Efficient Powertrain

Warum nützt Virtualisierung beim Antriebsstrang?
Automobilhersteller und Steuergerätehersteller im Echtzeitbereich stehen unter ständigem Druck, immer mehr Funktionen auf der Hardware zusammenzuführen. Sie müssen das Dilemma lösen, einerseits die Kosten zu senken (z. B. Hardware, Kabel und Gewicht zu reduzieren) und andererseits eine bessere Leistung (z. B. Energieeffizienz, Sicherheit) zu erzielen. Gleichzeitig müssen sie eine zunehmende Zahl an Funktionen (z. B. Elektrifizierung, Konnektivität, autonomes Fahren) integrieren. Die Hypervisor-Technologie, wie sie in der Virtualisierungsplattform COQOS Micro SDK von OpenSynergy implementiert ist, bietet für diese Herausforderungen eine leistungsstarke Lösung. Wir glauben, dass die Virtualisierung sich besonders für Antriebsstrangsysteme eigenet, weil diese den gerade erwähnten Änderungsfaktoren am stärksten ausgesetzt sind. Der Trennkern dieser Systeme setzt voraus, dass die Software unterschiedlicher Hersteller kombiniert werden kann: So sollte z.B. die selbst vom OEM entwickelte Energiemanagementsoftware auf derselben Hardware ausgeführt werden können wie die Batteriemanagementsoftware des Batteriezellenherstellers und wie die Drehmomentregelung eines weiteren Zulieferers. Einige Systeme sind besonders anspruchsvoll in ihrer Entwicklung, weil sie das Sicherheitsniveau ASIL-D erfordern und dennoch auf Mikrocontrollern ausgeführt werden, deren Prozessoren nur über eine Speicherschutzeinheit (MPU) verfügen. Darüber hinaus erfordert die Konsolidierung mit Interferenzfreiheit zwischenen mehrerer Applikationen eine effiziente Virtualisierung der CPUs.

Warum Virtualisierung zum jetzigen Zeitpunkt?
Virtualisierung erweitert das Ökosystem der Hardware-Abstraktion um eine neue Dimension und ist ein gute Ergänzng zu vorhandenen Technologien wie z.B. AUTOSAR. Mikrocontroller und Echtzeitprozessoren der neuen Generation unterstützen die Hardwarevirtualisierung, d. h. sie verfügen über integrierte Erweiterungen, die das Ausführen eines Hypervisors sehr effizient machen. Ein gutes Beispiel ist die Armv8-R-Architektur. Hier wurden in der „R“ -Familie (Echtzeit) mittels einer zweiten MPU (Memory Protection Unit) die Virtualisierungserweiterungen hinzugefügte und diese MPU wird vom Hypervisor gesteuert. Neue Steuergeräte haben diese Architektur des Arm Cortex®-R52-Kern übernommen und COQOS Micro Hypervisor war einer der ersten Hypervisoren, der diese Erweiterungen nutzt: OpenSynergy implementierte den Sicherheitsmikrocontroller NXP S32S als Hauptplattform für die Entwicklung eines der ersten auf Arm Cortex-R basierenden Hypervisor. Darüber hinaus kann COQOS Micro SDK von OpenSynergy auch andere Chips unterstützen, die entweder den Arm Cortex®-R52 verwenden wie z. B. die STMicroelectronics Stellar-Familie oder andere MPU-basierte Mikrocontroller mit hardwaregestützter Virtualisierung wie Infineon Tricore® und Renesas RH850 / U2X.
Unten auf dieser Seite finden Sie ein Video, das den von NXP erstelltenen gemeinsamen Demonstrator mit Antriebsstrang-Software beschreibt. Er zeigt eine Architektur, in der fünf virtuelle Maschinen auf vier Prozessorkernen ausgeführt werden.

Warum ist Virtualisierung für die Elektrifizierung wichtig?
Bei der Elektrifizierung geht es nicht nur darum, den Verbrennungsmotor durch einen Elektromotor zu ersetzen, sondern vielmehr um das ständige Bestreben nach Vereinfachung in der E / E-Architektur. Der Grund dafür ist, dass die Interaktionen zwischen den Applikationen permanent komplexer werden. Virtualisierung ist eine geeignete Lösung, um diese Komplexität zu reduzieren und zwar durch die Konvergenz von Softwaresystemen mit unterschiedlichen Anforderungen und von verschiedenen Anbietern. Basierend auf ersten Studien, die NXP durchgeführt hat, weist ein konvergierter Antriebsstrang eine höhre Effizienz von bis zu 10-15% auf. Alles in allem bietet die Virtualisierung für diejenigen, die die Systeme integrieren einen größeren Gestaltungsspielraum und das bei nur geringen Kompromissen bezüglich der Leistung. In vielen Fällen trägt sie auch zur Verbesserung der Gesamtsicherheit bei.


Domain Controller based on COQOS Micro SDK

Datasheet

Market Report

Strategy Analytics has stressed in its latest report that carmakers will focus on centralized architectures supporting their target of highly automated driving. It always becomes more apparent that the use of virtualization is finding its way into electric powertrain technology.

You may read the Strategy Analytics full report on Arm website.

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