de. Zustzlich stellen wir die einzelnen Beitrge unter www.all-electronics.de online. ber den Filter Automotive oder den Channel Applikationen / Automotive fokussieren Sie die Auswahl auf Themen rund um

die Automobilelektronik. Die folgenden neuen automotive-rele-vanten Beitrge wurden in den Monaten Juni und Juli am hufigsten aufgerufen. Eintippen des Info DIREKT-Codes auf all-electronics.de fhrt Sie direkt zum Beitrag. Das Abkrzungsverzeichnis erreichen Sie jetzt ganz komfortabel, indem Sie ganz oben auf der Homepage Abkrzungen anklicken.

DistributionRutronik und Nanya unter-zeichnen Franchisevertrag

Rutronik Elektronische Bauelemente und Na-nya Technology haben eine europaweite Fran-chisevereinbarung geschlossen. Sie umfasst das gesamte Nanya-Produktportfolio an SDRAMs. Nanya entwickelt, produziert und ver-treibt Standard- sowie Mobile-SDRAM-Spei-cher. Mit der 30-nm- und 42-nm-Technologie adressiert der taiwanesische Hersteller gezielt den Automotive- und Industriemarkt. Fr Auto-mobil-Applikationen hat Nanya automotive-spezifizierte Produkte bis 105 C im Programm. Nanya ist gem ISO 9001 und ISO/TS 16949 zertifiziert und erfllt hinsichtlich Dokumenta-tion, Rohmaterialien, Prozessumgebung und -berwachung sowie Mess- und Prfvorgaben die Qualittsstandards.

infoDIREKT 101ae0716

Mit WrmerckgewinnungssystemenTE Connectivity erffnet Galvanikanlage fr Automotive

TE Connectivity hat ein erweitertes Produkti-onswerks im bayerischen Dinkelsbhl erffnet. Der Standort verfgt ber Hochgeschwindig-keitsanlagen zur Galvanisierung und hat seine Kapazitt um 50% vergrert. So sollen sich die wachsenden Bedrfnisse der Automobilkunden in Europa, im Nahen Osten und in Afrika (EMEA) besser abdecken lassen. Seit 2012 nutzt der TE-

Standort in Dinkelsbhl das heie Wasser einer nahegelegenen Biogasanlage, um Energie zu sparen und den CO

2-Aussto zu verringern. Das

Werk in Dinkelsbhl dient als Kompetenz-Zen-trum fr Oberflchenbeschichtungen innerhalb TEs Automobilsparte in der EMEA Region.

infoDIREKT 107ael0816

Fr den Supercomputer DGX-1 Transtec und Nvidia forcieren Partnerschaft bei Deep-LearningDer IT-Dienstleister Transtec will knftig mit dem Grafikprozessorhersteller Nvidia zusam-menarbeiten. Gemeinsamer Aufgabenschwer-punkt ist die Vermarktung von Lsungen im Wachstumssegment Maschinelles Lernen. Fr

den neuen Deep-Learning-Supercomputer Nvidia DGX-1 hat Transtec jetzt das Vertriebs-recht erhalten.

infoDIREKT 109ae0716

Bild:

TE Co

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Bild:

Rutro

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Stephan Fiege ist Linemana-ger Nanya bei Rutronik Elek-tronische Bau-elemente.

Offizielle Erffnung der Galvanikanlage in Dinkelsbhl.

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10 AUTOMOBIL ELEKTRONIK 07-08 / 2016 www.automobil-elektronik.de

Kurz & BNDIG Audi hat in Ingolstadt mehr als eine Million des Mittelklasse-SUVs Q5 hergestellt.

Continental hat krzlich den 200-millionsten Reifendrucksensor produziert.

GKN Driveline hat mittlerweile 300.000 Ein-heiten seiner E-Axles gefertigt, die dann in Fahrzeugen von Volvo , Mitsubishi , BMW und Porsche verbaut wurden.

Der Elektrobushersteller Sileo hat die ersten E-Busse nach Thringen geliefert.

Die Daimler- Tochter Car-2-Go hat in China nach knapp zwei Monaten 78.000 Kunden ge-wonnen.

Microsoft will nchstes Jahr 2850 zustzliche Jobs streichen (nach 1850 Streichungen im Mai) vor allem im von Nokia bernomme-nen Smartphone-Business.

Vodafone hat die deutschlandweit erste 4.5G-Mobilfunkstation in Betrieb genommen, die Internetgeschwindigkeiten von bis zu 375 MBit/s ermglicht.

Das Kraftfahrtbundesamt (KBA) hat das Test-center von Horiba in Oberursel als Techni-schen Dienst fr Emissionsmessungen an Pkws benannt.

Micronas erhielt von Denso den Quality Ex-cellence Award 2016.

Rohm Semiconductor wurde von Continen-tal in der Kategorie Broadliner Electronics mit dem Supplier of the Year 2015 Award ausge-zeichnet.

An Molex berreichte Continental Veszprm den Excellent Supplier Award 2015.

Continental erhielt vom Rat fr Formgebung beim Automotive Brand Contest 2016 die Auszeichnung Best of Best fr seine Haptic Interaction Services.

Die PSA-Gruppe zeichnete Clarion bei den Trophes fournisseurs mit dem Preis PSA Best Plant 2016 aus.

Der ehemalige Bosch -Mitarbeiter Anton van Zanten , der Vater des ESP, erhielt vom Europ-ischen Patentamt den europischen Erfinder-preis fr sein Lebenswerk.

Harman erhielt von Ford den Lincoln Luxury World Excellence Award.

Die kanadische Provinz Ontario frdert die Produktion des Minivans Chrysler Pacifica Hy-brid von FCA mit 85 Millionen Dollar.

TTTech nutzt Vectorcast als Quelle fr Soft-ware-Tools bei der Entwicklung von autono-men Fahrsystemen.

QNX demonstriert seine Fahrzeug-Soft-wareplattform in einem neuen Konzeptfahr-zeug, einem Toyota Highlander.

BMW feierte den Spatenstich fr das neue Werk in Mexiko, in dem ab 2019 die 3er- Limousine vom Band laufen soll.

Continental hat auf dem CATARC-Versuchs-gelnde in Yancheng/China ein neues Test-center erffnet.

ASAP hat mit der ASAP Quality Consulting GmbH eine neue Gesellschaft fr Qualitts-management gegrndet.

Eberspcher hat die PTC-Produktion von Rauschert erworben.

Bosch hat dem Bereich Commercial Vehicle & Offroad (CVO) jetzt eine eigene Organisation gegeben.

Das Bremssystem MK C1 von Coninental geht im Alfa Romeo Giulia erstmals in Serie.

Die Global Compact Car Plattform von Ge-neral Motors basiert nun auf MOST50-Chips von Microchip .

Huf Hlsbeck & Frst hat eine Service-Hot-line fr Kundenanfragen zum Thema Reifen-druckkontrollsysteme eingerichtet.

Die Allianz von Renault und Nissan hat im Jahr 2015 Synergien von 4,3 Milliarden Euro realisiert; 2018 sollen es gar mindestens 5,5 Milliarden Euro werden.

ZF hat im ersten Halbjahr 2016 (nach der TRW-Akquisition) seinen Umsatz auf 17,8 Milli-arden Euro gesteigert (EBIT: +6,3 %).

Here bietet jetzt drei neue cloudbasierte In-formationsdienste an. Details erhalten Sie per infoDIREKT 116ael0816.

Ralf Herrtwich wird zum 01.10.2016 Senior VP und Mit-glied der Geschfts-fhrung bei Here , um dort den Auto-motive-Bereich zu leiten.

Rudolf Stark ber-nimmt die Leitung des Geschftsbe-reichs Hybrid Elec-tric Vehicle von Continental , wo er zuvor Transmission-Leiter war .

Christian Leicher hat den Vorsitz der Geschftsfhrung bei Rohde & Schwarz bernom-men; seit 2005 ist er als Geschftsfhrer im Unternehmen.

Stefan Rebhan folgt Rudolf Stark als neuer Geschfts-bereichsleiter Trans-mission bei Conti-nental. Er war dort zuvor Entwick-lungsleiter.

Andreas Heim (bis-her VP bei Harman ) leitet jetzt als Exe-cutive VP Opera-tions das operative Geschft fr alle Entwicklungsberei-che bei Elektrobit .

Jrg Stender ist der neue Geschfts-fhrer des Embed-ded-Tool-Spezialis-ten Hitex . Er lst da-mit Frank Hoschar ab.

Derrick Zechmair ist neuer Geschfts-fhrer fr Valeo in Deutschland. Sein Vorgnger Alexan-der Ziems wechselt altersbedingt in den Ruhestand.

PERSONEN

Komplexe Kabelbume bis zur Serienreife entwickelnModellbasierende E/E-Entwicklung im AutomobilbauMit dem Entwicklungswerkzeug PREEvision Version 7.5 von Vector Informatik lsst sich der Kabel-baum vollstndig modellieren. Das Tool beschreibt komplexe Verkabelungssysteme mit Diagrammen, bercksichtigt Details und macht die Gesamtstruktur dennoch einfach erfassbar. Dabei erleichtern zahlreiche Modellierungsfunktionen das Entwickeln und Vergleichen von Alternativen bei voller Durchgngigkeit: Vom ersten Entwurf bis zum Fertigungsauftrag arbeiten Anwender mit dem glei-chen Werkzeug und greifen auf miteinander verknpfte Modelldaten zu. Jede nderung in der E/E-Architektur wirkt sich direkt auf das Design des Kabelbaums aus und umgekehrt. Mehr per infoDIREKT.


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Sicherheitskritische Anwendungen dSPACE und BTC kooperieren bei Echtzeit-validierungdSPACE und BTC Embedded Systems haben eine Lsung zur Echtzeitvali-dierung von sicherheitskritischen Anwendungen entwickelt, mit der sich die Testtiefe erhhen lsst. Tester knnen mit der Real-Time Testing (RTT) Observer Library von dSPACE und dem Embedded-Specifier von BTC eine simulationsbasierte und formale Verifikation durchfhren. Die neue L-sung ergnzt die bestehenden MIL-, SIL- oder HIL-Umgebungen um soge-nannte Requirement Observer. Diese sind permanent aktiv und berwa-chen die Einhaltung jeder Sicherheitsanforderung in Echtzeit. Erkennt die Lsung, dass Anforderungen nicht eingehalten werden, erhlt der Benut-zer eine entsprechende Meldung.


