Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten und am 30. Juni 2012 auslaufenden Verbundprojektes „Sicherheit in Eingebetteten IP-basierten Systemen (SEIS)“ werden die prinzipielle Verwendbarkeit von Ethernet und dem Internet Protocol (IP) als Bussystem beziehungsweise als Kommunikationsprotokolle in der Automobiltechnik erforscht. Ethernet wird hierbei noch als ein weiteres Bussystem und das IP als ein gemeinsam von allen inklusive der klassischen Automotive-Bussystemen einheitlich verstandenes Protokoll gesehen.
Inhaltsverzeichnis
1 Zusammenfassung
2 Einleitung
2.1 Stand der Forschung und eigene Vorarbeiten
2.2 Problemstellung
3 Ziele und Arbeitsprogramm
3.1 Arbeitspaket 1: Architektur festlegen
3.2 Arbeitspaket 2
3.2.1 Arbeitspaket 2a: Entwicklung Hard- und Software
3.2.2 Arbeitspaket 2b: EMV-Untersuchungen der Komponenten
3.3 Arbeitspaket 3: Integration und Inbetriebnahme
3.4 Arbeitspaket 4
3.4.1 Arbeitspaket 4a: Funktions- und Leistungstests der Steuergeräte
3.4.2 Arbeitspaket 4b: EMV-Untersuchungen der Steuergeräte
3.5 Arbeitspaket 5
3.5.1 Arbeitspaket 5a: Integration in ein Fahrzeug
3.5.2 Arbeitspaket 5b: Entwicklung eines Demonstrators
3.6 Arbeitspaket 6: Tests der Steuergeräte im Fahrzeug
3.7 Arbeitspaket 7: Konzept zur Integration in AUTOSAR
3.8 Arbeitspaket 8: Auswertung, Beurteilung und Patentierung der Ergebnisse
4 Zeitplan
5 Finanzplan
Zielsetzung & Themen
Das Projekt P2IPE untersucht die Machbarkeit eines „All IP/Ethernet Cars“, um die Komplexität und Kosten aktueller Fahrzeug-Elektronikarchitekturen durch den Einsatz von Power-over-Ethernet (POE) und Powerline Communication (PLC) zu reduzieren. Hierbei wird erforscht, wie Aktoren und Sensoren sowohl mit Energie versorgt als auch über IP-Protokolle angesteuert werden können, inklusive einer Integration in die AUTOSAR-Architektur.
- Entwicklung von IP-basierten Steuergeräten (IP-ECUs).
- Erforschung der Vor- und Nachteile von POE und PLC in der Automobiltechnik.
- Minimierung des Kabelbaums durch kombinierte Energie- und Datenübertragung.
- Integration neuer Technologien in die Automotive Open System Architecture (AUTOSAR).
- Durchführung von EMV-Untersuchungen und Funktionsprüfungen im Labor sowie im Testfahrzeug.
Auszug aus dem Buch
2.1 Stand der Forschung und eigene Vorarbeiten
Heutige Kraftfahrzeuge beinhalten 50 bis 70 Steuergeräte oder Electronic Control Units (ECUs), welche untereinander vernetzt sind. Als Bussysteme kommen hierbei je nach Funktionsbereich im Fahrzeug wie beispielsweise Antriebsstrang oder Multimedia und Telematik typischerweise das Controller Area Network (CAN), FlexRayTM, Local Interconnect Network (LIN) oder Media Oriented Systems Transport (MOST®) zum Einsatz [10, S. 13 ff]. Abhängig vom Funktionsbereich liegen dort spezifische Anforderungen an das jeweilige Bussystem wie Fehlertoleranz, hohe Datenrate, Determinismus, Flexibilität und Sicherheit vor [1]. Eine Architektur aus mehreren Bussystemen geht dabei allerdings mit einer hohen Komplexität einher, da deren Verbindung den Einsatz von Gateways zur Adress-, Geschwindigkeits- oder Protokollwandlung notwendig macht [10, S. 7 f.].
Diese Komplexität und die damit verbundenen Kosten zu reduzieren, ist das Vorhaben [11] des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbundprojektes1 „Sicherheit in Eingebetteten IP-basierten Systemen (SEIS)“ [12], an dem sich die Continental Automotive GmbH Regensburg beteiligt. Im Rahmen von Promotionen, deren praktische Teile bei Continental durchgeführt werden, besteht hierbei auch bereits eine Kooperation zwischen der Fakultät Informatik und Mathematik der Hochschule Regensburg sowie der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Ilmenau.
