Muutos autotekniikassa: SDV keskiössä
Ajoneuvon sähköjärjestelmän tulevaisuus ohjelmistopohjaisten ajoneuvojen (SDV) aikakaudella
Teknologinen kehitys, suunnitteluhaasteet ja ratkaisumallit sulautetuille järjestelmille.
Autoteollisuus on syvällisen muutoksen keskellä: ohjelmistopohjaisen ajoneuvon (Software-Defined Vehicle, SDV) myötä ohjelmistot nousevat yhä vahvemmin ajoneuvokehityksen keskiöön. Toisin kuin perinteisissä ajoneuvoarkkitehtuureissa, joissa elektroniset ohjausyksiköt (ECU:t) toimivat toiminnallisuuksittain ja suurelta osin erillään toisistaan, SDV:t mahdollistavat keskitetyn, joustavan ja jatkuvasti päivitettävän ohjelmistoalustan. Tämän ansiosta toiminnot kuten autonominen ajaminen, langattomat päivitykset ja henkilökohtaistetut käyttökokemukset eivät ole vain toteutettavissa, vaan niistä on tulossa yhä enemmän standardi.
Tämä muutos asettaa kuitenkin korkeita vaatimuksia ajoneuvoarkkitehtuurille – erityisesti ajoneuvon sähköjärjestelmälle (ajoneuvon sähköjärjestelmä), joka toimii kaikkien elektronisten järjestelmien selkärankana. Aikaisempi, hajautettuihin ECU-yksiköihin perustuva rakenne on yhä enemmän saavuttamassa rajansa.
Uudet SDV-konseptit ja E/E-arkkitehtuurit vaativat suorituskykyisempiä, skaalautuvia ja keskitettyjä ratkaisuja. Niiden on kyettävä käsittelemään jatkuvasti kasvavia tietomääriä ja täyttämään samalla tiukat turvallisuus- ja reaaliaikaisen käsittelyn vaatimukset.
Siirtyminen vyöhykearkkitehtuureihin, suurtehoisiin tietokoneisiin (High-Performance Computers, HPC) ja ohjelmistohallittuihin viestintäprotokolliin merkitsee siten paitsi teknologista edistystä, myös välttämätöntä perustaa nykyaikaisten ajoneuvojen tulevaisuuden kestävyydelle.
Seuraavassa tarkastellaan seuraavan sukupolven ajoneuvojen ajoneuvon sisäisen verkoston (ajoneuvon sähköjärjestelmä) keskeisiä vaatimuksia SDV-kontekstissa – ja osoitetaan, miksi sen uudistaminen ulottuu paljon teknisten kehitysten ulkopuolelle: se on ratkaiseva tekijä autoteollisuuden innovaatiokyvyn ja pitkän aikavälin kilpailukyvyn kannalta.
Autoteollisuus on syvällisen muutoksen keskellä: ohjelmistopohjaisen ajoneuvon (Software-Defined Vehicle, SDV) myötä ohjelmistot nousevat yhä vahvemmin ajoneuvokehityksen keskiöön. Toisin kuin perinteisissä ajoneuvoarkkitehtuureissa, joissa elektroniset ohjausyksiköt (ECU:t) toimivat toiminnallisuuksittain ja suurelta osin erillään toisistaan, SDV:t mahdollistavat keskitetyn, joustavan ja jatkuvasti päivitettävän ohjelmistoalustan. Tämän ansiosta toiminnot kuten autonominen ajaminen, langattomat päivitykset ja henkilökohtaistetut käyttökokemukset eivät ole vain toteutettavissa, vaan niistä on tulossa yhä enemmän standardi.
Tämä muutos asettaa kuitenkin korkeita vaatimuksia ajoneuvoarkkitehtuurille – erityisesti ajoneuvon sähköjärjestelmälle (ajoneuvon sähköjärjestelmä), joka toimii kaikkien elektronisten järjestelmien selkärankana. Aikaisempi, hajautettuihin ECU-yksiköihin perustuva rakenne on yhä enemmän saavuttamassa rajansa.