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Methoden: Aktive Sicherheit und automatisierte Fahren26. bis 27.10.2016, Essenhdt-essen.de

Electronica8. bis 11.11.2016, Mnchenelectronica.de

Embedded World14. bis 16.3.2017, Nrnbergembedded-world.de

21. Internationaler Fachkongress Fortschritte in der Automobil-Elektronik27. bis 28.6.2017, Ludwigsburgautomobil-elektronik-kongress.de

Startups und Kunden fit machenAudi steigt bei Inkubator einAudi wird Grndungspartner im Berliner Flying Health Incuba-tor . Das Grnderzentrum un-tersttzt Startups, die digitale Innovationen im Gesundheits-bereich entwickeln. Damit will Audi den Aufbau des neuen Ge-schftsfelds Automotive Health dem Beeinflussen von Gesundheit und Fitness wh-rend der Fahrt beschleunigen. Im Flying Health Incubator tritt Audi in Dialog mit Entscheidern aus der Grnderszene und dem Gesundheitswesen. Gemeinsam wollen die Partner frhzeitig Trends, technische Lsungen und Geschftsmodelle im Digital Health Market identifizieren. Der Inkubator scoutet Startups mit innovativen Konzepten in diesem Bereich und begleitet sie ber mehrere Jahre. Im Mittelpunkt der Zusammenarbeit stehen fr Audi neue Anstze zum Monitoring von Fitness und Gesundheit und ihre Integration in die laufenden Entwicklungsprojekte der Marke. Mit dem Audi Fit Driver soll der Fahrer entspannter und fitter am Ziel ankommen als er eingestiegen ist. infoDIREKT 114ael0816

Audi beteiligt sich am Berliner Digital Health Grnderzentrum Flying Health Incubator.

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Mit Lidar zu HAFLidar: ZF beteiligt sich an Ibeo ZF beteiligt sich mit 40 % an der Ibeo Automoti-ve Systems GmbH und arbeitet gemeinsam an der Entwicklung von Lidar-Sensoren und mehr. Nachdem Ibeo bereits mit Valeo eine Entwick-lungspartnerschaft bei Lidar hat, aus welcher der Lidar-Sensor Scala hervorging, der sich mo-mentan im B2-Status befindet und wohl voraus-sichtlich erstmals 2017 im neuen Audi A8 in Se-rie gehen wird, setzte ZF den groen Hebel an und erwarb eine 40-Prozent-Beteiligung am Unternehmen Ibeo Automotive Systems GmbH. Das 2009 gegrndete, kleine aber feine Unter-nehmen mit Sitz in Hamburg ist der Pionier bei Lidar-Sensoren schlechthin und nach Angaben von ZF Marktfhrer in der Entwicklung von Li-dar-Technologie sowie Software zur Umge-bungserkennung und Spezialist fr Anwendun-gen zum autonomen Fahren. Zu den Ibeo-Kun-den gehren namhafte Automobilhersteller weltweit.Mit Lidar haben wir Zugriff auf eine entschei-dende Technologie der Umfeld- und Objekter-kennung, begrndet der ZF-Vorstandsvorsit-zende Dr. Stefan Sommer den Einstieg bei Ibeo. Lidar-Sensoren ergnzen die von uns bisher genutzte Radar- und Kameratechnik vor allem aber bringt die von Ibeo geleistete Fusion dieser drei Sensor-Technologien hervorragende Ergeb-nisse in der Umgebungswahrnehmung und ist Voraussetzung fr das autonome Fahren.

Dr. Sommer ist sich sicher: Mit ZF wird Ibeo den nchsten und fr die Anwendung in Fahr-zeugen bedeutenden Technologiesprung ma-chen: die mit ZF entwickelte Lidar-Generation wird die Umgebung dreidimensional abbilden knnen und ohne rotierende Spiegel auskom-men, wie sie derzeitige Lidar-Systeme beinhal-ten. Durch die Solid-State-Technologie wird die Lidar-Technologie kompakter und lsst sich besser in Fahrzeuge integrieren. Weitere De-tails finden Sie in der Langversion dieses Bei-trags per infoDIREKT.


Its still day oneDas Herz im Automobil: Self- Driving- SystemBeim diesjhrigen Automobil Forum waren die Teilnehmer besonders auf einen Vortrag ge-spannt nmlich auf den von Johann Jung-wirth , Chief Digital Officer von Volkswagen . Er stellte klar, dass die Automobilbrnache beim vernetzten Fahrzeug immer noch am Anfang steht: Its still day one, erklrt Jungwirth. Mo-mentan sind noch alle Fahrzeuge mit Assistenz-systemen ausgestattet doch das soll sich bald ndern. Der Durchbruch mit den selbstfahren-den Autos wird kommen und zwar in wenigen Jahren, prognostizierte Johann Jungwirth. In seinen drei Megatrends fr die Zukunft prophe-zeit Jungwirth, dass Nachhaltigkeit mit elektri-schen Antrieben ein ebenso wichtiger Punkt ist wie die Vernderungen in der Urbanisierung vom eigenen Auto weg und hin zum Carsharing und Digitalisierung, die Volkswagen mit dem selbstgeprgten Begriff Self-Driving-System (SDS) anstrebt: Es ist ganz wichtig, dass wir ein SDS entwickeln und viel Gas geben, erklrt Jungwirth und meint, dass SDS einmal ein so gngiger Begriff wie ABS sein wird. In diesem Zusammenhang spricht Jungwirth auch von der Disruption in der Automobil-Industrie. Weitere Details finden Sie in der Langversion des Bei-trags per infoDIREKT.


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Autonomes Fahren nur mit TransparenzAutomotive-Security bentigt proaktive Risiko-Kommunikation

Der Erfolg von Connected-Cars hngt nicht nur von technischen Aspekten sondern auch davon ab, wie offen die Beteiligten die Debatte darber fhren. Der Autor gibt Tipps zur Kommunikation. Autor: Michael Tworek

heitslcken, whrend die Industrie bislang keine Kommunika-tion gefunden hat, dem vertrauensbildend entgegenzutreten.

In Sachen Connected-Car knnte die Automobilindustrie in die gleiche Falle tappen. So bewirbt sie in aufwendigen Werbe-spots die Technologiefhrerschaft und demonstriert, was mg-lich ist oder sein wird. Videos mit selbstfahrenden Autos knnen zwar durchaus beeindrucken, adressieren jedoch an Vertrauens-risiken vorbei. Die entscheidende Frage ist, ob man tatschlich selbst im Fahrersitz Platz nehmen und sein Leben einer Samm-lung von Black-Boxes anvertrauen wrde. Das ist der entschei-dende Punkt.

Nur wenn es die Branche schafft, eine offene und transparen-te Debatte anzustoen, wird sich das Connected-Car durchset-zen. Es wre zweckmig, unabhngige, kritische Institutionen, zum Beispiel den Chaos-Computer-Club, enger in die Diskussi-onen ber die neue Technik und ihre Folgen einzubinden. Zustz-lich zur Kommunikation von technischen Spezifikationen und ber die erreichten Meilensteine sollte sich die Branche in die Debatte mit digitalen Vordenkern einbringen und bereit sein, ihre eigenen Positionen kontrovers zu diskutieren. Nur so entsteht der notwendige gesellschaftliche Konsens. (av) n

AutorMichael TworekHead of Marketing Automotive bei Gemalto.


Autonomes Fahren hat den Mainstream erreicht. Die Medien informieren regelmig ber Fortschritte auf diesem Gebiet. Dabei verschiebt sich der Focus der Berichterstattung zu neh - mend von technischen Details, etwa dem Datenaus-tausch ber das Internet der Dinge, hin zu ethisch relevanten Entscheidungen eines Autos. Whrend sich der menschliche Fahrer im Fall eines drohenden Crashs alternativlos auf seine Instinkte verlsst, hat das autonome Fahrzeug whrend der Vollbremsung Zeit zum Nachdenken. Es kann sich entscheiden, ob es prioritr Insassen oder andere Verkehrsteilnehmer schtzt, welche Richtung es einschlgt, beziehungs-weise wie es Kollateralschden vorab gewichten soll. Diese kalte technokratische Logik klingt in den Ohren vieler Menschen bengstigend und mindert das Vertrauen in selbstfahrende Autos. Automatisiertes Fahren bentigt die passende Security und adquate Kommunikation.

Bild:

Gem

alto

Problemfeld SecurityZustzlich gibt es Bedrohungen durch Hacker, Malware und andere Online-Risiken. Eine Vielzahl unterschiedlicher Hard- und Software muss miteinander und mit der Auenwelt kom-munizieren. Auch jenseits des Fahrzeugs gibt es viele potenziel-le Risiken. So knnte ein Hacker, der vorgibt ein anderes Auto, eine Ampel oder Verkehrsschild zu sein, dies fr seine Zwecke nutzen. Angesichts bisher bekannter Sicherheitslcken in vielen Bereichen des Lebens wre die ffentlichkeit nicht berrascht, wenn genau dieses passierte. Selbst innerhalb einer technik-affinen Zielgruppe, die fr Vorteile des vernetzten Fahrens auf-geschlossen ist, wird sich gesunde Skepsis einstellen. Dies darf als Warnhinweis verstanden werden, dass aus kommunikativer Sicht einiges schieflaufen kann.

Nun gehrt das Thema IT-Security nicht zu den Kernkompe-tenzen der klassischen Automobilindustrie. Um die Sicherheits-themen auf das erforderliche Niveau justieren zu knnen, gilt es, gemeinsame Standards zu finden und die Debatte auf einer brei-teren Basis zu fhren. Ein Vorbild dafr knnten Banken und das Gesundheitswesen sein, denn diese Branchen nutzen seit Jahren digitale Sicherheitstechnologien, auf die sich Anwender mehr-heitlich verlassen.

