Continental dezvoltă arhitecturi de vehicule bazate pe servere cu unități zonale de control

 Odată cu introducerea în serie a așa-numitelor unități zonale de control (Zone Control Units – ZCU) pentru producătorii de mașini europeni și asiatici, Continental a implementat o altă componentă cheie a arhitecturilor bazate pe server, pe lângă computerele cu o performanță ridicată.

Compania a primit mai multe comenzi pentru această tehnologie de la producătorii de automobile din întreaga lume. Specialiștii în electronică de la Continental conduc dezvoltarea de vehicule definite prin software în întreaga lume. Unitățile zonale de control formează nivelul intermediar al arhitecturii electrice și electronice (E/E) bazate pe server în vehiculele definite prin software.

Între nivelurile de senzori și actuatoare, precum și computerele cu o performanță ridicată, ZCU redistribuie arhitectura vehiculului și asigură interacțiunea fără sincope a componentelor electronice între domenii, reduc complexitatea și reprezintă cheia actualizărilor software over-the-air din vehicul.

„Cu computerele cu o performanță ridicată, suntem pionieri în nivelul de control superior al arhitecturilor de vehicule bazate pe server. Cu unitățile zonale de control, oferim și o soluție de nivel intermediar. Abordarea noastră de dezvoltare modulară bazată pe o platformă ne permite să începem producția de serie în puțin peste un an de la primirea unei comenzi. Acesta este modul în care aducem vehiculul definit prin software mai repede pe drum”, spune Jean-François Tarabbia, șeful departamentului Arhitecture and Networking din cadrul Continental.

Specialiști din România colaborează, în echipe internaționale, pentru dezvoltarea acestui produs. Echipa de proiect este distribuită în mai multe sedii din România (Timișoara, Iași) și alte țări europene. Inginerii și specialiștii din țară dezvoltă funcții complexe precum actualizarea software „over the air” având în vedere și cele mai recente cerințe în materie de securitate cibernetică. În plus, alte funcții principale vizează funcționarea iluminatului, accesul în vehicul ș.a. 

O unitate zonală de control reunește toate conexiunile electronice și electrice într-o secțiune locală a mașinii. De exemplu, ZCU sunt responsabile pentru toate sarcinile de service și de gestionare a datelor în diferite zone ale vehiculului, cum ar fi partea din față, dreapta, stânga sau spate. Acest lucru optimizează căile de date între aceste unități și componentele electronice, cum ar fi senzorii și actuatorii dintr-o zonă fizică a mașinii. În loc de până la o sută sau chiar mai multe unități de control individuale, ca înainte, rezultatul este o arhitectură care reduce complexitatea și, în același timp, economisește greutatea, reducând astfel emisiile de CO2. Acest lucru permite cablajului extrem de complex al vehiculelor moderne să fie eficientizat într-o asemenea măsură încât producătorii de mașini să-l poată instala automat în viitor.

Unitățile zonale de control sunt în general conectate la computerul cu o performanță ridicată printr-o legătură ethernet puternică și, prin urmare, suportă caracteristici ale computerului, cum ar fi separarea hardware-ului și software-ului, precum și securitatea cibernetică optimă și capacitatea de actualizare. În același timp, acestea sunt responsabile pentru sarcini speciale, cum ar fi controlul, funcțiile în timp real, gestionarea comunicațiilor și alimentarea descentralizată cu energie.

Este un nou început structurat: acolo unde funcțiile individuale sau zonele funcționale erau integrate anterior în unitățile individuale de control din vehicul, acum se adoptă o nouă abordare. Pe măsură ce mașina devine tot mai definită de software și face parte din Internet of Things (IoT), arhitectura complexă E/E (electric – electronic) cu numeroasele sale sisteme încorporate se dovedește a fi nepotrivită. Soluția constă într-o arhitectură simplificată cu doar trei niveluri, în care senzorii și actuatorii individuali funcționează la „bază”. 

Deasupra acestuia se află nivelul mediu de control local și software și gestionarea datelor. Acest nivel al ZCU are o caracteristică specială: fluxurile de date din diferite arii de activitate se îmbină aici și sunt transmise într-o manieră coordonată către nivelul de control superior format din câteva computere cu o performanță ridicată. La rândul lor, unitățile zonale de control acționează ca intermediari pentru a asigura executarea comenzilor de la nivelul serverului.

Mai mult, ZCU poate furniza energie unităților de control electronice periferice și poate oferi protecție electrică de până la 40 de amperi. Unitatea zonală de control oferă, de asemenea, o soluție pentru viitoarele sisteme electrice de 48 de volți. Desigur, acestea acceptă cerințele de siguranță funcțională, precum și regulile așa-numitelor Elemente de Siguranță în afara Contextului (SEooC – Safety Elements out of Context) pentru reutilizarea componentelor (software) în alte vehicule.

„O unitate de control zonală este ca un cal de lucru și o poartă personalizată în vehicul. Această nouă arhitectură simplifică considerabil cablajul și astfel economisește greutatea. Împărțirea clară a sarcinilor, separarea hardware-ului și a software-ului și standardizarea interfețelor fac mult mai ușor de gestionat complexitatea tot mai mare și domeniul de aplicare virtual al software-ului din vehicul”, explică Dragoș Bohotineanu, șeful grupului de produse ZCU în departamentul Architecture and Networking din cadrul Continental.

Ca noduri de date locale, aceste unități simplifică gestionarea informațiilor și furnizarea de servicii. ZCU acceptă, de asemenea, instalarea în siguranță a noilor actualizări care ajung la vehicul „pe calea aerului” (over the air). Acest lucru este asigurat de elemente speciale de securitate cibernetică. Structura modulară a platformei oferă libertatea de a adapta ZCU în mod optim la cerințele specifice unei aplicații.

Întrucât software-ul de aplicație poate fi utilizat în continuare pe modelele noi de vehicule, efortul de validare este redus și dezvoltarea este accelerată – acest lucru ar putea crește viteza de lansare a produsului.

„Cu platforma noastră pentru unități zonale de control, ne sprijinim clienții în stăpânirea și minimizarea complexității”, spune Bohotineanu.

Potențialul de a face arhitectura E/E mai eficientă pentru vehiculelor definite de software va crește și mai mult relevanța acestei soluții de produs în viitor.