Uudet SDV-konseptit ja E/E-arkkitehtuurit vaativat suorituskykyisempiä, skaalautuvia ja keskitettyjä ratkaisuja. Niiden on kyettävä käsittelemään jatkuvasti kasvavia tietomääriä ja täyttämään samalla tiukat turvallisuus- ja reaaliaikaisen käsittelyn vaatimukset.
Siirtyminen vyöhykearkkitehtuureihin, suurtehoisiin tietokoneisiin (High-Performance Computers, HPC) ja ohjelmistohallittuihin viestintäprotokolliin merkitsee siten paitsi teknologista edistystä, myös välttämätöntä perustaa nykyaikaisten ajoneuvojen tulevaisuuden kestävyydelle.
Seuraavassa tarkastellaan seuraavan sukupolven ajoneuvojen ajoneuvon sisäisen verkoston (ajoneuvon sähköjärjestelmä) keskeisiä vaatimuksia SDV-kontekstissa – ja osoitetaan, miksi sen uudistaminen ulottuu paljon teknisten kehitysten ulkopuolelle: se on ratkaiseva tekijä autoteollisuuden innovaatiokyvyn ja pitkän aikavälin kilpailukyvyn kannalta.
Suorituskykyiset tietokoneet (HPC) autonomisen ajamisen selkärankana
Autonomisen ajamisen kehittyessä ajoneuvoarkkitehtuurin monimutkaisuus kasvaa huomattavasti – erityisesti ajoneuvon sähköjärjestelmän osalta. Haasteiden keskiössä ovat yhä enemmän suorituskyky, turvallisuus, luotettavuus ja joustavuus. Valtava määrä anturi- ja ympäristötietoja sekä vaatimus saumattomasta reaaliaikaisesta käsittelystä edellyttävät uusia ratkaisuja järjestelmätasolla.
Keskeinen teknologia tässä yhteydessä on korkean suorituskyvyn tietokoneiden (HPC) käyttö ajoneuvossa. Nämä tehokkaat alustat hoitavat reaaliaikaisen tietojenkäsittelyn keskeisen tehtävän – esimerkiksi kamera-, tutka- ja LIDAR-järjestelmistä. Tavoitteena on luoda tarkka, redundantti ja aina ajantasainen malli ajoneuvon ympäristöstä, joka toimii perustana autonomisille navigointi- ja päätöksentekoprosesseille.
Tämän ympäristömallin laatu määräytyy ratkaisevasti eri anturiteknologioiden älykkään yhdistämisen perusteella. Yhdistämällä niiden vahvuudet ja kompensoimalla yksittäisiä heikkouksia syntyy erittäin luotettava kuva todellisuudesta – mikä on olennaista autonomisten järjestelmien turvalliselle toiminnalle tieliikenteessä.
Ilman HPC-tietokoneita tämä teknologinen saavutus ei olisi mahdollinen. Ne tarjoavat tarvittavan laskentatehon, vaaditun datakaistanleveyden sekä kyvyn syvälliseen järjestelmäintegraatioon – ja muodostavat siten välttämättömän perustan seuraavan sukupolven verkotetuille, itsenäisesti toimiville ajoneuvoille.
Keskeinen teknologia tässä yhteydessä on korkean suorituskyvyn tietokoneiden (HPC) käyttö ajoneuvossa. Nämä tehokkaat alustat hoitavat reaaliaikaisen tietojenkäsittelyn keskeisen tehtävän – esimerkiksi kamera-, tutka- ja LIDAR-järjestelmistä. Tavoitteena on luoda tarkka, redundantti ja aina ajantasainen malli ajoneuvon ympäristöstä, joka toimii perustana autonomisille navigointi- ja päätöksentekoprosesseille.