Kommunikation richtig einsetzenDie Erfahrung zeigt, dass sich neue Technologien durchsetzen, wenn darber eine breite Debatte unter Einbeziehung unter-schiedlicher Interessengruppen gefhrt wird. Ein Negativbeispiel wre das bargeldlose Bezahlen. In diesem Bereich informieren Publikumsmedien die ffentlichkeit regelmig ber Sicher-

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Titelinterview Rohm Semiconductor


Exklusiv- intErviEw mit Christ ian andr, PrEsidEnt von rohm sEmiConduCtor EuroPE

halbleiter fr die BrancheAUTOMOBIL-ELEKTRONIK sprach mit Christian Andr, President von Rohm Semiconductor Europe und Ge-schftsfhrer der Rohm Semiconductor GmbH in Willich bei Dsseldorf, ber die Bedeutung des Automotive-Geschfts fr Rohm, generelle Trends, die Vorteile einer sehr groen Fertigungstiefe, SiC-Technologie, Formula-e-Rennen, ADAS, LED-Licht und vieles mehr. Autor: Alfred Vollmer

Herr Andr, wie laufen die Geschfte?

Christian Andr: Unsere Geschfte laufen gut. Wenn wir unsere Fokus-Marktsegmente Automotive und Industrial anschauen, dann wachsen wir schneller als der Markt. Automotive und Indus-trial tragen brigens fast 40 % zum konsolidierten Umsatz des Gesamtunternehmens bei. Gleichzeitig sinken Rohms Umstze im Consumer-Markt aufgrund des hohen Engagements von Rohm auf dem japanischen Consumer-Markt.

Welche Bedeutung hat das Automotive-Geschft fr Rohm?

Christian Andr: Zusammen mit dem Industriemarkt liegt unser Fokus auf dem Automotive-Segment, wo wir unsere Innovati-onen liefern knnen. So stellte Rohm zum Beispiel vor mehr als 30 Jahren als erstes Unternehmen digitale Transistoren vor, mit denen die Entwickler elektronischer Schaltungen mehrere Transistoren und Widerstnde in einem oberflchenmon-tierbaren Gehuse des Typs SOT323 inte-grieren konnten, um so den Platzbedarf auf der Leiterplatte drastisch zu reduzie-ren.Im Jahr 2004 betrug der konsolidierte Automotive-Umsatz von Rohm nur 11 %, aber im letzten Fiskaljahr, das im Mrz 2016 endete, machten die Automotive-Umstze bereits etwa 29 % des Gesamt-umsatzes von Rohm Semiconductor aus; das heit 10 Milliarden Yen oder umge-rechnet 916 Millionen Euro Umsatz allein im Automotive-Segment. Automotive ist unser Wachstumstreiber und zwar besonders bei diskreten Leistungshalb-leitern und bei ICs. In Europa trgt das Automotive-Geschft brigens mehr als 50 % zum Gesamtumsatz des Unterneh-mens bei.

Welche generellen Plne hat Rohm im

Bereich Automobil?

Christian Andr: Wenn wir auf unsere Inhouse verfgbaren Technologien schau-

en, bietet der Automotive-Bereich uns viele Wachstumsmglich-keiten. Wir sind der Pionier bei den gem AECQ automotive-qualifizierten SiC-SB-Dioden und SiC-MOSFETs. Fr On-Board-Charger (oder Ladegerte) ist die SiC-Technologie schon heute in Massenproduktion, und in Zukunft wird SiC auch in DC/DC-Wandlern, Invertern und anderen Elektronik-Systemen im Auto zum Einsatz kommen.

Im Bereich Car-Infotainment und ADAS liefern wir LSI-Lsun-gen fr das Powermanagement auf Systemebene an Hersteller von SoCs, die so eine hhere Performance ihrer Plattformen erzielen. Darber hinaus sind wir Lieferant von Standardpro-dukten wie LDOs, EEPROMs, diskreten und passiven Bauele-menten, inklusive Shunt-Widerstnde. All diese Bauteile befin-den sich im Auto. In Europa haben wir ein LSI-Design-Center

sowie ein Power-Labor etabliert, um unsere Kunden dabei zu untersttzen, die am besten fr ihre Applikation passenden Produkte zu finden.

Im Bereich LSI-Schaltungen fr analo-ges und digitales Powermanagement sowie bei diskreten Power-Lsungen wol-len wir unseren Kunden noch mehr Pro-dukte bieten. Die Marktkonsolodierung gibt uns eine groartige Chance, weil die Kunden nach einem Broadliner Ausschau halten. Weil die Qualitt und die Liefer-kette fr die Automobilbranche von essenzieller Bedeutung sind, wo alles die Tendenz zur Standardisierung sowie zu plattform-basierten Lsungen hat, erkennt der Markt es ganz klar an, wenn ein Unternehmen als One-Stop-Shop agiert.

Welche spezifischen Strken bietet Rohm

als japanisches Unternehmen auf dem

europischen Markt?

Christian Andr: Unsere Strke ist die Kultur unseres Unternehmens. Der Anspruch auf hchste Qualitt ist unsere Firmen-Mission und zwar mit viel Disziplin bei

Der Markttrend geht dahin, in EVs und

HEVs die IGBTs durch SiC-MOSFETs zu

ersetzen.Christian Andr, Rohm Semiconductor

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Automobil ElEktronik 07-08/2016 15www.automobil-elektronik.de

der Ausfhrung und robusten Prozessen. Das ist der Grundstein der vertrauensvollen Beziehung, die wir mit unseren Kunden aufgebaut haben. Wir sind kundenzentrisch. Als Auszeichnung erhielten wir ber mehrere Jahre hinweg die Best-Supplier-Awards von den Tier-1-Zulieferern. Erst vor kurzem zeichnete uns Con-tinental mit dem Supplier oft he Year 2015-Award aus.

Welche wesentlichen Trends sehen Sie in der Automotive-Branche?

Christian Andr: Der wesentliche Trend der Automobilbranche ist die Elektromobilitt, die Themen wie 48-V-Architekturen im Fahrzeug sowie die Elektrifizierung des Antriebsstrangs in Hyb-rid- und Elektrofahrzeugen vorantreibt, aber natrlich auch ADAS fr intelligente Transportsysteme.

Die Automotive-Branche ist derzeit mit den groen Themen der Menschheit konfrontiert: Klimawandel, Urbanisierung, Luft- und Umweltverschmutzung sowie Energieverbrauch. Die Tech-nologien sind verfgbar, aber ihre Anwendung bentigt die Ein-bindung aller Beteiligten inklusive Regulierungsbehrden und Gesetzgeber. Es geht voran.

Warum fertigt Rohm all seine Produkte in eigenen Fabriken: vom

Einkristall ber die Fotomasken bis zu Wafern und Gehusen?

Christian Andr: Ein Beispiel: Im Jahr 2015 wurden in den USA ins-gesamt 51 Millionen Fahrzeuge aufgrund von Qualittsproble-men zurckgerufen, und diese Zahl wird noch ansteigen. Rohm setzt seine Mission Qualitt ist unsere Top-Prioritt durch

vertikale Integration um. Wir wollen die gesamten Schlssel-schritte unserer Produkte von der Entwicklung bis zum finalen Fertigungsschritt unter Kontrolle haben. Besonders unsere Kun-den in der Automobilindustrie wissen das zu schtzen, weil wir so eine hhere Flexibilitt haben, einer erhhten Nachfrage unse-rer Kunden nachzukommen.

Wo sind ihre wesentlichen Automotive-Applikationen?

Christian Andr: Mit unseren Standard- und ASSP-Halbleiterbau-steinen sowie mit unseren diskreten Bauelementen sind wir praktisch berall im Fahrzeug vertreten: Transistoren, Dioden, Leistungswiderstnde und LSI-Bausteine fr System-Powerma-nagement, DC/DC-Wander, LED-Treiber, EEPROMs. Unsere Produkte finden sich in Motor, Getriebe, Chassis und Infotain-ment. Bei den Zukunftsprojekten liegt unser Fokus auf ADAS und dem Antriebsstrang und zwar mit Lsungen fr das kom-plexere analoge und digitale System-Powermanagement sowie mit einer neuen Generation von Halbleitermaterialien wie zum Beispiel Siliziumkarbid.

Welche Trends sehen Sie im Bereich SiC-Technologie?

Christian Andr: Rohm ist heute nach Jahren intensiver Forschung und Entwicklung ein Pionier bei der Entwicklung und Produk-tion von SiC. Die Branche widmet der Siliziumkarbid-Technolo-gie mittlerweile groe Aufmerksamkeit, weil SiC im Vergleich zu Silizium berlegene Eigenschaften aufweist. Hierzu gehren

Christian Andr (im Gesprch mit AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Chefredakteur Alfred Vollmer): Auf der Technologieseite werden kleinere LEDs, Laser und OLEDs auf den Markt kommen, um die Gehusegren zu verringern und den Designtrend hin zu stylischeren Beleuchtungslsungen zu vereinfachen. Rohm liefert LED-Treiber und Matrix-LED-Treiber-ICs. Wir wollen ein wichtiger Player in diesem Applikationsbereich sein.

Bilde

r: Alfr

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llmer

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ein geringerer On-Widerstand, krzere Schaltzeiten und damit hhere Schaltgeschwindigkeiten bei hohen Spannungen sowie der Betrieb bei hohen Temperaturen. Damit eignet sich die SiC-Technologie fr Automotive-Applikationen, wo sie kompakte und zuverlssige Designs ermglichen, was zu kleineren Sys-temlsungen fhrt.

Rohm hat im Jahr 2004 die ersten Vorversionen von SiC-MOS-FETs entwickelt und kndigte als weltweit erstes Unternehmen die Massenfertigung von SiC-MOSFETs mit Trench-Struktur an. Im Vergleich zu planaren SiC-MOSFETs verringert sich bei glei-cher Chipflche der On-Widerstand eines Trench-MOSFETs um 50 %, was zu einer signifikanten Senkung der Leistungsverlus-te fhrt. Rohm war 2011 auch das erste Unternehmen der Bran-che, das ein komplettes SiC-Modul herstellte. Seit der Etablierung unserer Fabrik SiCrystal in Nrnberg im Jahr 2009 sind wir in der Lage, den gesamten Fertigungspro-zess von der Waferbearbeitung bis zur Gehusefertigung im eigenen Haus durchzufhren, um so eine besonders hohe Qualitt und Zuverlssigkeit der Produkte und eine stabile Versorgung sicherzustellen.

