Was ist ein softwaredefiniertes Fahrzeug?
Eines der Trendthemen der Automobilindustrie heutzutage sind softwaredefinierte Fahrzeuge (Software Defined Vehicles – SDVs), aber nicht jeder versteht, was das bedeutet. Haben nicht alle Fahrzeuge heute bereits Software integriert?
Das ist der Fall, aber softwaredefinierte Fahrzeuge nutzen Automobilsoftware auf viel umfänglichere Weise. Die grundlegenden Funktionen von softwaredefinierten Fahrzeugen werden durch Software zusätzlich zu fortschrittlichen Hardware-Ressourcen und einem modernen Betriebssystem bereitgestellt. Vergleichbar ist dies mit den vielen einzelnen, festen Funktionsbausteinen und Sensoren in den Fahrzeugen der Vergangenheit. Softwaredefinierte Fahrzeuge sind flexibler und lassen sich leichter nach- und aufrüsten, nutzen und teilen Daten und sind mit der Cloud verbunden. Das bedeutet, dass sie im Laufe der Zeit verbessert werden können, ähnlich wie es Kundinnen und Kunden von anderen digitalen Geräten erwarten. Sie ermöglichen der Automobilindustrie auch, durch Software neue Geschäftsmodelle, Eigenschaften und Funktionen über den Fahrzeuglebenszyklus zu erschließen.
Softwaredefinierte Fahrzeuge: Flexibel und aufrüstbar
Hinzufügen von Funktionen im Laufe der Zeit
Ein wesentlicher Aspekt softwaredefinierter Fahrzeuge (SDV) ist ihre Fähigkeit, sich an veränderte Rahmenbedingungen anzupassen und eine kontinuierliche Softwareentwicklung zu ermöglichen. Traditionell wurden Fahrzeuge so konzipiert, dass sie bestimmte Funktionen und Fähigkeiten haben, wenn sie vom Fließband laufen – und das war dann alles, was sie während ihrer gesamten Lebensdauer konnten. Ein Vergleich mit den Erwartungen von Verbraucherinnen und Verbrauchern an aktualisierbare Software in ihren Smartphones zeigt, dass diese von Technologien erwarten, dass sie sich verbessern und sie schrittweise neue Funktionen einrichten können. Könnten Sie sich vorstellen, dass Ihr Smartphone fest konfiguriert ist und nicht mit neuen Funktionen aktualisiert werden kann? Ein Hersteller wie Tesla ist insbesondere für sein automatisiertes Fahren bekannt. Allerdings hat er vor allem demonstriert, dass die Fähigkeit, Fahrzeuge durch Software zu optimieren, im Vergleich zu anderen Fahrzeugen aus der Vergangenheit, die dies nicht können, ein entscheidender Wert für seine Kundinnen und Kunden ist.
Over-the-Air-Aktualisierungen (OTA)
Ein softwaredefiniertes Fahrzeug stellt eine erweiterbare Softwareplattform bereit, die kontinuierlich aktualisiert werden kann, um nach der Produktion Funktionen und neue Dienste hinzuzufügen, die nicht im Voraus eingeplant wurden. Diese Flexibilität ermöglicht Autoherstellern, Dienstleistern und anderen Firmen, nach der Produktion Software-Funktionen und -Verbesserungen in die betreffenden Fahrzeuge zu integrieren. Das Ergebnis ist eine bessere Benutzererfahrung für Verbraucherinnen und Verbraucher, bei der sich das gekaufte Auto verbessert, Probleme behoben und Erlebnisse geboten werden, an die beim Kauf noch nicht gedacht wurde. Ich möchte damit sagen, dass wir Fahrzeuge so entwerfen müssen, dass sie in Zukunft Funktionen bieten, an die wir heute noch nicht gedacht haben. Dazu brauchen wir Fahrzeuge, die flexibel und aufrüstbar sind, und das bedeutet zunehmend, durch Softwareentwicklung neue Funktionen zu liefern.
Over-the-Air Updates sind ein leistungsstarkes Werkzeug, das in der Automobilindustrie immer beliebter wird, insbesondere nach dem Vorbild von Tesla, Mercedes-Benz, Hyundai und anderen, die aktiv die Aktualisierungen von Fahrzeugsoftware anbieten. Um diese schrittweise Transformation durch Software zu erreichen, muss die zugrunde liegende Hardware die Zukunft von Over-the-Air Updates vorwegnehmen und Hardwaretechnologie integrieren, die eine kontinuierliche Weiterentwicklung von Funktionalitäten nach der Herstellung ermöglicht.