Tämän ympäristömallin laatu määräytyy ratkaisevasti eri anturiteknologioiden älykkään yhdistämisen perusteella. Yhdistämällä niiden vahvuudet ja kompensoimalla yksittäisiä heikkouksia syntyy erittäin luotettava kuva todellisuudesta – mikä on olennaista autonomisten järjestelmien turvalliselle toiminnalle tieliikenteessä.
Ilman HPC-tietokoneita tämä teknologinen saavutus ei olisi mahdollinen. Ne tarjoavat tarvittavan laskentatehon, vaaditun datakaistanleveyden sekä kyvyn syvälliseen järjestelmäintegraatioon – ja muodostavat siten välttämättömän perustan seuraavan sukupolven verkotetuille, itsenäisesti toimiville ajoneuvoille.
Liitokset äärimmäisiin olosuhteisiin – vakaat, lujat, kestävät
Suorituskykyisten tietokoneiden suorituskyky riippuu suoraan niiden taustalla olevan viestintäinfrastruktuurin tehokkuudesta. Luotettavaan vuorovaikutukseen anturien, vyöhykeohjaimien ja keskusyksiköiden välillä tarvitaan välttämättä erittäin nopeita yhteyksiä, joilla on erittäin pieni viive ja suuri kaistanleveys.
Kyse ei kuitenkaan ole pelkästään sähköisestä suorituskyvystä: komponenttien on myös kestettävä autoteollisuuden ankarat käyttöolosuhteet. Mekaaninen kestävyys, tärinänkestävyys, lämpötilankestävyys ja pitkä käyttöikä ovat ratkaisevia kriteerejä – erityisesti turvallisuuden kannalta kriittisissä järjestelmissä.
Luotettavat, vikasietoiset ja kestävät liitäntäjärjestelmät ovat siksi olennainen osa tulevaisuuden ajoneuvoarkkitehtuuria. Vasta kun fyysiset rajapinnat ovat yhtä suorituskykyisiä ja kestäviä kuin niihin liitetyt laskentajärjestelmät, datavetoisten toimintojen – kuten autonomisten ajoliikkeiden – koko potentiaali voidaan hyödyntää turvallisesti ja kestävästi.
Kyse ei kuitenkaan ole pelkästään sähköisestä suorituskyvystä: komponenttien on myös kestettävä autoteollisuuden ankarat käyttöolosuhteet. Mekaaninen kestävyys, tärinänkestävyys, lämpötilankestävyys ja pitkä käyttöikä ovat ratkaisevia kriteerejä – erityisesti turvallisuuden kannalta kriittisissä järjestelmissä.
Luotettavat, vikasietoiset ja kestävät liitäntäjärjestelmät ovat siksi olennainen osa tulevaisuuden ajoneuvoarkkitehtuuria. Vasta kun fyysiset rajapinnat ovat yhtä suorituskykyisiä ja kestäviä kuin niihin liitetyt laskentajärjestelmät, datavetoisten toimintojen – kuten autonomisten ajoliikkeiden – koko potentiaali voidaan hyödyntää turvallisesti ja kestävästi.
Hybridi-, modulaariset liitin-liittimet vyöhykkeisiin jaettuihin E/E-arkkitehtuureihin – vahva yhteistyö Rosenbergerin ja ept:n välillä
E/E-arkkitehtuuri muuttuminen vyöhykekonsepteiksi avaa uusia mahdollisuuksia pitkälle automatisoidulle ajoneuvotuotannolle. Tässä tulevaisuuteen suuntautuvassa ympäristössä Rosenberger ja ept asettavat yhdessä uusia standardeja: kumppanuudessa kehitetyllä hybridi- ja modulaaristen liittimien tuotevalikoimalla, joka yhdistää signaali-, data- ja tehon siirron, molemmat yritykset vastaavat nykyaikaisten ajoneuvoarkkitehtuurien keskeisiin haasteisiin.