Der Markttrend geht dahin, in Elektro- und Hybridfahrzeugen die IGBTs durch SiC-MOSFETs zu ersetzen und zwar in den Applikationen On-Board-Ladegert, Inverter, Booster und DC/DC-Wandler.

Warum kooperiert Rohm mit der Rennserie

Formula-e?

Christian Andr: Wir haben eine technolo-gische Partnerschaft mit dem Team Ven-turi in der Formula-e. Die Nutzung von SiC-Halbleitern bei Autorennen zeigt die Reife der Technologie und die Robustheit unserer Bauteile in rauen Umgebungen.

Uns gefllt Formula-e, weil das Rennen in der Innenstadt stattfindet. Die Fans sind im Wesentlichen die jungen Leute, die sich viel strker Gedanken um Umweltaspekte machen, sodass sie auch die Vorteile der Nutzung eines sauberen Fahrzeugs sehen. Wir wollen unseren Beitrag fr die Gesellschaft leisten, indem wir die Luftqualitt verbessern und der zuknftigen Generation bessere Lebensbedingungen geben.

Wie wird sich nach Ihrer Ansicht der Markt fr reine Elektro- sowie

fr Hybridfahrzeuge entwickeln?

Christian Andr: Die Zahlen verschiedener Quellen sind unter-schiedlich, aber ich kann sagen, dass alle einen Aufwrtstrend sehen. 30 % Elektrofahrzeuge in 15 Jahren sind realistisch. Die Geschwindigkeit, mit der die Elektromobilitt an Fahrt aufnimmt, hngt stark mit der politischen Entscheidung zusammen, die Abdeckungsrate der Infrastruktur zu erhhen, aber auch mit Subventionen und der Gesetzgebung. Es handelt sich dabei mehr um einen strategischen Aspekt, der weniger stark von der lver-

sorgung abhngt. Das Ergebnis der als COP21 bezeichneten UN-Klimakonferenz 2015 in Paris setzt eine Prioritt auf die effiziente Energienutzung und das Klima.

Im Jahr 2009 hat Rohm den MEMS-Sensorspezialisten Kionix ber-

nommen. Welche Plne hat Rohm bei Automotive-MEMS-Sensoren?

Christian Andr: Unser kurzfristiger Fokus liegt auf IoT-Anwendun-gen, fr die wir eine Plattform entwickeln, die Software und Hardware fr Plug-and-Play-Systemlsungen miteinander kom-biniert, aber einige unserer MEMS-Produkte kommen auch in Automotive-Applikationen zum Einsatz.

Welche Trends sehen Sie im ADAS-Bereich, und welche Aktivitten

hat Rohm dort?

Christian Andr: ADAS ist ein Baustein der Transformation der Automobilbranche hin zu mehr Sicherheit sowie zu mehr Effizienz auf der Strae und im Verkehr. Das Auto entwickelt sich derzeit von einem reinen Produkt in einem geschlossenen System hin zu einer Kooperative und zum Connected-Car. Die Digitalisierung wird eine Vielzahl von Diensten ins Auto bringen, sodass es ein Nomadic Device wird; diese Bezeich-nung hatten bisher nur Smartphones, Tablets und hnliche Gerte.

Fr ADAS wird an Bord ein Microser-ver erforderlich sein, der die Schlssel-funktionen zentralisiert und als Master fr die Peripherieelemente des Multiplex-Systems fungiert. Unser Beitrag besteht darin, die Designs des komplexen ana-logen und digitalen System-Powerma-nagements mit allen Sicherheitselemen-ten auszustatten, sodass die Systeme safe und secure, also funktionssicher und datensicher sein knnen. Diese Power-Elemente versetzen den Mikrocomputer, alle Radarsensoren und Sensorbausteine in die Lage, mit ihrer hchstmglichen Performance zu arbeiten. Wir arbeiten

mit den groen Playern in diesem Bereich zusammen.

Welche Trends sehen Sie denn bei externen und internen LED-

Beleuchtungen?

Christian Andr: Automotive-Beleuchtungslsungen auf LED-Basis haben den Komfort der Fahrer erhht und die Prvention von Unfllen verbessert; sie tragen zur Senkung der CO2-Emissionen bei und erhhen die Energie-Effizienz. Fr den Endkunden ist es ein attraktives Feature, das eigene Fahrzeug zu personalisie-ren. Ich glaube, der Trend besteht darin, bei der Innenraumbe-leuchtung mit Mehrfarben-LEDs die Personalisierung zu erhhen. Im Auenbereich wird das Fahrzeug mit seiner Umgebung inter-agieren, um den Fahrkomfort sowie die Sicherheit auf der Strae weiter zu erhhen. Das neue Beleuchtungssystem wird digitaler sein, und auch Software wird dabei eine Rolle spielen. Auf der

30 % Elektrofahrzeuge in 15 Jahren sind

realistisch.Christian Andr, Rohm Semiconductor

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InterviewerAlfred VollmerChefredakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK


Technologieseite werden kleinere LEDs, Laser und OLEDs auf den Markt kommen, um die Gehu-segren zu verringern und den Designtrend hin zu stylischeren Beleuchtungslsungen zu verein-fachen. Rohm liefert LED-Treiber und Matrix-LED-Treiber-ICs. Wir wollen ein wichtiger Player in diesem Applikationsbereich sein.

Welche Aktivitten hat Rohm im Bereich Automo-

tive-Connectivity?

Christian Andr: Die sichere Connectivity von V2V und V2X sind die grte Herausforderung im Bereich ADAS. Die Kooperation mit Providern und Infrastruktur-Anbietern ist wichtig, um die Safety- und Security-Aspekte zu beherrschen. Dies ist Teil unserer ADAS-Aktivitten.

Sie haben im Juni erstmals den 20. Fachkongress

Fortschritte in der Automobil-Elektronik in Ludwigsburg besucht.

Welchen Eindruck hatten Sie von der Veranstaltung?

Christian Andr: Der 20. Fachkongress Fortschritte in der Automo-bil-Elektronik war ein spannender Event, auf dem die fhrenden Persnlichkeiten der Branche die Herausforderungen und die Mglichkeiten der Zukunft besprechen. Ich werde den 21. Fach-kongress nicht verpassen.

Wir wollen die gesamten Schls-selschritte unserer Produkte von der Entwicklung bis

zum finalen Ferti-gungsschritt unter Kontrolle haben.

Christian Andr, Rohm Semiconductor

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Bussysteme/Protokolle Tools

Zeitsynchronisation in Automotive-Ethernet-NetzenVernetzung im Automobil realisieren

Damit sich Ethernet im Automobil auch fr zeitkritische Anwendungen nutzen lsst, sind einige Herausforderungen in Sachen Zeitsynchronisation zu meistern. Derzeitige Mg-lichkeiten und Grenzen der Ethernet-Vernetzung im Fahrzeug sowie knftige Lsungen und Verbesserungen beschreibt der folgende Beitrag. Autor: Dipl. Ing. (FH) Bernd Jesse

basieren auf den Standards Autosar 4.2.2, IEEE 802.1AS sowie IEEE 802.1AS-ref, die aus der IEEE Audio/Video Bridging Task Group hervorgegangen ist. Diese wurde inzwischen in Time Sensitive Networking Task Group umbenannt.

Das globale Autosar-ZeitkonzeptDas Konzept von Autosar 4.2.2 sieht einen statisch definierten Global Time Master (GTM) vor, der in der globalen Zeitdom-ne als Steuergert mit der hchsten Genauigkeit die Zeit fr das gesamte Netz-werk verteilt. Davon abgeleitete Sub-Zeit-domnen knnen sich ber verschiedene physikalische Medien hinweg erstrecken. Zum Verteilen der Zeit dienen Time Gate-ways, die die Zeit, ausgehend von jeweils einem Slave Port, ber einen oder mehre-re Master Ports zu den Endpunkten (Time Slaves) oder zu weiteren Time Gateways weitergeben (Bild 2). Dabei ist die synchro-

Ethernet hat sich in vielen Anwen-dungen der Automobilelektronik als Netzwerk zur Verbindung von Steuergerten fest etabliert. Anwendun-gen wie Fahrerassistenzsysteme (ADAS), die mit Kameras und Radar beziehungs-weise Sensoren zusammenarbeiten, der Bereich Audio- und Video-Streaming, Backbones zum Synchronisieren ver-schiedener physikalischer Domnen sowie das Thema Onboard Data Logging (Bild 1) stellen an das in ihnen eingesetz-te Ethernet-Netzwerk jedoch hohe Echt-zeitanforderungen. Auerdem sind die via Ethernet vernetzten Gerte auch mit anderen physikalischen Systemen, wie CAN und Flexray, zu synchronisieren.

Dem Kommunikationsstandard Ether-net, ursprnglich fr die Computerver-netzung und das Broumfeld entwickelt, fehlt historisch bedingt die fr viele tech-nische Anwendungen notwendige Echt-

zeitfhigkeit. Auf Switches basierende Ethernet-Topologien reduzieren zwar Kol-lisionen beim Netzzugriff, ein vollkom-men deterministisches Verhalten lsst sich alleine dadurch jedoch nicht realisieren. Insbesondere die sensible Aufgabe der Zeitsynchronisation erfordert entlang des

bertragungswegs lckenlose Informati-onen ber Laufzeiten und Latenzen, die in Switches und Gateways unvermeidlich entstehen.

Die wesentlichen Methoden zur Zeit-synchronisation im Automobilbereich

Autosar untersttzt Zeitsynchronisation ber CAN, Flexray

und Ethernet.Bernd Jesse, Vector Informatik

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nisierte Zeit um die Verweilzeit (Residence Time) in den Gateways zu korrigieren.

Ethernet-Steuergerte nach IEEE 802.1AS synchronisierenSeit Autosar 4.2.1 gibt es den Synchro-nized Time Base Manager (StbM), der jeweils busspezifische Zeitbasisgeber (Bus Provider Module) fr Flexray, CAN und Ethernet zur Laufzeitumgebung hin abs-trahiert und die Presentation Time fr die Applikation zur Verfgung stellt. Die einzelnen Protokolle fr den jeweiligen physikalischen Bus sind in den Bus-Pro-vidern implementiert, wobei der Ethernet-Bus-Provider das aus der IEEE 802.1 stam-mende generalized Precision Time Pro-tocol (gPTP) verwendet (Bild 3). Um dies in Einklang mit den im Automobil bli-chen Anwendungsfllen zu bringen, waren allerdings diverse Modifikationen, Erweiterungen oder teilweise auch Ein-schrnkungen im Rahmen von Autosar erforderlich.