Ziel des am 30. Juni 2012 auslaufenden Projektes SEIS ist es dabei, als einen ersten Schritt die Verwendbarkeit des Internet Protocol (IP) für die Kommunikation und Ethernet einerseits als Kommunikationsprotokoll als auch als weiteres Bussystem in der Automobiltechnik zu erforschen. Des Weiteren soll die Einsetzbarkeit des IP, wie in Abbildung 2.1 dargestellt, als gemeinsam von allen eingesetzten Bussystemen einheitlich verstandenes Protokoll als Migrationsschritt untersucht werden. Die Vorteile von Ethernet und IP liegen dabei in deren weiten Verbreitung und Standardisierung, wodurch sich anders als bei den anfangs aufgeführten Bussystemen eine bereits vorhandene bereite Technologiebasis und daraus resultierende Synergieeffekte nutzen lassen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Zusammenfassung: Überblick über das Projekt P2IPE zur Erforschung von Ethernet, IP, POE und PLC als Basis für ein „All IP/Ethernet Car“.
2 Einleitung: Analyse des Stands der Technik bei Fahrzeug-Bussystemen und Darstellung der Zielsetzung für das Folgeprojekt P2IPE.
3 Ziele und Arbeitsprogramm: Detaillierte Beschreibung der acht Arbeitspakete, von der Architekturfestlegung bis hin zur Patentierung der Ergebnisse.
4 Zeitplan: Darstellung der zeitlichen Abfolge der Arbeitspakete und der Meilensteine bis zum Projektende.
5 Finanzplan: Aufstellung der Kostenstruktur, inklusive Personal, Material und Dienstreisen, sowie Erläuterung der Eigenbeteiligung der Partner.
Schlüsselwörter
All IP/Ethernet Car, Automotive, Power-over-Ethernet, POE, Powerline Communication, PLC, IP-ECUs, AUTOSAR, Elektronikarchitektur, Steuergeräte, Ethernet, Bussysteme, Kabelbaumreduktion, Bordnetz, IP-basierte Systeme.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Forschungsprojekt grundsätzlich?
Das Projekt P2IPE befasst sich mit der Entwicklung und Erprobung von Steuergeräten in Kraftfahrzeugen, die auf Ethernet und Internet Protocol (IP) basieren, um die Fahrzeugarchitektur zu vereinfachen.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Schwerpunkte liegen auf der Kommunikation in Fahrzeugen, der Energieversorgung über Datenleitungen (POE) und der Nutzung von Energieversorgungsleitungen zur Datenübertragung (PLC).
Was ist das primäre Ziel des Projektes?
Das Ziel ist die Realisierung eines „All IP/Ethernet Cars“, das durch den Einsatz von POE und PLC die Komplexität und Kosten aktueller Elektronikarchitekturen signifikant reduziert.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewandt?
Das Projekt kombiniert theoretische Architekturkonzepte mit praktischen Entwicklungen, Labortests zur EMV und schließlich der Integration in ein Testfahrzeug.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in acht spezifische Arbeitspakete, die den gesamten Entwicklungszyklus von der Architekturdefinition über Hard- und Softwareentwicklung bis zur Integration und Validierung abdecken.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Schlüsselbegriffe sind unter anderem All IP/Ethernet Car, Power-over-Ethernet, PLC, IP-ECUs, Automotive und AUTOSAR.
Wie unterscheidet sich POE von PLC in dieser Anwendung?
POE nutzt Ethernet-Leitungen für Energie und Daten (Sternstruktur), während PLC die bestehenden Energieversorgungsleitungen zur Kommunikation nutzt (Busstruktur), was das Potenzial zur Kabelbaumreduktion weiter erhöht.
Welche Rolle spielt AUTOSAR in diesem Projekt?
Ein zentraler Bestandteil des Projekts ist die Erarbeitung eines Konzepts zur Integration der neuen POE- und PLC-Technologien in die standardisierte Automotive Open System Architecture (AUTOSAR).
- Arbeit zitieren
- Marius Strobl (Autor:in), 2012, Power-over-Ethernet- und Powerline-Communication-basierte IP-Steuergeräte für Kraftfahrzeuge, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/232825
