Co to jest architektura elektryczna/elektroniczna?

Pojęcie „architektura elektryczna/elektroniczna” (E/E) określa integrację sprzętu elektronicznego, łączności sieciowej, oprogramowania i okablowania w jednym zintegrowanym systemie, który zawiaduje stale rosnącą liczbą funkcji sterowania pojazdem, nadwozia i zabezpieczeń, informacji i rozrywki, aktywnego bezpieczeństwa oraz innych funkcji związanych z komfortem i łącznością.

Pierwszy zintegrowany układ systemów elektrycznych i mechanicznych powstał pod koniec lat 50. wraz z pojawieniem się podstawowego tempomatu. W latach 60. pojawiły się udoskonalenia systemów audio i oświetlenia, w latach 70. nowe przepisy dotyczące kontroli emisji spalin przyczyniły się do rozwoju architektury E/E, a w latach 90. zarządzanie coraz bardziej skomplikowaną architekturą E/E zaczęło sprawiać problemy producentom pojazdów. W pierwszych latach XXI wieku protokoły transmisji danych i komunikacji wprowadziły nowe wymagania w odniesieniu do produktów, a w ostatniej dekadzie producenci pojazdów skoncentrowali się na funkcjach i przepisach dotyczących bezpieczeństwa pasażerów, rozproszenia uwagi kierowcy i oszczędności paliwa, co doprowadziło do przyjęcia układów napędowych i systemów opartych na architekturze wysokonapięciowej.

W perspektywie następnych lat architektura E/E będzie wymagała przystosowania do automatyzacji kierowania pojazdem, rozszerzonych systemów informacji i rozrywki, łączności 5G i, co najważniejsze, coraz powszechniejszej elektryfikacji pojazdów. Tradycyjne podejście polegające na stopniowym dodawaniu nowych elektronicznych jednostek sterujących (ECU) z własnymi podzespołami zasilania, przetwarzania, pamięci i łączności do obsługi każdej nowej funkcji już się nie sprawdza – w przyszłości nie pozwoli ono sprostać wszystkim nowym wymaganiom w zakresie mocy obliczeniowej, przetwarzania danych i dystrybucji energii.

Jednocześnie producenci pojazdów starają się zautomatyzować montaż wiązek elektrycznych, które stanowią szkielet architektury E/E i stały się jednym z najbardziej złożonych i nieporęcznych komponentów pojazdu.

Pojawienie się pojazdów z napędem całkowicie elektrycznym jest punktem zwrotnym, który daje producentów pojazdów możliwość rozpoczęcia prac nad nową architekturą E/E uwzględniającą zapotrzebowanie na energię i dane poszczególnych urządzeń elektrycznych w pojeździe i zaspokajającą te potrzeby w najbardziej efektywny i zintegrowany sposób.

Potencjalne korzyści i możliwości są imponujące. Producenci pojazdów, którzy zrobią to dobrze, zdobędą przewagę konkurencyjną poprzez zapewnienie użytkownikom lepszej obsługi cyfrowej.

Architektura Systemu Inteligentnego Pojazdu Aptiv™

Producenci pojazdów potrzebują nowej architektury E/E, która upraszcza projektowanie, centralizuje moc obliczeniową i optymalizuje zawartość, komponenty i funkcjonalność elektryczną/elektroniczną. Firma Aptiv zaprojektowała Architekturę Systemu Inteligentnego Pojazdu (SVA™ — Smart Vehicle Architecture), by spełnić te potrzeby na kilka sposobów:

• Mniejsza złożoność: SVA upraszcza topologię sprzętu i oprogramowania w pojeździe oraz zmniejsza współzależności pomiędzy wieloma jednostkami ECU.
• Łączenie różnorodnych aplikacji: SVA integruje oprogramowanie z różnych dziedzin w całym pojeździe, co pozwala zaoferować nowe funkcje i usprawnia zarządzanie cyklem życia.
• Silniejsza pozycja producentów pojazdów: SVA daje producentom pojzdów pełną kontrolę nad oprogramowaniem, które stanowi o wrażeniach z użytkowania pojazdów i z biegiem czasu pozwala im rozbudowywać jego funkcje.
  

Architektura Systemu Inteligentnego Pojazdu pozwala osiągać te cele poprzez oddzielenie oprogramowania od sprzętu, co skraca cykle udostępniania aktualizacji, oddzielenie danych wejściowych/wyjściowych od procesów obliczeniowych poprzez zarządzanie połączeniami z czujnikami i innymi urządzeniami za pomocą kontrolerów strefowychoraz dynamiczne przydzielanie aplikacjom zasobów obliczeniowych w zależności od potrzeb.

To nowe, całościowe podejście zmniejsza całkowity koszt posiadania na wszystkich etapach cyklu życia pojazdu — od projektowania, poprzez produkcję, aż po okres poprodukcyjny. Dzięki temu producenci pojazdów mogą zapewnić klientom oczekiwane przez nich funkcje cyfrowe.

Inżynierowie z Centrum Technicznego w Krakowie są częścią międzynarodowego zespołu pracującego nad kluczowymi elementami SVA:

• Zespół inżynierów elektroników zaprojektował sprzęt dla modułów strefowych, który integruje funkcje z różnych dziedzin pojazdów (nadwozie, bezpieczeństwo, interfejs użytkownika) oraz Centralnego Kontrolera Pojazdu, które zapewnia platformę obliczeniową do realizacji złożonych funkcjonalności pojazdu.
• Grupa programistów prowadzi badania nad zaawansowanym rozwiązaniem oprogramowania pośredniczącego, które jest fundamentem SVA i umożliwi wprowadzenie tzw. Software Defined Vehicle, czyli samochodu, w którym cechy i funkcje są realizowane przede wszystkim przez oprogramowanie.
• Eksperci systemowi badają podejścia do projektowania i dokumentowania architektury systemu na poziomie pojazdu, w obszarach którymi do tej pory zajmowali się producenci samochodów.

Dodatkowe informacje na temat Smart Vehicle Architecture.