Um die Unterschiede von Ethernet gegenber CAN und Flexray zu verdeut-lichen, ist es hilfreich, zunchst die wesentlichen Eigenschaften der CAN- und Flexray-Synchronisation zusammenzu-fassen. Beide Bussysteme verfgen ber 16 synchronisierte Zeitbasen und optional ber bis zu 16 statisch verbundene Offset-Zeitbasen. Beim CAN-Bus erfolgt die bertragung der Zeitinformation ber zwei Botschaften der Sekundenanteil in der ersten und der Nanosekundenanteil in der zweiten Botschaft. Deshalb bein-haltet die zweite Botschaft zustzlich eine berlauferkennung, um im Nanosekun-denbereich mgliche berlufe abzufan-gen. ber einen Time-Gateway-Synchronization-Status erkennt die Anwendung, ob sie synchron zur Subdo-main oder synchron zum globalen Zeit-master arbeitet. Daneben gibt es einen Sequence Counter Check und eine CRC-Prfung.

Der Einzug von Ethernet in moderne Fahrzeuge mit echtzeitfhigen Anwendungen verlangt von Entwicklern und Systemarchitekten eine neue Herangehensweise, da sich bisherige Konzepte nicht einfach auf Ethernet bertragen lassen und viele Systemfunktionen eine hochgenaue Syn-chronisation der Zeitbasen in den Steuergerten erfordern. Als wertvolle Hilfe in diesem Szenario gelten Entwicklungstools wie beispielsweise das Test-Tool CANoe sowie die Autosar-Basissoft-ware Microsar von Vector Informatik.

Eck-DatEn

Im Automobil weicht die Implementie-rung jedoch in etlichen Punkten von den Vorgaben gem IEEE ab. Whrend die IEEE-Spezifikation mancherlei dynami-sche Konfigurationen erlaubt, beispiels-weise hinsichtlich der Netztopologie oder des BMCA (Grand Master Auswahl), ist im Automobil vieles statisch vordefiniert. Nur so sind eindeutige Systembeschrei-bungen und optimierte Kommunikations-matrizen erreichbar. Weitere Abweichun-gen finden sich bei der Zeitstempelunter-sttzung in Soft- oder Hardware, den (fehlenden) Nutzerdaten oder der Not-wendigkeit, die Fahrzeuge aus Security-Grnden mit VLANs auszustatten.

Erweiterte Switch-Treiber liefern Port-InformationenEine entscheidende Hrde fr eine przise Zeitsynchronisation via Ethernet besteht derzeit Stand Autosar 4.2.2 noch in der beschrnkten Switch-Funktionalitt von Automotive-Ethernet. Die Switch-Treiber knnen die Port-Nummer der gerade emp-fangenen Botschaft nicht an die darber liegende Schicht weitergeben. Dies beein-trchtigt zum einen das port-spezifische Versenden von Sync-, Follow_Up- und Pdelay-Botschaften, und zum anderen wird der Pdelay-Mechanismus praktisch auer Kraft gesetzt. Da ein ausgehender Pdelay-Request hier zu mehreren Antworten (Pde-lay_Resp/Pdelay_Resp_Follow_Up) fhrt, lassen sich diese den einzelnen Kommu-nikationsports nicht mehr zuordnen. Das

Automobilspezifische gPTP-ImplementierungDie Standardmethode zur Zeitsynchroni-sation in einem auf Switches basierenden Ethernet-Netzwerk ist im Standard IEEE 802.1AS beschrieben und umfasst folgen-de drei Kernverfahren:

Verteilung der synchronisierten Zeit (Sync/Follow_Up),

Messung der Botschaftslaufzeit (Pdelay) und

Best Master Clock Algorithmus (BMCA).Verantwortlich fr die eigentliche Syn-chronisation ist ein zweistufiges Verfah-ren, bestehend aus einer Sync- sowie einer Follow_Up-Botschaft. Beim Pdelay, han-delt es sich um ein spezielles Protokoll zum Messen der Botschaftslaufzeit zwischen zwei Ports. Auerdem knnen Steuerge-rte mithilfe des Pdelay detektieren, ob sie Teil eines Netzwerks mit Zeitsynchroni-sation (Time-Aware-System) sind. ber den Best-Master-Clock-Algorithmus ermitteln Netzknoten, vorzugsweise in dynamisch aufgebauten Netzen, das Gert mit der besten Systemzeit und erheben es zum Grand Master.

Bild 2: Das Global-Time-Konzept in Autosar ist fr die Bussysteme CAN, FlexRay und Ethernet spezifiziert.

TG: Time gatewayTM: Time masterTS: Time slave Time subdomain


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AutorDipl. Ing. (FH) Bernd JesseSenior Produktmanager im Bereich Embedded Software bei Vector In-formatik fr die Ethernet-AVB/TSN-Lsung. Er betreut aktiv das Global Time Konzept in Autosar.


Pdelay liefert somit keine verwertbaren Informationen. Desweiteren erlauben die Switches in der aktuellen Spezifikation kein (separates) port-spezifisches Time Stamping. Da sich die Verzgerungen in den Switches nicht bestimmen lassen, ist keine przise Zeitkorrektur gegeben. Auto-sar 4.3 wird die Situation entspannen und mehr Untersttzung fr IEEE-802.1AS-Funktionen bringen. Vom Switch-Treiber ber den Ethernet-Treiber bis zu den Basissoftwarekomponenten werden durchgehend port-spezifische Switch-Informationen untersttzt, so dass die bentigten Ein- und Ausgangsstempel dann verfgbar sind.

Nutzerdaten: Das Salz in der SuppeBeim Anwenden der IEEE 802.1AS im Automobil gibt es noch an einigen weite-ren Stellen Handlungsbedarf. Dazu zh-len Themen wie (OEM-spezifische) Nut-zerdaten, die Untersttzung mehrerer Zeitdomnen oder Redundanz- und Back-up-Strategien. Als Nutzerdaten sind zustzliche Informationen in den Follow_Up-Botschaften zu verstehen, die der Standard nicht abdeckt, die aber fr eine spezielle Anwendung oder Funktionalitt unverzichtbar sind beispielsweise Debugging-Informationen und erweiter-te Statusinformationen. Die Lsung besteht darin, in den gPTP-Botschaften weitere Informationen in einem Autosar-spezifischen TLV-Feld (Type Length Value) unterzubringen. Die Time Slaves wrden dann, abhngig von ihrer Konfi-guration, dieses Feld auswerten oder nicht.

Mangelware ZeitdomnenDie IEEE 802.1AS stellt derzeit nur eine Zeitdomne bereit. Automotive-Anwen-dungen bentigen jedoch deutlich mehr

FazitDer Standard IEEE 802.1AS liefert fr Ethernet eine gute Referenz zur Zeitsyn-chronisation und erffnet bei entspre-chender Implementierung auch im Info-tainment-Bereich die Nutzung des gPTP-Protokolls nach IEEE-Standard. Beim kommenden TSN-Standard werden spr-bar mehr Automotive-Anforderungen bercksichtigt. Derzeit ist noch nicht ersichtlich, wie umfassend die Neuerun-gen letztlich sein werden. In jedem Fall ergnzen sich IEEE und Autosar und bewegen sich aufeinander zu. Bedingt durch unterschiedliche Freigabezyklen wird dies jedoch noch geraume Zeit in Anspruch nehmen.

Wichtig fr Systemarchitekten, Entwick-ler und Zulieferer ist, ihre Ethernet-Pro-jekte zgig vorantreiben zu knnen. Dabei sind Entwicklungstools eine wertvolle Hil-fe, beispielsweise das Test-Tool CANoe sowie die Autosar-Basissoftware Microsar von Vector Informatik, die unter anderem auch fr spezielle Ethernet-Hardware ver-fgbar ist. Die Produkte untersttzen wahlweise eine Zeitsynchronisation mit gPTP nach Autosar oder gPTP nach IEEE. Darber hinaus gibt es auch Funktionen und Software-Lsungen, die die synchro-nisierte Zeit zum Beispiel fr Audio/Video-Streaming verwenden. (hb) n

Bild 3: Vereinfachte Darstellung der Autosar-Softwarearchitektur fr das Global-Time-Konzept.

Bild 4: Erhhung der Robustheit fr Safety- und Security-Anwendungen durch Redundanz- und Backup-Konzepte fr den Global Time Master.

Zeitdomnen, etwa fr die UTC-Zeit, die GPS-Zeit, zur Auswertung sensorspezi-fischer Signale und dergleichen. Deswegen muss die bereits existierende Domain Number im gPTP Message Header fr Werte grer Null freigegeben werden. Denn aktuell ist nach IEEE 802.1AS ledig-lich die 0 als Domain Number erlaubt, alles andere wird von den Knoten igno-riert. Als Erweiterung der IEEE 802.1AS ist in der aktuellen TSN-Spezifikation (IEEE 802.1AS-ref) zwar mindestens noch eine weitere Zeitdomne eingeplant, das reicht aber fr den Bedarf im Automobil nicht aus. Als Lsung bietet Autosar die Mglichkeit, weitere Zeitdomnen zu defi-nieren.

Backup Master fr ausfallsichere SynchronisationBei knftigen Fahrzeugarchitekturen und Autosar-Versionen rcken berlegungen hinsichtlich Safety und Security immer mehr in den Fokus. Dies fhrt schnell zu der Frage nach einem Backup Master oder allgemein nach Redundanzkonzepten, falls der statisch definierte und einzige Zeitgeber (Global Time Master) einmal ausfllt (Bild 4). Daher bedarf es mindes-tens eines zweiten Zeitgebers, der als Backup Master stets mitluft. Der Best-Master-Clock-Algorithmus in der jetzigen Form scheint hierfr keine Lsung zu sein. Er ist relativ langsam und arbeitet auf der Basis der Timeout-Erkennung, so dass Steuergerte mglicherweise schon in den Zustand des Synchronisations-Timeouts geraten, den es eigentlich zu vermeiden gilt. Vielmehr mssten sich die Master gegenseitig ersetzen, bevor ein Synchro-nisations-Timeout stattfindet. Diese und zahlreiche weitere Fragen werden weiter-hin fr reichlich Diskussionsstoff in den Standardisierungsgremien sorgen.