Neue Geschäftsmodelle
Der Fokus der Automobilindustrie muss auf dem Verständnis liegen, wie aufrüstbare Software neue Geschäftsmodelle und neue Funktionen erschließen kann. Fahrzeugsoftware kann Fahrerinnen und Fahrern neue Funktionen bieten, zum Beispiel für ihr Infotainmentsystem oder über Apps. Zum Beispiel findet man heute kaum noch Fahrzeuge, die kein Musik-Streaming in ihren Infotainment-Systemen anbieten, während diese Integration noch vor wenigen Jahren sehr neu war. Softwaredefinierte Fahrzeuge bieten der Automobilindustrie die Flexibilität, auf neue Trends zu reagieren, und bieten neue Funktionen, die Kundinnen und Kunden verlangen, ähnlich wie bei ihren Smartphones.
Fahrzeuge mit Smartphone-Apps verbinden
Ein weiteres Beispiel sind vernetzte Dienste (oder Dienste für vernetzte Fahrzeuge). Einige moderne Fahrzeuge verfügen über Fahrzeug-Apps, die Remote-Türverriegelung, Standort-Suche und andere einfache Einstellungen ermöglichen. Eine moderne Softwarearchitektur kann Fahrzeugherstellern ermöglichen, vernetzte Dienste mit viel leistungsfähigeren Funktionen zu erweitern, entweder über eine App oder das Infotainmentsystem. Diese Funktionen können kostenlos für langjährige Fahrer angeboten werden, oder Hersteller können Software bereitstellen und neue Funktionen in Rechnung stellen, um neue Einnahmequellen zu erschließen. Ob kostenlos oder kostenpflichtig, ein softwaredefiniertes Fahrzeug kann im Laufe der Zeit durch Software, die der Fahrerin, dem Fahrer und der Branche insgesamt zugute kommt, einen Mehrwert bieten.
Softwaredefinierte elektrische und elektronische Fahrzeugarchitektur
Die Umstellung auf ein softwaredefiniertes Fahrzeug ist eng mit der Weiterentwicklung der elektrischen und elektronischen Fahrzeugarchitektur verbunden. Wenn sich die Fahrzeugarchitektur weiterentwickelt, ermöglicht sie, Software auf leistungsstarke neue Weise zu nutzen. Betrachten wir zunächst einige wichtige Änderungen hinsichtlich der Hardware in softwaredefinierten Fahrzeugen, basierend auf modernen Netzwerken.
Ein entscheidendes Element, um diese Flexibilität zu ermöglichen, ist die Vernetzung. Ältere Fahrzeuge wurden mit festverdrahteten Verbindungen über Netzwerkstandards wie CAN (Controller Area Network) versehen. Dies hatte zur Folge, dass bereits bei der Entwicklung verbindlich festgelegt wurde welche Datenquelle mit welchem Ziel verbunden ist, was eine Reihe nicht zu ignorierender Schwachstellen aufweist.
Erstens sind feste Verbindungen nach der Produktion nicht änderbar, so dass neue Funktionen möglicherweise unmöglich sind, da auf benötigte Systeme möglicherweise nicht zugegriffen werden kann. Zweitens ist die Verkabelung herkömmlicher Fahrzeuge unglaublich schwer: In der Regel ist der drittschwerste Teil eines Fahrzeugs allein die gesamte Verkabelung! Diese Verkabelung ist auch schwierig zu montieren, und es erfordert umfangreiche körperliche Arbeit, um dicke Drahtbündel durch Kanäle im Fahrzeug zu ziehen. Schließlich sind diese Netzwerke schwer zu überwachen. Wenn einer der Drähte ausfällt oder beschädigt wird, z. B. durch eine Kollision, kann es schwierig sein, das Problem zu ermitteln und eine Reparatur schwierig oder unmöglich machen.
Automotive Ethernet vereinfacht die Fahrzeugentwicklung
Im Gegensatz dazu kommen in softwaredefinierten Fahrzeugen dynamische moderne Netzwerktechnologien zum Einsatz. Neue Computernetzwerkstandards wie Automotive Ethernet ermöglichen Fahrzeugen eine flexible Konnektivität, die mit Software programmierbar ist, und insbesondere die wichtigen Informationsquellen umfasst, welche Daten vom Fahrzeug, aber auch Daten von außerhalb beinhaltet. Softwaredefinierte Fahrzeuge können sich an softwaredefinierte Netzwerke anlehnen und gleichzeitig zusätzliche Anforderungen hinzufügen, um zu gewährleisten, dass sicherheitskritischer Datenverkehr priorisiert und Ausfallsicherheit gewährleistet wird.
Ethernet ist eine gemeinsam genutzte Ressource, sodass keine Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen verschiedenen Subsystemen mehr ausgeführt werden müssen. Diese Änderung reduziert das Gesamtgewicht der Verkabelung, reduziert die Komplexität bei der Montage und verbessert die Fahrzeugeffizienz. Ethernet ist einfacher zu entwickeln und zu debuggen. So lassen sich Fehler schneller finden und Probleme besser beheben. Manchmal reicht dafür schon einfach nur der Einsatz von Software.
