Mit Zonensteuergeräten treibt Continental serverbasierte Fahrzeugarchitekturen voran

Mit der Serieneinführung sogenannter Zonensteuergeräte (engl.: Zone Control Units, ZCUs) für europäische und asiatische Automobilhersteller hat Continental neben Hochleistungsrechnern einen weiteren wesentlichen Baustein serverbasierter Architekturen umgesetzt. Das Technologieunternehmen hat zahlreiche Kundenaufträge für Zonensteuergeräte von Automobilherstellern weltweit erhalten. So treiben die Elektronikspezialisten von Continental die Entwicklung softwaredefinierter Fahrzeuge weltweit voran. Zonensteuergeräte bilden die mittlere Ebene der serverbasierten Elektrik- und Elektronikarchitektur (E/E) in softwaredefinierten Fahrzeugen. Zwischen den Ebenen der Sensoren und Aktoren sowie dem Hochleistungsrechner teilen sie die Fahrzeugarchitektur neu auf und sorgen domänenübergreifend für ein reibungsloses Zusammenspiel der Elektronik, reduzieren Komplexität und sind Schlüssel für Over-the-Air Software-Updates im Fahrzeug.

Optimierte Datenstrecken zwischen ZCUs und Elektronikkomponenten einer physikalischen Zone
Je eine ZCU bündelt alle elektronischen und elektrischen Verbindungen in einem lokalen Teilbereich des Fahrzeugs. So sind ZCUs beispielsweise für alle Dienste- und Datenmanagementaufgaben im Fahrzeugbereich vorn rechts bzw. links oder im Fahrzeugheck zuständig. Damit optimieren sich Datenstrecken zwischen ZCUs und Elektronikkomponenten wie etwa Sensoren und Aktoren einer physikalischen Zone. Statt bis zu hundert oder sogar noch mehr einzelner Steuergeräte wie bisher entsteht eine Architektur, die Komplexität reduziert und zugleich Gewicht einspart und damit den CO2-Ausstoß reduziert. Dadurch lässt sich der hochkomplexe Kabelbaum in modernen Fahrzeugen so weit verschlanken, dass Fahrzeughersteller ihn künftig automatisiert einbauen können.

Die ZCUs sind in der Regel jeweils durch eine leistungsfähige Ethernet-Verbindung mit dem zuständigen Hochleistungsrechner verbunden und unterstützen dabei Merkmale der Hochleistungsrechner, wie die Trennung von Hard- und Software sowie eine optimale Cybersecurity und Updatefähigkeit. Zugleich sind sie für Spezialaufgaben wie Ansteuerung, Echtzeitfunktionen, Signal zu Service-Wandlung, Kommunikationsmanagement und dezentrale Energieversorgung zuständig.

Skalierbares Portfolio für die neue E/E-Architektur
Es ist ein strukturierter Neubeginn: Wo bisher einzelne Funktionen oder Funktionsbereiche in einzelnen Steuergeräten ins Fahrzeug integriert wurden, wird nun neu gedacht. In dem Maße, in dem das Fahrzeug stärker durch Software definiert und zum Teil des Internet of Things (IoT) wird, erweist sich die komplexe E/E-Architektur mit vielen eingebetteten Systemen als ungeeignet. Die Lösung liegt in einer aufgeräumten Architektur mit nur drei Ebenen: An der „Basis“ arbeiten einzelne Sensoren und Aktoren. Darüber liegt die mittlere Ebene der ortsnahen Ansteuerung und des Software- sowie Datenmanagements. Diese Ebene der ZCU hat eine Besonderheit: Hier verschmelzen Datenflüsse aus unterschiedlichen Domänen und werden koordiniert an die oberste Steuerungsebene aus wenigen Hochleistungsrechnern weitergegeben.

Im Gegenzug sorgen die ZCUs als Mittler für die Ausführung der Befehle von der Serverebene. Auch die Energieversorgung der Steuergeräte in der Peripherie und die elektrische Absicherung von bis zu 40 Ampere kann die ZCU leisten. Für künftige 48-Volt-Bordnetze bieten ZCUs ebenfalls eine Lösung. Natürlich unterstützen die ZCUs Anforderungen der funktionalen Sicherheit sowie die Regeln der sogenannten Safety Elements out of Context (SEooC) für die Wiederverwendung von (Software-)Komponenten in anderen Fahrzeugen.

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