Modulaaristen suunnitteluperiaatteiden ja uusimman press-fit-tekniikka-tekniikan yhdistelmä mahdollistaa erilaisten toiminnallisten yksiköiden kompaktin integroinnin – hyödyntäen käytettävissä olevaa asennustilaa optimaalisesti. Näin voidaan toteuttaa modulaarisia alikokoonpanoja, jotka sopivat ihanteellisesti robottituettuihin asennusprosesseihin. Tämä vähentää käsittelyn monimutkaisuutta ja edistää merkittävästi tehokkuuden parantumista koko toimitusketjussa.
Keskiössä on vakiintuneiden standardien ja alustastrategioiden johdonmukainen soveltaminen. Teknologioiden synergisen yhdistämisen ansiosta Rosenberger ja ept pystyvät tarjoamaan vyöhykekohtaisten ajoneuvosähköjärjestelmäratkaisujen puitteissa pitkälle automatisoituja, skaalautuvia ja kustannustehokkaita liitinratkaisuja.
Yksi tämän tiiviin yhteistyön keskeisistä tuloksista on HYMC®-tuotevalikoima (Hybrid Modular Connector). Tuotevalikoiman kehityksessä Rosenberger vastasi nopeista liitännöistä ja ept T-Com-press-fit-alue-alueesta – vaatimusten määrittelystä arkkitehtuurin kautta järjestelmäintegraatioon asti. ept:n integroima
T-Com-press-fit-alue-alue takaa korkeimman luotettavuuden myös turvallisuuden kannalta kriittisissä sovelluksissa, kuten autonomisessa ajamisessa, ADAS-järjestelmissä, infotainment-järjestelmissä, verkottuneissa palveluissa, näyttötekniikassa tai V2X-viestinnässä.
Tällä yhteistyöllä Rosenberger ja ept antavat vahvan signaalin: innovaatiovoimasta, järjestelmäintegraatiosta ja teollisesta skaalautuvuudesta autoteollisuuden tulevaisuuden hyväksi.
Modulaaristen suunnitteluperiaatteiden ja uusimman press-fit-tekniikka-tekniikan yhdistelmä mahdollistaa erilaisten toiminnallisten yksiköiden kompaktin integroinnin – hyödyntäen käytettävissä olevaa asennustilaa optimaalisesti. Näin voidaan toteuttaa modulaarisia alikokoonpanoja, jotka sopivat ihanteellisesti robottituettuihin asennusprosesseihin. Tämä vähentää käsittelyn monimutkaisuutta ja edistää merkittävästi tehokkuuden parantumista koko toimitusketjussa.
Keskiössä on vakiintuneiden standardien ja alustastrategioiden johdonmukainen soveltaminen. Teknologioiden synergisen yhdistämisen ansiosta Rosenberger ja ept pystyvät tarjoamaan vyöhykekohtaisten ajoneuvosähköjärjestelmäratkaisujen puitteissa pitkälle automatisoituja, skaalautuvia ja kustannustehokkaita liitinratkaisuja.
Yksi tämän tiiviin yhteistyön keskeisistä tuloksista on HYMC®-tuotevalikoima (Hybrid Modular Connector). Tuotevalikoiman kehityksessä Rosenberger vastasi nopeista liitännöistä ja ept T-Com-press-fit-alue-alueesta – vaatimusten määrittelystä arkkitehtuurin kautta järjestelmäintegraatioon asti. ept:n integroima
T-Com-press-fit-alue-alue takaa korkeimman luotettavuuden myös turvallisuuden kannalta kriittisissä sovelluksissa, kuten autonomisessa ajamisessa, ADAS-järjestelmissä, infotainment-järjestelmissä, verkottuneissa palveluissa, näyttötekniikassa tai V2X-viestinnässä.
