Schnittstelle für das vernetzte Fahrzeug

Seit vielen Jahren entwickelt IAV universelle Steuergeräte für Prototypen und Kleinserien im Pkw- und Nfz-Umfeld. Das neueste Produkt Dragoon, setzt diese Tradition nicht nur fort, sondern geht auch auf aktuelle Trends wie das Internet der Dinge und Automotive Ethernet ein: Das Mainboard lässt sich durch Erweiterungsboards ganz einfach um neue Funktionen erweitern, die für die Vernetzung mit der Außenwelt und den schnellen Datentransfer im Fahrzeug benötigt werden.

Mit universellen Steuergeräten (Universal Control Unit, UCU) lassen sich Prototypen und Kleinserien schnell und kostengünstig realisieren. IAV hat in den vergangenen Jahren eine ganze Familie von UCUs entwickelt und in unterschiedlichen Projekten eingesetzt: von der kleinen „miniUCU“ für wenig rechenintensive Anwendungen wie etwa in einem einfachen CAN-CAN-Gateway über die „UCUng“ („next generation“) für die Steuerung von Fahrzeugfunktionen und ähnlich anspruchsvollen Aufgaben bis hin zum aktuellen Dragoon, das eine höhere Rechenleistung mit Erweiterungsmöglichkeiten für die Bereiche Internet der Dinge und Automotive Ethernet verbindet.

Auf dem Dragoon-Mainboard sorgt ein Dreikern-Mikrocontroller MPC5748G mit 160 MHz Taktfrequenz und 768 KByte RAM für die nötige Rechenleistung, und zahlreiche Schnittstellen wie LIN, SENT, Ethernet, CAN sowie CAN-FD garantieren, dass das Steuergerät im Fahrzeug immer Anschluss findet. „Mit Dragoon lassen sich viele Anwendungen umsetzen, zum Beispiel Fahrerassistenzsysteme, Energiemanagement oder die Steuerung von Elektro- und Brennstoffzellenfahrzeugen.

„Ein Hersteller für Luxusfahrzeuge nutzt Dragoon in einer Kleinserie, um in seinen Fahrzeugen eine Erweiterung der Klimaanlage zu steuern“, sagt Stefan Nagorske, Projektleiter und Produktmanager von Dragoon. „Durch seine Erweiterungsboards eignet sich Dragoon aber auch hervorragend als Security-Gateway für das Internet der Dinge oder für die Übertragung großer Datenmengen innerhalb des Fahrzeugs über Automotive Ethernet.“

Das Erweiterungsboard für das Internet der Dinge verfügt neben zwei CAN- und LIN-Schnittstellen beispielsweise über LTE, UMTS und GPRS, sodass es das Fahrzeug mit den aktuellen Mobilfunknetzen verbinden kann. Das integrierte WLAN inklusive aktueller Sicherheitsstandards wie WEP, WEA und 128-Bit-AESHardware-Support sowie Bluetooth 3.0 garantieren den problemlosen Anschluss an lokale und persönliche Netzwerke. Was das Modul leistet, kann es bald in einem IAV-Versuchsfahrzeug zeigen: Das „Cloud-Car“ – ein umgerüsteter Seat Leon Cupra – zeigt viele künftige Anwendungen wie die Kommunikation mit mobilen Geräten oder die Integration biometrischer Sensoren. „Für eine sichere Verbindung via Mobilfunk, WLAN oder Bluetooth sorgt dabei ein Security-Gateway von IAV, das derzeit noch auf einem Raspberry Pi basiert“, erklärt Nagorske. „In Zukunft soll Dragoon in Kombination mit dem Erweiterungsboard für das Internet der Dinge diese Aufgabe übernehmen. Es bietet sich damit eine exzellente automotive Lösung.“

Das Erweiterungsboard für Automotive Ethernet erlaubt es, moderne Fahrerassistenzsysteme mit ihren hohen Datenraten (etwa aus Videokameras) in die Fahrzeugwelt zu integrieren. „Der integrierte Gigabit-Switch und die Unterstützung von Audio-Video-Bridging stellen sicher, dass das Modul auch künftigen Anforderungen gerecht werden kann“, so Nagorske. „Ein Kunde aus der Nutzfahrzeugbranche will die Kombination aus Dragoon und Erweiterungsboard beispielsweise dafür nutzen, um mehrere Kameras auf einem Trailer mit dem Rest des Fahrzeugs zu verbinden.“

IAV kann auf Basis seiner Steuergeräte vollständige Lösungen entwickeln, wobei die Kunden von der über 30-jährigen Fahrzeug- und Softwareexpertise des Unternehmens profitieren. Es ist aber auch möglich, auf Basis der IAV-Hardware als universeller Plattform eigene Applikationen zu realisieren: „Dafür bringen wir für unseren Kunden eine AUTOSAR-Basissoft ware und eine vollständige Toolkette mit, zu der neben einem Standard-Bootloader auch ein Scheduler, der Hardware-Abstraction-Layer, diverse Treiber und APIs zu Standard-PC-Tools und eine Toolkette für die automatische CodeGenerierung mit Matlab/Simulink/Stateflow gehören“, sagt Nagorske.

Neben dem Einsatz in Prototypen, Showcars, Kleinserien bis 10.000 Stück, Nutzfahrzeugen, Sport-, Luxus- oder Sonderfahrzeugen eignet sich Dragoon auch für den Einsatz in den Bereichen Smart Grid und Industrie 4.0. Gemeinsam mit einem Kunden hat IAV zum Beispiel 20 Module in Haushalten verbaut, um deren Fotovoltaikanlagen mit Hochvoltbatterien als Energiespeicher zu verbinden. Ein Automobilhersteller nutzt Dragoon, um Pressen für die Produktion von Carbonteilen zu steuern. Dragoon setzt damit die Tradition der IAV-Steuergeräte nicht nur fort – es erschließt auch neue Anwendungsgebiete, die entscheidend für die künftige Automobilentwicklung sind.