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Digitale VerkehrssicherheitSchutz vor Hackern beim autonomen Fahren

Vollkommen autonom fahrende Fahrzeuge sollen bereits in wenigen Jahren auf unseren Straen unterwegs sein. Die dazu notwendige Vernetzung erfordert eine neue Dimension der digitalen Absicherung. Autor: Lars Reger

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Bussysteme/Protokolle Security

Staffelung der SicherheitskomponentenDie meisten Hackerangriffe auf Fahrzeuge laufen nach klaren Schritten ab. Als erstes suchen Angreifer in der Regel nach einer Schwachstelle in einem System mit Fern-zugriff. Wenn sich ein Angreifer dann bei-spielsweise Zugriff zur Telematikeinheit eines Autos verschafft hat, versucht er von dort auf andere vernetzte Komponenten zuzugreifen. Der Diebstahl von personen-bezogenen Daten oder die Erstellung eines Bewegungsprofils sind dabei nur ein Teil der Probleme. Gelingt es einem Angreifer etwa die Kontrolle ber eine ECU fr die Bremsen, die Motorensteuerung oder den Tempomat zu bernehmen, wird die reale Gefahr fr die Verkehrsteilnehmer und die Brisanz einer Attacke berdeutlich. Ent-sprechend sind bei der Entwicklung einer elektronischen Fahrzeuginfrastruktur alle denkbaren Bedrohungen einschlielich ihres potenziellen Schadens sowie die tat-schliche Verwundbarkeit eines IT-Bau-

Die enorme Datenmenge, die in autonom fahrenden Fahrzeugen knftig zu verarbeiten ist, er-fordert nicht nur eine weitgehende Integration aller Systeme, sondern auch neue Sicherheits-konzepte zum Schutz gegen Fehlfunktionen aber auch zur Abwehr von Cyber-Angriffen. NXP hat hierfr ein leistungsfhiges Breitband-Netzwerk entwickelt, das alle bisherigen Netzwerkproto-kolle im Fahrzeug ersetzt und als Automotive Ethernet den knftigen Standard definiert.

Eck-DatEn

Mit den immer zahlreicheren und mit der Fahrumgebung ver-bundenen Unterhaltungsmg-lichkeiten und Sicherheitssystemen in einem Kfz steigen auch die Anforderun-gen an die schnelle Verarbeitung der wachsenden Datenmengen. Aber Rund-um-Radarerfassung, permanente V2X-Kommunikation, Premium Infotainment, ADAS und Co. erhhen nicht nur das Da - tenaufkommen. Parallel zu den gestiege-nen Leistungsanforderungen wird durch die dauerhafte Vernetzung vieler unter-schiedlicher Komponenten untereinander und mit der Verkehrsinfrastruktur gleich-zeitig der Schutz der gesamten Fahrzeug-IT vor Cyber-Attacken immer wichtiger.

Gestiegene SicherheitsanforderungenDas vollstndig autonom fahrende Auto-mobil wird zunehmend Realitt. Sobald die technischen Voraussetzungen bei der hierfr notwendigen System-Hardware (CPU, GPU und Memory-Module) und der Verkehrsinfrastruktur erfllt sind, sind entsprechende Fahrzeuge sogar binnen weniger Jahre in der Massenfertigung mglich. Die dazu ntige Integration einer Vielzahl von Infotainment- und anderer mobiler Dienstleistungen sowie die inter-aktive Kommunikation mit anderen Fahr-

zeugen und der jeweiligen Umgebung (V2X) definiert im Prinzip die Autoindus-trie neu. Da hierbei pro Fahrzeug zuknf-tig teilweise Hunderte von einzelnen Nachrichten pro Sekunde zu verarbeiten sind, ist eine drastische Erhhung des bis-herigen Leistungsniveaus der Datenver-arbeitung und der Sicherheitsinfrastruktur der einzelnen Automobile erforderlich.

In Zukunft mssen OEMs ihre vernetz-ten autonomen Fahrzeuge aber nicht nur mit allen denkbaren technischen Mglich-keiten und Annehmlichkeiten ausstatten, sondern sie gleichzeitig auf einer Vielzahl von Sicherheitsebenen und in den jeweili-gen IT-Komponenten vor Cyber-Angriffen schtzen. Hier kommen zunehmend L - sungen aus IT und Telekommunikation ins Spiel, die fr den Automobilsektor relativ neu sind. Zu diesen neuen Technologien gehren auch der Einsatz von mehrstufigen Firewalls, Verschlsselungs- und Authen-tifizierungsverfahren sowie sichere Soft-ware-Updates ber das Internet.

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Bussysteme/Protokolle Security


steins gegenber einer Attacke zu beden-ken. Da Hacker immer nach Schwachstel-len suchen, mssen alle Bereiche gleich gut gesichert sein, um keine ungesicherten Hintertren offen zu lassen. Nach erfolg-ter Schwachstellenanalyse sind sinnvolle Gegenmanahmen und deren Implemen-tierung zu definieren. Dies ergibt einen Plan auf Systemebene, um Risiken zu eli-minieren. Bei der strukturierten Evaluie-rung gngiger Bedrohungen helfen stan-dardisierte Methoden wie beispielsweise das STRIDE-System von Microsoft.

Zu den bewhrten Verteidigungsmecha-nismen in vernetzten Fahrzeugen gehrt es, verschiedene mehrstufige Sicherheits-technologien und -techniken zu nutzen, um zu verhindern, dass Einzellsungen berlistet oder umgangen werden. Gleich-zeitig erfolgt der Schutz der gesamten Con-nectivity- und IT-Infrastruktur autonom fahrender Fahrzeuge auf mehreren Ebenen und mit hinter- und nebeneinander arbei-tenden Sicherheitslsungen. Im obigen Beispiel msste man etwa nicht nur das Telematikmodul gegen den Angriff abschir-men, sondern auch die verbundenen Ein-zelkomponenten der Fahrzeug-IT htten einen separaten Schutzschild bentigt. Dies geschieht beispielsweise, indem man sys-temkritische ECUs von nicht sicherheits-relevanten Einheiten isoliert betreibt und die jeweiligen Netzwerke des Autos durch ein Gateway mit Firewalls schtzt.

Externe SchnittstellenPhysikalische Schnittstellen wie etwa der Anschluss eines Diagnosegerts sind zwar der einfachste Weg in das digitale Herz eines Autos, aber gleichzeitig aufgrund ihrer Platzierung im Fahrzeuginneren relativ gut vor unbefugten Zugriffen geschtzt. Zudem ist die Diagnoseschnitt-stelle eines Fahrzeugs nur manuell lokal erreichbar, und es lassen sich keine Atta-cken auf ganze Fahrzeugflotten durch-fhren. Fr voll autonomes Fahren ist jedoch zuknftig die Verknpfung der Automobile mittels externer, drahtloser Schnittstellen mit der relevanten Verkehrs-infrastruktur, anderen Verkehrsteilneh-mern und der Cloud erforderlich. Der Fokus der meisten Hackerangriffe und damit das grte Risiko fr vernetzte Fahr-zeuge liegen daher in der wachsenden Anzahl an drahtlosen externen Kommu-

dafr vorgesehene Kommunikationspart-ner miteinander verbunden werden. V2X-Kommunikationslsungen von NXP nut-zen all diese Techniken. So ist in der IEEE 802.11p bereits eine entsprechend leis-tungsfhige drahtlose Kommunikations-umgebung fr Fahrzeugumgebungen standardisiert, die ab 2017 in Serienfahr-zeugen verfgbar sein wird.

Details rund um das fahrzeuginterne Netzwerk, die erforderlichen Steuerger-te, Firmware-Management und Patches sowie Schlsselverwaltung und variable Kryptografie finden Sie zusammen mit einem Fazit in der Langversion dieses Bei-trags per infoDIREKT. (pet) n

AutorLars RegerCTO Automotive bei NXP Semiconductors.


nikationskanlen. Werden diese kompro-mittiert, knnen digitale Angreifer die internen Systeme eines Autos auch aus der Ferne attackieren und sorgen so fr eine ganz neue Bedrohungslage. Autoherstel-ler mssen daher, im Gegensatz zu frher, bei der Absicherung ihrer Fahrzeuge erheblich weiter planen als nur bis zum physischen Schutz der Karosserie.

Zur ganzheitlichen Absicherung auto-nomer Fahrzeuge muss man insbesondere die externen Schnittstellen schtzen. Hier-zu ist es auch notwendig, alle offenen Kom-munikationswege durch eine dynamische PKI-Verschlsselung gegen Missbrauch zu sichern. Gleichzeitig muss man auch die Manipulation von Datenbestnden oder Befehlen verhindern. Dies geschieht durch Authentifizierung der Integritt aller ber-tragenen Daten und Kommandos. Um unerlaubte Zugriffe bestmglich auszu-schlieen, mssen sich auch alle mitein-ander verbundenen Endgerte gegenseitig verifizieren. Dies stellt sicher, dass nur

Mithilfe von V2X-Tech-nologien knnen Fahr-zeuge Warnmeldungen empfangen.

Die V2X-Technologie hilft, Staus und Still-stand zu vermeiden.

ber die V2X-Kommu-nikationslsung tau-schen Fahrzeuge Daten untereinander und mit der Infrastruktur aus.

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Bussysteme/Protokolle Connectivity


Alles mit einer Antenne abdeckenSharkfin-Systemarchitektur fr BLE, WLAN, AM, FM, DAB, GPS und GSM

Wie sieht die Antennen-Systemarchitektur der Zukunft aus? Wie und in welchem Format gelangen die Signale und Inhalte zur Headunit? Dieser Beitrag beschreibt einen Ansatz auf Basis der Smart-Antenna genannten An-tenne mit integriertem Steuergert. Autoren: Dipl.-Ing. (FH) Steffen Lang, MBA

Trend 1: Bluetooth Low EnergyBluetooth Low Energy (BLE) arbeitet im Bereich 2,4 GHz und ist eine Erweiterung des bekannten Bluetooth-Standards, der bereits heute in vielen Fahrzeugen zum Freisprechen genutzt wird. Die strom- und kostensparende Variante BLE kommt oftmals bei den Wearables genannten Consumer-Produkten zum Einsatz, ist aber technisch auch fr hohe Reichweiten von ber 100 m ausgelegt. Deshalb sind Anwendungsmglichkeiten wie BLE-basierte Funk-schlssel oder gleich die Nutzung des Smartphones als Schlssel in naher Zukunft zu erwarten. Im Gegensatz zur Telefonie mit Bluetooth Classic (Hands-Free-Profile) befindet sich dann jedoch die Funkstrecke auerhalb des Innenraums. Ein entsprechendes BLE-Antennensystem mit Transceiver muss zustzlich ins Fahr-zeug integriert werden. Dabei ist die Positionierung eines solchen Systems wichtig fr die maximale Reichweite.