Tällä yhteistyöllä Rosenberger ja ept antavat vahvan signaalin: innovaatiovoimasta, järjestelmäintegraatiosta ja teollisesta skaalautuvuudesta autoteollisuuden tulevaisuuden hyväksi.
ept:n T-Com-press-fit-alue – todistetusti toimiva liitäntätekniikka, joka takaa parhaan luotettavuuden
Toisin kuin perinteinen juotostekniikka (juotosliitäntä), ept:n T-Com-puristustekniikka (press-fit-tekniikka) tarjoaa prosessiteknisesti luotettavan, lämpöisesti eristetyn liitännän. Erityisesti tätä varten kehitetty tekniikka vakuuttaa alhaisilla vikataajuuksilla, tyypillisesti alle 1 FIT (Failure in Time) – mikä vastaa tilastollisesti yhtä vikaantumista miljardissa käyttötunnissa.
Yli 120 miljardilla kenttätestatulla liittimellä maailmanlaajuisesti ept:n T-Com-press-fit-alue-liitin on tunnustettu alan standardi lähes kaikilla globaaleilla OEM-valmistajilla. Sen kaasutiivis liitäntä takaa korkeimman mekaanisen kestävyyden ja sopii siten erityisen hyvin turvallisuuden kannalta kriittisiin sovelluksiin esimerkiksi autonomisen ajamisen, ADAS:n, infotainmentin tai V2X-viestinnän aloilla.
Teknologiset edut lyhyesti:
- Suuret pitovoimat: jopa 100 N kosketusta kohti suoraan piirilevyllä
- Ei juotosprosesseja: ei murtuneita tai kylmäjuotoskohtia
- Erinomainen tärinä- ja iskunkestävyys: testattu jopa 200 g:n kiihtyvyydellä
Modulaarinen järjestelmä, joka tarjoaa maksimaalisen joustavuuden jopa 56 Gbit/s:n nopeudella
Rosenbergerin modulaarinen järjestelmä yhdistää markkinoiden johtavia liitäntätekniikoita skaalautuviin suunnitteluratkaisuihin – mikä sopii erinomaisesti verkotettujen ajoneuvoarkkitehtuurien monimutkaisiin vaatimuksiin. Se mahdollistaa tarkan mukauttamisen monenlaisiin käyttökohteisiin, ADAS- ja autonomisista ajojärjestelmistä infotainment- ja gateway-sovelluksiin.
Koaksiaaliset suurtaajuusliittimet (liitin)
Esimerkiksi kamerapohjaisten järjestelmien sovelluksiin.
HFM®: FAKRA-Mini, taajuusalue 20 GHz, 28 Gbit/s
RMC®: Mini-Coax, taajuusalue 9 GHz
FAKRA: Standardoitu RF-liitäntä, taajuusalue 6 GHz, 8 Gbit/s
HFM®: FAKRA-Mini, taajuusalue 20 GHz, 28 Gbit/s
RMC®: Mini-Coax, taajuusalue 9 GHz
FAKRA: Standardoitu RF-liitäntä, taajuusalue 6 GHz, 8 Gbit/s
Differentiaaliset dataliittimet
Ethernet-pohjaiseen viestintään, kuten esimerkiksi ohjausyksiköiden (vyöhykeohjain ja HPC) väliseen yhteyteen.
H-MTD®: suojattu, kierretty pari jopa 20 GHz:iin asti, 56 Gbit/s
MTD®: suojattu, kierretty pari jopa 1 GHz:iin asti, 1 Gbit/s
RosenbergerHSD®: korkea signaalin eheys jopa 6 GHz:iin asti, 8 Gbit/s
H-MTD®: suojattu, kierretty pari jopa 20 GHz:iin asti, 56 Gbit/s
MTD®: suojattu, kierretty pari jopa 1 GHz:iin asti, 1 Gbit/s
RosenbergerHSD®: korkea signaalin eheys jopa 6 GHz:iin asti, 8 Gbit/s
Suunnittelu järjestelmän tehokkuuden ja prosessin luotettavuuden varmistamiseksi
Kohdennettu Design-In-prosessi tukee paitsi tehokasta piirilevyjen reititystä myös monimutkaisten johtosarjojen automatisoitua kokoonpanoa. Tuloksena on korkea integraatiotiheys, alhaisemmat prosessikustannukset ja maksimaalinen suunnitteluvapaus samalla kun sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) on luotettavalla tasolla.
