Wenn Lastwagen beim sogenannten „Platooning“ automatisiert hintereinander auf der Autobahn fahren oder Autos automatisch die Spur wechseln, müssen alle Fahrzeugbewegungen ohne menschlichen Fahrer präzise und schnell berechnet und ausgeführt werden. Mit Hilfe von Software und KI-Algorithmen werden Antrieb, Bremsen, Vorder- und Hinterradlenkung sowie Dämpfungssysteme sicher gesteuert. Je effizienter die KI-Algorithmen sind, desto besser kann die Rechenleistung genutzt werden. Im Projekt „EEmotion“ haben ZF und Infineon gemeinsam KI-Algorithmen für die Entwicklung und Steuerung von Fahrzeugsoftware entwickelt und umgesetzt. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Beim automatisierten Fahren steuern die im Projekt entwickelten und in einem Versuchsfahrzeug getesteten KI-Algorithmen alle Aktuatoren entsprechend der vorgegebenen Fahrtrajektorie und optimieren diese.
ZF hat seine beiden bestehenden Softwarelösungen „cubiX“ und „Eco Control 4 ACC“ um KI-Algorithmen erweitert, die auf dem Mikrocontroller „AURIX TC4x“ von Infineon mit integrierter Parallel Processing Unit implementiert wurden. Dadurch werden die KI-Algorithmen effizienter und die Rechenleistung wird besser ausgenutzt. Das wiederum führt zu einer besseren Fahrleistung und mehr Fahrsicherheit. So konnten die beiden Unternehmen im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen ohne KI nachweisen, dass ihre Lösung beispielsweise automatisierte Spurwechsel deutlich präziser durchführen kann. Zudem wurde die Energieeffizienz von Fahrerassistenzsystemen wie der adaptiven Geschwindigkeitsregelung erhöht. Die verbesserte Fahrleistung bei gleichzeitig geringerer Rechenleistung ebnet den Weg für kosteneffiziente Level 2+ Assistenzsysteme.
„Das Förderprojekt EEmotion zeigt auf, dass unsere auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmen unseren Kunden neuartige Vorteile verschaffen: Durch KI können Produkte mit neuen Funktionen ausgestattet sowie schneller und effizienter entwickelt werden“, sagt Torsten Gollewski, Leiter Forschung und Entwicklung bei ZF.
„Mit unseren weltweit führenden Halbleiterprodukten, Software und Dienstleistungen ermöglicht es Infineon Kunden, ihre eigenen KI-Anwendungen zu entwickeln“, sagt Peter Schiefer, Präsident der Automotive-Division von Infineon. „Unser ,AURIX TC4x‘ eignet sich ideal für KI-Anwendungen im Auto. Er ermöglicht dank seiner Parallel Processing Unit die schnelle und parallele Verarbeitung von Daten, was für künstliche Intelligenz unerlässlich ist und die nächsten Schritte beim automatisierten Fahren hin zum autonomen Fahren vereinfacht.“
„Im Projekt ,EEmotion‘ konnte künstliche Intelligenz erfolgreich in sicherheitskritische Funktionen des Fahrzeugregelungssystem integriert und softwareseitig validiert werden, wodurch ein weiterer Fortschritt auf dem Weg zum hochautomatisierten Fahren erzielt werden konnte“, sagt Ernst Stöckl-Pukall, Leiter des Referates ,Digitalisierung und Industrie 4.0‘ im Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. „Damit hat das Projekt wichtige Impulse gesetzt, um die Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Fahrzeugindustrie zu stärken.“
Softwaregesteuerte Fahrwerksregelung mit KI optimiert
Mit der Software „cubiX“ von ZF lassen sich alle Fahrwerkkomponenten von Pkw und Nutzfahrzeugen regeln. Dazu gehören die Längs- und Querdynamik sowie die Vertikaldynamik des Fahrzeugs. Außerdem wird der vorausschauende Abstandsregeltempomat „Eco Control 4 ACC“ mit einem rechenintensiven Optimierungsalgorithmus und modellprädiktiver Regelung weiterentwickelt, um im realen Fahrbetrieb bis zu acht Prozent mehr Reichweite zu erzielen. Auch im Projekt „EEmotion“ wurden KI-Algorithmen entwickelt, die bereits in der Entwicklungsphase ansetzen. So kann die Fahrzeugsoftware effizienter gestaltet und schneller für den Kunden verfügbar gemacht werden. Die beschleunigte und KI-unterstützte Applikation der Fahrzeugsoftware bietet den Fahrzeugherstellern klare Vorteile bei der Anpassung an verschiedene Fahrzeugmodelle.
Mikrocontroller von Infineon ermöglicht Nutzung von KI-Algorithmen
Schlanke, KI-basierte Algorithmen benötigen sehr viel Rechenleistung, daher empfiehlt es sich, sie in leistungsfähige Mikrocontroller zu integrieren. Die „AURIX TC4x“-Mikrocontroller von Infineon setzen die aktuellen Trends in den Bereichen KI-Modellierung, Virtualisierung, Sicherheit, Cybersicherheit und Netzwerkfunktionen um. Sie ebnen den Weg für neue E/E-Architekturen und die nächste Generation softwaredefinierter Fahrzeuge. Ein wichtiger Bestandteil des Mikrocontrollers ist die Parallel Processing Unit, die durch schnelle und parallele Datenverarbeitung rechenintensive KI-Anwendungen ermöglicht.