Trend 2: WLAN zur AuenweltIn Ballungsgebieten und auf dem Land und bei Tempo 140 mch-ten Fahrzeuginsassen inzwischen problemlos im Web surfen. Bereits heute bieten einige Automobilhersteller einen eigenen WLAN-Hotspot beim Erwerb eines Neuwagens mit an. BMW installiert einen solchen Hotspot zum Beispiel ber einen Snap-

Im Gegensatz zu bisherigen Architekturen fhrt die Smart-Antenna zwei Funktions-gruppen zusammen: zum einen die Sende- und Empfangstechnik (die Antennen sowie gegebenenfalls Verstrker) und zum ande-ren die elektronische Weiterverarbeitung der Signale. Die Smart-Antenna enthlt so-wohl eine typische Dachantenne im Hai-fischflossen-Design (Sharkfin) als auch ein Steuergert, das sich unmittelbar unter der Dachantenne befindet. Diese ECU verarbei-tet die empfangenen Signale von Diensten wie AM/FM/DAB-Radio, Mobilfunk, WLAN, GPS, Bluetooth oder Digital-TV direkt weiter.

Eck-DAtEn

Viele Autofahrer werden die Frage, ob noch gengend Treibstoff im Tank ist, in naher Zukunft mit einem kur-zen Blick auf ihre Smartwatch klren knnen. So soll etwa fr die neue Mercedes-Benz C- und S-Klasse noch in die-sem Jahr eine App verfgbar sein, die dem Fahrer nicht nur eine vollstndige Tr-zu-Tr-Navigation ermglicht, sondern auch Informationen zum Tankfllstand oder zu Wartungsintervallen bereitstellt. Was der Fahrer jedoch nicht sieht, ist die Komplexitt im Hintergrund: Je mehr Funktionen fr die Insassen verfgbar sein sollen, desto mehr Elektronik und Software sind im Fahr-zeug integriert. In Modellen der Oberklasse kann man bereits 80 bis 100 ECUs vorfinden, die zudem auf verschiedene Arten mit-einander kommunizieren.

Entsprechend aufwendig und durchdacht mssen die Archi-tekturen solcher Infotainment-Systeme sein. Um mit neu auf-kommenden Technologien die Komplexitt nicht weiter zu erh-hen sondern sogar zu reduzieren, sollten sich Automobilherstel-ler mit Alternativen zur bisher verwendeten Infotainment-Sys-temarchitektur auseinandersetzen und tradierte Strukturen mglicherweise radikal verndern. Im Speziellen sind drei Tech-nologien zu erkennen, die Einzug in das Automobil halten und neue Herausforderungen mit sich bringen.

Haube

Steuergert (Transceiver, Tuner)

Stromversorgung, CAN etc.

Ethernet/MOST

Bluetooth Antenne

Interne Antennen

Anschluss fr externe Antennen

Aufbau der Smart-Antenna im berblick.

Bild: Hirschmann Car Communication

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Bussysteme/Protokolle Connectivity


AutorenDipl.-Ing. (FH) Steffen Lang , MBALeiter des Produkt Managements bei der Hirschmann Car Communication GmbH in Neckartenzlingen.


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in-Adapter in der Mittelarmlehne, ber den bis zu acht Endgerte gleichzeitig per LTE-Verbindung Internetzugang erhalten. Den-noch ist diese Zugangsart eine recht kostspielige Angelegenheit.

Fr grere Datenmengen ist es sinnvoll, das Auto mit einem bestehenden WLAN zu verbinden, zum Beispiel mit dem Netz zu Hause. Auch hier ndern sich die Anforderungen an das Antennensystem von einem fahrzeuginternen WLAN zu einem nach auen gerichteten Netz. Derartige stabile breitbandige Internetverbindungen werden zuknftig Software-Updates fr die gesamte Fahrzeugelektronik ermglichen. Bei WLAN geht es um Frequenzen in den Bereichen 2,4 GHz und 5 GHz.

Trend 3: Car-to-x KommunikationFr die direkte Kommunikation von Autos im Sinne einer Car-to-x-Kommunikation, also auch mit ihrer Umgebung, wurde der Standard 802.11p spezifiziert, dessen Frequenzband bei 5,9 GHz liegt. Der Standard stellt kurze Netzzugangszeiten sicher und verhindert lange Verzgerungen in der Kommunikation mit ande-ren Autos oder Gegenstnden in der Verkehrsinfrastruktur. In den USA steht eine verpflichtende Einfhrung durch den Gesetz-geber unmittelbar bevor, was die Wahrscheinlichkeit auf serien-mig ausgestattete Kraftfahrzeuge mit 802.11p deutlich erhht.

Gegenentwurf zu konventionellen Infotainment-SystemarchitekturenViele Infotainment-Systeme bieten mit ihren stark verteilten Archi-tekturen nicht die optimalen Voraussetzungen fr die zuvor erwhnten Technologietrends. Einen beispielhaften Lsungsan-satz bietet die Smart-Antenna, die im Gegensatz zu bisherigen Architekturen zwei Funktionsgruppen zusammenfhrt: zum einen die Sende- und Empfangstechnik, sprich Antennen plus gegebenenfalls Verstrker und zum anderen die elektronische Weiterverarbeitung der Signale.

Im Kern baut die Smart-Antenna auf einer typischen Dachan-tenne im Haifischflossen-Design (Sharkfin) auf. Diese wird um eine ECU erweitert, die sich unmittelbar unter der Dachantenne befindet. Diese ECU verarbeitet die empfangenen Signale von Diensten wie AM/FM/DAB-Radio, Mobilfunk, WLAN, GPS, Blu-etooth oder Digital-TV direkt weiter. Das umfasst Tuning, Demo-dulation und Decodierung von Daten sowie das Handling der unteren Schichten von Kommunikationsprotokollen. Mit diesem Aufbau bildet die Smart-Antenna eine neue Einheit aus Tuner, Transceiver und Antennen. Ihre Konzeption veranschaulicht, wie sich neue Entwicklungstrends adaptieren lassen, whrend gleich-zeitig Komplexitt und Materialaufwand sinken knnen.

Distanzverkrzung bei analogen HF-SignalenDie Smart-Antenna verringert die Distanzen, die analoge HF-Signale im Fahrzeug zwischen Antenne und Empfangsgert zurcklegen. Weniger Verluste auf krzeren Leitungen und gege-benfalls weniger HF-Steckverbindungen sorgen fr einen bes-seren Signal-Rausch-Abstand, was in Summe einen besseren Empfang beim Telefonieren, Radiohren, Navigieren oder Fern-sehen ergibt. Die unmittelbare Signalverarbeitung und die Posi-tion am Fahrzeugdach ermglichen dabei den Empfang von GHz-Signalen fr WLAN- und Bluetooth-Verbindungen.

Integration unterschiedlicher FunkdiensteMobilfunkstandards (GSM, UMTS, LTE) und Navigationsdiens-te (GPS, GLONASS, Galileo, Beidou) kombiniert die Smart-Antenna-Systemarchitektur mit Rundfunk (AM/FM, DAB, Siri-us XM), Keyless-Entry (Bluetooth LE) sowie Car-to-X (802.11p) an einer Stelle und bereitet die Signale sowie die Daten zentral auf. ber eine speziell definierte Schnittstelle knnen die ande-ren Einheiten im Fahrzeug somit die Gesamtheit dieser Funk-dienste, etwa von einer Headunit aus, direkt und einheitlich nutzen. Da nicht alle genannten Dienste stets in jedem Fahrzeug gefordert sind, achteten die Entwickler beim Design der Smart-Antenna auf Skalierbarkeit. Somit sind viele Ausstattungs-Vari-anten mit ein und derselben Plattform realisierbar.

Ein groes Problem dabei ist der ziemlich knapp bemessene Bauraum innerhalb einer Sharkfin-Antenne, aber auch dieses Problem lie sich mittlerweile lsen. Gleichzeitig macht der Leis-tungstransfer von Teilen der Headunit ins Smart-Antenna-Sys-tem die Headunit unabhngig von Funkstandards. (av)

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Nutzfahrzeug-Elektronik Autonomes Fahren

Autonom fahrende TrucksPlatooning fr die Strae und selbstfahrende Baumaschinen

Zwar ist es noch ein weiter Weg, bis die ersten Lkw per Platooning quasi mit einer elektronisch gekoppelten Deichsel im Regelbetrieb auf den Straen unterwegs sein werden, aber die ersten Schritte sind gemacht, und auch die Roadmap steht. In diesem Beitrag finden Sie aber auch Infos ber den Prototypen eines unter- und berirdisch autonom fahrenden Offroad-Lkw. Autor: Alfred Vollmer

NXP Semiconductors und DAF Trucks demonstrierten erfolgreich Technologien fr automatisiertes Fahren mit Lkw. Die Aktion fand im Rahmen der European Truck Platooning Challenge statt, einer Veranstaltung des nie-derlndischen Ministeriums fr Infrastruktur und Umwelt, bei der elektronisch gekoppelte Lkw-Kolonnen (Platoons) von ver-schiedenen europischen Stdten aus ber ffentliche Straen nach Rotterdam in den Niederlanden fahren. Ziel des Wettbe-werbs ist es, die wirtschaftlichen sowie verkehrs- und sicher-heitstechnischen Vorteile des autonomen Platoonings aufzuzei-gen und damit die Umsetzung zu beschleunigen. Zudem geht es um die Schaffung der erforderlichen gesetzlichen Grundlagen und die Vereinheitlichung der intelligenten Verkehrssysteme (Intelligent Transportation Systems; ITS) in Europa. Die aktuell geltenden Regeln und gesetzlichen Bestimmungen zu Geschwin-digkeiten und Sicherheitsabstnden variieren derzeit noch zwi-schen den einzelnen Lndern.