Yhteenveto: Tulevaisuuden ohjelmistopohjaisen liikkuvuuden perusta
Siirtyminen kohti ohjelmistopohjaista ajoneuvoa (Software-Defined Vehicle, SDV) ei merkitse pelkästään paradigman muutosta autoteollisuuden kehityksessä – se vaatii ajoneuvon sähköjärjestelmän arkkitehtuurin täydellistä uudelleensuunnittelua. Aikakaudella, jossa toiminnot määritellään yhä enemmän ohjelmistolla, ohjataan keskitettyjen korkean suorituskyvyn tietokoneiden avulla ja toteutetaan jatkuvien datavirtojen avulla, ajoneuvon sähköjärjestelmästä (ajoneuvon sähköjärjestelmä) tulee tulevaisuuden ajoneuvoalustojen strateginen selkäranka.
Alueelliset arkkitehtuurit, suorituskykyiset tietokonealustat ja luotettavat suurten nopeuksien yhteydet muodostavat teknologisen perustan autonomisille ajotoiminnoille, verkottuneille palveluille ja reaaliaikaiselle viestinnälle. Tämä muutos on kuitenkin toteutettavissa vain fyysisesti kestävillä, standardoiduilla ja modulaarisilla liitinjärjestelmillä, jotka täyttävät suorituskyvyn, luotettavuuden ja integroinnin korkeimmat vaatimukset.
Rosenbergerin ja ept:n yhteinen kehitystyö – erityisesti HYMC®-tuotevalikoima, johon kuuluu todistetusti toimiva T-Com press-fit-alue – osoittaa, kuinka teknologisten synergioiden avulla voidaan luoda paitsi yksittäisiä komponentteja myös kokonaisia järjestelmäratkaisuja, jotka vastaavat seuraavan sukupolven ajoneuvojen vaatimuksiin.Tämä tekee selväksi: ajoneuvon sähköverkko (ajoneuvon sähköjärjestelmä) on paljon enemmän kuin pelkkä tekninen infrastruktuuri. Se on keskeinen vipu innovaatiolle, skaalautuvuudelle ja kilpailukyvylle autoteollisuuden aikakaudella, jota leimaavat yhteydet, automaatio ja digitalisaatio.
Alueelliset arkkitehtuurit, suorituskykyiset tietokonealustat ja luotettavat suurten nopeuksien yhteydet muodostavat teknologisen perustan autonomisille ajotoiminnoille, verkottuneille palveluille ja reaaliaikaiselle viestinnälle. Tämä muutos on kuitenkin toteutettavissa vain fyysisesti kestävillä, standardoiduilla ja modulaarisilla liitinjärjestelmillä, jotka täyttävät suorituskyvyn, luotettavuuden ja integroinnin korkeimmat vaatimukset.
Rosenbergerin ja ept:n yhteinen kehitystyö – erityisesti HYMC®-tuotevalikoima, johon kuuluu todistetusti toimiva T-Com press-fit-alue – osoittaa, kuinka teknologisten synergioiden avulla voidaan luoda paitsi yksittäisiä komponentteja myös kokonaisia järjestelmäratkaisuja, jotka vastaavat seuraavan sukupolven ajoneuvojen vaatimuksiin.Tämä tekee selväksi: ajoneuvon sähköverkko (ajoneuvon sähköjärjestelmä) on paljon enemmän kuin pelkkä tekninen infrastruktuuri. Se on keskeinen vipu innovaatiolle, skaalautuvuudelle ja kilpailukyvylle autoteollisuuden aikakaudella, jota leimaavat yhteydet, automaatio ja digitalisaatio.