Sonatus stellt grundlegende Softwaretechnologien zur Verfügung, für eine moderne Vernetzung in unserem facettenreichen Sonatus Foundation-Produkt, mit dem Netzwerk-Verbindungen über den Lebenszyklus hinzugefügt, angepasst und verbessert werden können.
Konsolidierte Hard- und Software-Koexistenz
Eine zweite wesentliche Veränderung bei softwaredefinierten Fahrzeugen ist die Entwicklung der Fahrzeugarchitektur mit Hardware-Computing-Funktionen, die die bereits beschriebene Art der Aktualisierung mit verbesserter Funktionalität ermöglichen. Traditionell wurde die Fahrzeugelektronik mit vielen einzelnen elektronischen Steuerelementen (ECUs) implementiert. Dabei handelt es sich um Hardware-Boxen und die dazugehörige eingebettete Software, die eine einzige Funktion ausführen, zum Beispiel die Steuerung von Fenstern, der Klimaanlage oder der Bremsen. Diese Box – oft buchstäblich und im übertragenen Sinne eine „Black Box“ – hat sich im Laufe ihrer Lebensdauer nicht verändert und nur diese eine Funktion erfüllt. Dieser Ansatz ist nicht nur teuer, schwer und schwierig zu steuern, sondern auch ein Hindernis für die Aufrüstbarkeit.
Stattdessen übernehmen softwaredefinierte Fahrzeuge weniger, aber konsolidiertere Computing-Hardware-Einheiten, die mehrere Aufgaben ausführen, ähnlich wie Ihr Computer oder Smartphone mehr als eine Anwendung gleichzeitig ausführt. Durch Techniken wie den Einsatz eines modernen Betriebssystems, Virtualisierung, Hypervisoren und Anwendungscontainern können diese Anwendungen die Hardware-Ressourcen gemeinsam nutzen und nebeneinander laufen, ohne sich gegenseitig zu stören. Diese Entwicklung vereinfacht das Fahrzeugdesign erheblich, reduziert das Gewicht und die Komplexität bei der Montage und bietet grundsätzlich die Möglichkeit, im Laufe der Zeit neue Funktionen hinzuzufügen.
Konsolidierung kann die Gesamtkosten senken
Ein häufiges Missverständnis ist, dass die Kosten für Fahrzeughersteller steigen werden, wenn sie die erforderliche Technologie hinzufügen, aber die Realität ist der Voraussicht nach das Gegenteil. Während es einen verstärkten Bedarf für die Softwareentwicklung in einem softwaredefinierten Fahrzeug gibt, und während einzelne elektronische Systeme teurer sein können, um mehr Rechenleistung bereitzustellen, können die Gesamtkosten der Hardware im Fahrzeug insgesamt erheblich reduziert werden. Angesichts der Tatsache, dass herkömmliche Fahrzeuge bis zu 150 Steuerelemente aufweisen können, um die verschiedenen Sensoren, Sicherheitsanforderungen und Komfortmerkmale zu bedienen, kann die Reduzierung der Gesamtzahl von Steuereinheiten in Fahrzeugen erhebliche Hardwareeinsparungen bieten. Während die Entwicklung von Software durch Automobilunternehmen und ihre Zulieferer komplexer ist, werden die Gesamtinvestitions- und Betriebskosten für die Fahrzeughersteller gesenkt.
Datengetriebene Innovation in softwaregesteuerten Fahrzeugen
Moderne Fahrzeuge verfügen über Hunderte von Sensoren, die im Fahrzeuginneren eine enorme Menge an Daten erzeugen. Darüber hinaus erwarten moderne Fahrerinnen und Fahrer eine Reihe von Daten, die sie von außerhalb des Autos erreichen, sei es Audio-Streaming, Navigation, Echtzeit-Verkehr und (in Zukunft) sogar Kommunikation von anderen Fahrzeugen oder Infrastruktur in der Nähe. Die Herausforderung für die Branche in beide Richtungen ist das Management des schieren Volumens, das die Fähigkeit, über LTE-Netze zu senden und zu speichern, in den Schatten stellen kann. Laut McKinsey kann ein Fahrzeug pro Stunde rund 25 Gigabyte Daten erzeugen.