Die prsentierte automatisierte Lkw-Kolonne ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit von NXP, DAF, TNO und Ricardo unter dem Namen Ecotwin. Herzstck der Ecotwin-Technologie ist die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationslsung (V2V) Roadlink von NXP. Unter Verwendung des drahtlosen Kommunikations-standards IEEE802.11p in Verbindung mit der NXP-Radartech-

nologie ermglicht sie den sicheren Echtzeitdatenaustausch zwi-schen den Lkw der Kolonne sowie das automatische Bremsen und Beschleunigen im Einklang mit dem Fhrungsfahrzeug. Die hohe Kommunikations- und Reaktionsgeschwindigkeit der Roadlink-Technologie erlaubt nach Angaben von Torsten Lehmann, Leiter des Bereichs Car Entertainment und Fahrerassistenzsysteme bei NXP, extrem kurze Abstnde und ein vollstndig synchronisier-tes Fahren innerhalb der Kolonne. Zur Demonstration des syn-chronen Beschleunigungs- und Bremsverhaltens ist der geplan-te Abstand auf 0,5 s festgelegt, was bei einer Fahrgeschwindigkeit von 80 km/h einem Abstand von nur etwa 10 m entspricht. Die Reaktionszeit des nachfolgenden Lkw in der Kolonne ist rund 25 Mal krzer als die durchschnittliche menschliche Reaktionszeit von 1 s in Gefahrensituationen ein entscheidender Vorteil.

Verbaut ist das Roadlink-Kommunikationssystem im Rck-spiegel der DAF-Lkw. Durch den redundanten Aufbau mit vier Kommunikationskanlen ist ein extrem zuverlssiger Datenaus-tausch gewhrleistet, betont Torsten Lehmann. Zustzlich zu den automatisierten Fahrbefehlen bietet das V2V-System Echt-zeitkommunikation zwischen den beiden Fahrzeugen per Video sowie eine bidirektionale Audioverbindung. Darber hinaus streamt das Fhrungsfahrzeug alles, was es sieht auch den Fahrern der Folgefahrzeuge auf den Bildschirm und ermglicht

Automatisiertes Fahren mit Lkw im Rahmen der European Truck Platooning Challenge.

Bild:

NXP/

DAF

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Nutzfahrzeug-Elektronik Autonomes Fahren

ihnen so einen freien Blick auf die Strae vor der Kolonne. Natr-lich ist noch einiges an Entwicklungsarbeit erforderlich, bevor wir Platooning als neue Technologie zur Marktreife bringen knnen, erklrt Ron Borsboom , Vorstandsmitglied von DAF Trucks und verantwortlich fr die Produktentwicklung. Dieser Prozess wird definitiv nicht vor 2020 abgeschlossen sein. Es sind noch einige Dinge hinsichtlich der Rechtsprechung, Haftung und Akzeptanz zu klren.

Roadlink fr V2x mit TrucksNXPs Technologien fr Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2V) sowie fr Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation (V2I) helfen Fahrzeugen dabei, sich mit anderen Fahrzeugen in ihrer Nhe automatisch ber Geschwindigkeit, Position und Richtung auszutauschen und ermglichen Fahrzeugen und Infrastruktur die gegenseitige bermittlung von Verkehrsdaten oder Gefahren wie rtliche Geschwindigkeitsbegrenzungen, Verkehrssignale und Baustellenwarnungen. Hierdurch lassen sich eine deutliche Verbesserung des Verkehrsflusses und eine erhebliche Verringe-rung der Unfallzahlen, des Kraftstoffverbrauchs und des Schad-stoffausstoes erreichen. Bei der Entwicklung von V2x-Techno-logien arbeitet NXP mit verschiedenen Unternehmen der Branche zusammen, darunter Siemens , Harman , Delphi und Cohda Wirel-ess . Roadlink wird ab diesem Jahr als Bestandteil der V2X-Platt-form von Delphi in Serienfahrzeuge integriert.

Selbstfahrender Offroad-Lkw Volvo forscht seit Jahren im Bereich autonome Fahrzeuge und hat aus vielen Forschungs- und Entwicklungsprojekten jetzt eine Lsung entwickelt, mit der das Unternehmen die Minenindustrie sowie den Bergbau revolutionieren und die Transportindustrie in ein neues Zeitalter begleiten mchte. Beim Einsatz der Trans-portlsung knnen Kunden die Produktivitt steigern und zugleich von einer hheren Sicherheit und einem geringeren Treibstoff-verbrauch profitieren, erklrt Torbjrn Holmstrm , Mitglied von

Volvos Group Executive Board und Chief Technology Officer.Bei dem im Rahmen des Forschungsprojekts von der Volvo

Group und Saab ber seine Tochterfirma Combitech entwi-ckelten vollstndig selbstfahrenden Lkw handelt es sich um ein voll ausgestattetes Baufahrzeug, das sowohl ober- als auch unter-irdisch komplett autonom und vllig ohne Ruhepausen navigiert und arbeitet.

ber Sensoren sowie mit GPS-Technologie erfasst das Nutz-fahrzeug kontinuierlich alle Gegebenheiten in seiner Umgebung und umfhrt feste und bewegliche Hindernisse. Dabei sammelt das Fahrzeug Daten ber sein Transportsystem, um seine Fahr-strecke sowie die Verkehrssicherheit zu verbessern. Der Lkw bentigt keine manuelle Kontrolle; er ist vielmehr Bestandteil der kompletten Transportlsung des Kunden, die den gesamten Produktionsprozess steuert.

AutorAlfred VollmerChefredakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK


Der komplett selbstfahrende Lkw braucht keine Pausen und kann ohne Er-mdungserscheinungen rund um die Uhr arbeiten.

Bild:

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Nutzfahrzeug-Elektronik Systeme


Verbesserung der Fahrzeugsicherheit360-Grad-Rundumsicht im Auto und im Nutzfahrzeug

Mobile 360-Surround-View-Systeme erhhen die Fahrzeugsicherheit durch die verbesserte Sicht des Fahrers beim Abbiegen sowie beim Parken auf engen Flchen und beim Rckwrtsfahren. Zudem beseitigen sie tote Winkel, die sich blicherweise bei der Verwendung konventioneller 2D-Videoberwachungstechnologien kaum vermeiden lassen. Autor: Michael Fox

sowie WLAN, Bluetooth, 4G, GPS und Mglichkeiten fr die GPIO-Unterstt-zung, bietet das System auch eine prob-lemlose Konnektivitt mit externen Peri-pheriegerten. Zustzlich sorgen die inter-nen Speichermglichkeiten dafr, dass sich das Videomaterial lokal im System speichern lsst.

Software-FrameworkDas Software-Framework des Mobile360-Surround-View-Systems wurde auf einer individuellen integrierten Plattform ent-wickelt, die VIAs Mobile360-API (Appli-cation Programming Interface) nutzt. Das Framework untersttzt fortschrittliche Grafiken und Video-Engine-Verarbei-tungsfunktionen, einschlielich Kalibrie-rung, Zuschnitt, Verschnittkorrektur bei

Die technischen Schlsselfunktionen und Fhigkeiten des mobilen 360-Surround-View-Systems von VIA bietenvielfltige Anwendungsszenarien und Mglichkeiten, um Kosten zu sparen und die Produktivitt sowie Effizienz einer Fahrzeugflotte zu steigern.

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Betreibern von Nutzfahrzeugflotten bieten sich durch den Einsatz einer hochintegrierten und skalierbaren Lsung zur Umsetzung einer leistungsf-higen 360-Videoberwachung zahlrei-che Vorteile. VIA Technologies hat mit seinem Mobile-360-Surround-View-Sys-tem eine energiesparende und wider-standsfhige Lsung entworfen, die fr den Betrieb im Fahrzeuginnenraum opti-miert ist.

Das System beinhaltet ein Software-Framework auf Android-Basis mit integ-rierter Kalibrierung und Anwendungen fr die 360-Videowiedergabe in Echtzeit sowie die Untersttzung von bis zu acht Videokameras mit hoher Auflsung. Es bietet nicht nur eine Vielzahl an Konfigu-rationsmglichkeiten fr verschiedene Fahrzeugmodelle und -gren, sondern lsst sich auch einfach personalisieren, um speziel len Nutzungsanforderungen gerecht zu werden. Durch seine NVR-Funktionen (Network Video Recorder) kann man das System auch fr die Auf-nahme und Speicherung von Unfallbil-dern, Sicherheitsversten und anderen Verkehrsereignissen verwenden. Das Sys-tem nutzt VIAs Multi-Stitch-Technologie,

um bis zu sechs Kameraaufnahmen spon-tan miteinander zu kombinieren und in Echtzeit einen umfassenden Rundum-Blick um das Fahrzeug zu erstellen, den man vor Ort oder auch Remote betrachten kann. Mit ihren 3D-Bildgebungsalgorith-men gewhrleistet die Technologie nicht nur scharfe Panoramabilder, sondern untersttzt auch die dynamische, multi-direktionale Rundum-berwachung des Fahrzeugs mit zahlreichen einfach zu kon-figurierenden Perspektiven einschlielich Vogelperspektive, Frontansicht, Rckan-sicht und Seitenansicht. Das System besteht aus den vier Hauptkomponenten Hardware, Software-Framework, Trans-former Utility Tool und den Kamera-Kon-figurationsmglichkeiten.

System-HardwareUm den starken Belastungen im Straen-einsatz standzuhalten, erhielt das Mobile-360-Surround-View-System ein wider-standsfhiges Gehuse, eine erweiterte Temperaturuntersttzung sowie einen flexiblen Spannungseingang. Dank seiner unterschiedlichen I/O- und Netzwerk-funktionen, einschlielich USB-2.0-, CAN-Bus- und Gigabit-Ethernet-Ports

360-Rundumsicht-Systeme vermeiden tote Winkel und erhhen die Sicherheit.

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Halbleiter für die Branche · 48-V-Mild-Hybrid von Delphi ... Komplett-PDF jeder Druckausgabe...

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