Mit Edge-Processing-Technologie, die Echtzeitdaten aus dem ganzen Fahrzeug und einen sicheren Zugriff auf die Cloud bietet, können OEMs ihre Produkte verbessern, Wartungsprozesse rationalisieren, Kosten senken und neue Funktionen einführen. Lars Reger, Chief Technology Officer bei NXP, erläutert das Potenzial digitaler Zwillinge für die Wertschöpfung während des gesamten Fahrzeuglebenszyklus.
Intelligente vernetzte Fahrzeuge beruhen auf dem Zusammenspiel vieler Technologien im Fahrzeug sowie einer drahtlosen Hochgeschwindigkeitsverbindung zur Cloud. Dies schafft eine Edge-to-Cloud-Infrastruktur, die viele neue datenbasierte Funktionen eröffnet. Stellen Sie sich mal in der Realität vor, was Sie mit den neuen Möglichkeiten der Fahrzeugdatenverarbeitung, dem Zugriff auf fahrzeugweite Daten und der Leistungsfähigkeit der Cloud alles erreichen können.
Daten für vernetzte Fahrzeuge
Fahrzeugdaten sind mittlerweile für die Automobilindustrie von zentraler Bedeutung. Viele Unternehmen konzentrieren sich auf datengesteuerte Produkte und Dienstleistungen. Das Volumen der Fahrzeugdaten wird durch den zunehmenden Einsatz von Sensoren wie Radar, LiDAR, Ultraschall, Druck, Temperatur und Ultrabreitband (UWB)-Radar in die Höhe getrieben.
Dieser wachsende Zugang zu den internen Fahrzeugdaten, in Kombination mit Ethernet-Verbindungen mit hoher Bandbreite und leistungsstarken Multicore-Prozessoren, resultiert in einer immer stärkeren Vernetzung der Fahrzeuge. Laut IHS Markit werden bis zum Jahr 2027 etwa 82 Millionen vernetzte Fahrzeuge ausgeliefert werden.
Eine Kombination aus fortschrittlichen Prozessoren im Fahrzeug ermöglicht diese Vernetzung mit höherer Bandbreite sowie eine Beschleunigung des maschinellen Lernens (ML) mit zentralem Zugriff auf Fahrzeugdaten. Drahtlostechnologien wie Wi-Fi 6 und 5G bieten höhere Bandbreiten, sicherere Verbindungen sowie geringere Latenzzeiten und schaffen damit die Grundlage für neue Vehicle-to-Everything (V2X)-Dienste. Cloud-Dienste für Fahrzeuge, wie zum Beispiel Hyperscaler, bringen skalierbare Cloud-Computing-, Netzwerk- und Datenspeicherdienste. Zusammen eröffnen diese Technologien eine Fülle neuer Möglichkeiten.
Um den Anforderungen der drei automobilen Megatrends – vernetzt, elektrisch und autonom – gerecht zu werden und die Fahrzeugkomplexität zu reduzieren, wandeln sich neue elektrische/elektronische (E/E) Fahrzeugarchitekturen von hardwaredefiniert zu softwaredefiniert mit moderneren Domain- und Zonenarchitekturen. Anstatt neue Funktionen mit Steuergeräten (ECUs) hinzuzufügen, bewegen wir uns in Richtung einer softwaredefinierten Fahrzeugwelt, die kontinuierliche Integration und kontinuierliche Bereitstellung (CI/CD) aus der Cloud mit Over-the-Air-Updates (OTA) ermöglicht.
Hardware-Steuergeräte werden zu virtuellen Steuergeräten, die als Software-Tasks auf einem Multicore-Prozessor laufen. So können Automobilhersteller Updates schneller entwickeln und implementieren und neue Funktionen für Fahrzeuge hinzuzufügen. Konnektivität ist der Schlüssel zum Erfolg von autonomen und elektrischen Fahrzeugen, die Fahrzeugdaten benötigen, um sich kontinuierlich zu verbessern.
Konzept des digitalen Zwillings
Digitale Zwillinge können schon in der Fertigung eingesetzt werden, aber spannend wird es bei der Kontrolle und Modellierung von Fahrzeugflotten. Jetzt, da eine durchgängige V2C-Infrastruktur in Echtzeit für Serienfahrzeuge zur Verfügung steht, können die wertvollen Echtzeit-Fahrzeugdaten genutzt werden, um digitale Zwillinge für die Automobilindustrie zu entwickeln. Diese können vielfältig sein, von Chips über Steuergeräte oder Systeme bis hin zu kompletten Fahrzeugen.
So ist es zum Beispiel möglich, die Alterung von Komponenten zu umfassen oder Prognosen zu erstellen, um Ausfälle zu erkennen, bevor sie auftreten. Ebenso können sie dafür eingesetzt werden, die Fahrzeugwahrnehmung zu verbessern, das Batterie und Energiemanagement zu optimieren sowie den Antrieb eines Elektrofahrzeugs (EV) vollständig zu modellieren, um seine Effizienz und Reichweite zu verbessern.
Ein Blick auf ein Batteriemanagementsystem (BMS) für ein Elektrofahrzeug veranschaulicht gut, wie digitale Zwillinge genutzt werden können. Zum Einsatz kommen die S32G-Automobilplattform von NXP mit GoldBox für den zentralen Zugriff auf Fahrzeugdaten und Rechenleistung mit sicherer Verbindung zur Cloud sowie ein NXP BMS-Referenzdesign. Ein Batteriezwilling in der Cloud führt Prognose-Algorithmen aus, die die verbleibende Nutzungsdauer der Batterie abschätzen und auf Alterung und mögliche Probleme hin überwachen. Der Leistungsvorteil der hochpräzisen Sensoren in Kombination mit Prognose-Algorithmen, die im digitalen Zwilling laufen, vermittelt den Automobilherstellern hier viele wertvolle Erkenntnisse.
Fazit
Neue E/E-Architekturen und die Entwicklung hin zu softwaredefinierten Fahrzeugen bieten in Verbindung mit den neuen Fahrzeugprozessorplattformen wie der NXP S32G Automotive Plattform die Chance, die Vorteile der Datenexplosion im Fahrzeug zu nutzen und neue, datenbasierte Anwendungen zu schaffen.
Die Edge-to-Cloud-Infrastruktur für Fahrzeuge und die Zusammenarbeit von Ökosystemen ist der Schlüssel zur Ermöglichung eines Fahrzeugdaten-Lebenszyklus, der Fahrzeughardware und -software sowie leistungsstarke Cloud-Ressourcen zur Unterstützung von digitalen Zwillingen und ML kombiniert. Zusammen liefern sie den Automobilherstellern wertvolle Erkenntnisse und erlauben es, intelligente vernetzte Fahrzeuge im Laufe der Zeit zu verbessern.
Aktuell gibt es viele Projekte, die sich mit dem maschinellem Lernen befassen, aber digitale Zwillinge versprechen jetzt neue Lösungen, um Fahrzeuge effektiv in der Cloud zu überwachen, Optimierungen und Effizienzsteigerungen voranzutreiben und potenzielle Probleme zu erkennen, bevor sie auftreten. Das verschafft den Automobilherstellern wichtige Erkenntnisse und ermöglicht es ihnen, bessere Nutzererlebnisse zu bieten, die Kunden zufriedenzustellen und die Markentreue zu stärken.