Darüber hinaus sind nicht alle Fahrzeugdaten gleichermaßen nützlich, wie z.B. die wiederholte Meldung „Alle Systeme in System #723 in Ordnung“ alle 50 Millisekunden. Viel nützlicher ist es, Muster von Problemen zu erkennen, die eine detaillierte Berichterstattung erfordern, um proaktives Handeln oder vorbeugende Wartung zu ermöglichen. Dies erfordert Softwarelösungen, die gezielte Fragen zu Fahrzeugdaten stellen und diese Anfragen schnell verfeinern können. Diese Fähigkeit, detailliert strukturierte Anfragen zu Fahrzeugdaten zu stellen, ist einer der einzigartigen Vorteile des Sonatus Data Collectors.
Softwaredefinierte Fahrzeuge sind vernetzte Fahrzeuge
Bei all dieser Diskussion um Daten besteht das vierte bedeutende Merkmal eines softwaredefinierten Fahrzeugs darin, dass es vernetzt ist. Heutzutage werden Fahrzeuge immer vernetzter, um bestimmte Dienste wie fahrzeuginternes WLAN, Streaming-Dienste oder Echtzeit-Verkehrsinformationen bereitstellen zu können. Diese Integration ist ein guter Anfang, aber die kontinuierliche Konnektivität zur Cloud kann die Entwicklung von Funktionen ermöglichen, die ohne sie nicht möglich wären.
Die Cloud bietet den natürlichen Ort, um die oben genannten wertvollen Fahrzeugdaten zu erfassen, und umfangreiche Berechnungen, einschließlich des Einsatzes von künstlicher Intelligenz, um wichtige Muster mit Software zu erkennen, die auf zugrunde liegende Probleme hinweisen könnten. Cloud-Systeme sind integraler Bestandteil des automatisierten Fahrens (ADAS) und des fortschrittlicheren autonomen Fahrens, aber das ist nur ein Vorteil der Cloud.
Die Cloud bietet außerdem eine umfangreiche Plattform für die Versorgung von Nutzerinnen und Nutzern mit Entertainment- und Content-Diensten, ein Trend, der weiter an Bedeutung gewinnen wird, während ein höheres Maß an Autonomie beim Fahren den Fahrerinnen und Fahrern selbst und ihren Mitfahrer:innen ermöglicht, umfassendere Nachrichten-, Informations- und Entertainment-Dienste zu nutzen. Die Cloud fördert auch die schnellere Entwicklung und das Prototyping von Softwareprogrammen. Sonatus arbeitet mit führenden Cloud-Anbietern wie AWS, Google Cloud sowie den privaten Clouds von OEMs zusammen, um viele dieser Verbesserungen zu ermöglichen und den Wert der Konnektivität im Vergleich zu nicht vernetzten Fahrzeugen zu erhöhen.
Schlussfolgerungen für die Automobilindustrie
Ein softwaredefiniertes Fahrzeug hilft überzeugende neue Anwendungsfälle und Erfahrungen zu entwickeln und bereitzustellen, aber die Erreichung dieser Vorteile erfordert ein grundlegendes Umdenken hin zu Flexibilität und aufrüstbare Software, Konsolidierung von Hardware, optimierte Daten und Konnektivität zur Cloud. Mit diesen vier kritischen Merkmalen eröffnen softwaredefinierte Fahrzeuge neue Erfahrungen und neue wertschöpfende Dienstleistungen, die auch die Umsätze der Erstausrüster generieren und diesen und den Verbraucherinnen und Verbrauchern eine aufregende Zukunft bieten können.
In den Sonatus-Podcasts erfahren Sie mehr
Um mehr zu erfahren, produziert Sonatus einen Video- und Audio-Podcast namens „The Garage“, der fortschrittliche Fahrzeugtechnologie und die Entwicklung von softwaredefinierten Fahrzeugen behandelt. In unserer ersten Folge „Was ist ein softwaredefiniertes Fahrzeug?“sprechen Jeff Chou, CEO von Sonatus, und ich über softwaredefinierte Fahrzeuge und wichtige Merkmale. S ie finden den Podcast in unserer Ressourcenbibliothek unter YouTube, auf Spotify oder Apple Podcasts . Abonnieren Sie den YouTube-Kanal von Sonatus, und Sie erhalten stets Informationen über zukünftige Episoden.
Um mehr zu erfahren, produziert Sonatus einen Video- und Audio-Podcast namens „The Garage“, der fortschrittliche Fahrzeugtechnologie und die Entwicklung von softwaredefinierten Fahrzeugen behandelt. In unserer ersten Folge „Was ist ein softwaredefiniertes Fahrzeug?“sprechen Jeff Chou, CEO von Sonatus, und ich über softwaredefinierte Fahrzeuge und wichtige Merkmale. S ie finden den Podcast in unserer Ressourcenbibliothek unter YouTube, auf Spotify oder Apple Podcasts . Abonnieren Sie den YouTube-Kanal von Sonatus, und Sie erhalten stets Informationen über zukünftige Episoden.