E/E-Entwicklung für Entscheider - AUTOMOBIL-ELEKTRONIK · 2019-09-09 · Entscheider. 20 B 61060...

09 / 2019 B 61060 · September 2019 · Einzelpreis 19,50 € · www.automobil-elektronik.de

E/E-Entwicklung für Entscheider

IAA 2019News der Zulieferer: Von ADAS/AD über Sensorik und Komfort bis E-Mobilität 14

SAFETY + SECURITYDas umfassende Themen-special rund um Sicherheit im Fahrzeug 32

LUDWIGSBURG 2019Wesentliche Inhalte der Vorträge ganz kompakt auf insgesamt zehn Seiten 54

KONGRESS

Von Radar bis E-MobilitätInterview mit Shalini Palmer, Analog Devices 20

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AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09 / 2019 3www.all-electronics.de

Editorial

EDITORIALHygiene, Hygiene, Hygiene

E2E-Architekturen, AD, Connectivity, Security und Tools

Vorträge in Ludwigsburg

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von Chefredakteur Alfred Vollmer

[email protected]

In deutschen Krankenhäusern sind multiresistente Keime ein immens großes Problem, in den Nieder-landen aber nicht, weil die Niederländer mit dem

Thema „Hygiene im Krankenhaus“ anders umgehen. Nur mit adäquaten Hygiene-Maßnahmen können wir unsere Gesundheit und unsere Vitalfunktionen viel länger erhalten als zum Beispiel im 14. Jahrhundert, in dem die Pest binnen sieben Jahren die Gesamtbevöl-kerung Europas um mehr als ein Drittel dezimierte.

Hygiene ist laut Wikipedia „die bewusste Vermeidung aller der Gesundheit drohenden Gefahren und die Betätigung gesundheitsmehrender Handlungen“. Wenn wir in dieser Definition den Begriff der Gesund-heit gegen das Wort „Verkehrstauglichkeit“ austau-schen, erkennen wir, wie wichtig die Hygiene ist; und was in der Gesundheitslehre „Hygiene“ heißt, trägt in software-gesteuerten Elektronik-Systemen die Bezeichnung „(Cyber)Security“.

Security im Auto ist wie Hygiene im Krankenhaus – ein Muss und eine fundamental wichtige Maßnahme, ohne die all die High-Tech-Funktionen des komplexen Systems Auto gar nicht verantwortungsvoll imple-mentierbar sind. Nicht nur Viren wie Ebola und Milz-brand haben katastrophale Folgen für den Menschen; auch mit Viren infizierte Fahrzeuge beziehungswei-se Fahrzeuge mit unzureichender Security-Infrastruk-tur können äußerst gravierende, eventuell sogar kata-strophale Folgen für das Fahrzeug, Menschenleben und Unternehmen nach sich ziehen.

„Sicherheit = Safety + Security – Warum die ISO 26262 allein nicht genügt“ lautete der Titel meines ersten, ganz vorsichtig formulierten Automotive-Weckrufs, den ich Anfang 2013 veröffentlichte (siehe infoDIREKT 302AEL0113 auf all-electronics.de). Damals waren die Reaktionen teilweise schon feindselig. Auf dem 23. Automobil-Elektronik Kongress in Ludwigsburg, über den wir ab Seite 54 auf zehn Seiten ausführlich berich-ten, befragten wir die Besucher „Glauben Sie, dass alle Unternehmen entlang der gesamten Automotive-Nah-rungskette die immense Wichtigkeit der Security erkannt haben und angemessene Maßnahmen in ihren zukünftigen Produkten und Design-Prozessen anwen-den?“ 71 Prozent der Antworten lauteten „Nein“. Das ist bestimmt ehrlich und erschreckend, birgt aber einen ersten Hoffnungsschimmer, denn letztes Jahr lautete noch 82% der Antworten auf eine sehr ähnliche Frage in Ludwigsburg „Nein“.

In unserem Sicherheits-Special ab Seite 32 liefern wir Ihnen auf 18 Seiten geballte Infos rund um das The-ma „Safety + Security“. Vielleicht antworten nächstes Jahr die Teilnehmer in Ludwigsburg zu 71 Prozent mit „Ja“. Die Hoffnung stirbt bekanntlich zuletzt, aber eines ist ganz klar: Ohne adäquate Hygiene bezie-hungsweise Security läuft nichts!

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September 2019

4 AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09/2019 www.all-electronics.de

MÄRKTE + TECHNOLOGIEN

06 ZVEI-StandpunktSafety und Security zielen nicht immer in die gleiche Richtung

08 News und Meldungen

14 ADAS, Autonomes Fahren und Connectivity auf der IAAPeoplemover, Fahrerassistenzsysteme und mehr

18 Elektromobilität auf der IAA 201948 V, E-Achsen, Leistungselektronik und Energiespeicher

COVERSTORY

20 Von Radar bis ElektromobilitätInterview mit Shalini Palmer, Senior Sales Director EMEA Mobility & Transportation bei Analog Devices

AKTIVE + PASSIVE

24 Multitasking auf höchster EbeneHypervisor verwalten virtuelle Maschinen

28 FMEDA-Prozesse automatisieren? Die Sicherheit von applikationsspezifi-schen Automotive-Chips beurteilen

SAFETY + SECURITY

32 Keine Safety ohne SecurityCyberangriffe auf das System Auto abwehren

36 Service-orientierte IT-SicherheitHSM-Software ist Baustein neuer Bordnetz-Architekturen

40 Ohne sichere Schlüssel keine Security Steuergeräte schützen mit standardisier-tem Schlüsselmanagement

44 Interoperable SicherheitsimplementierungenMit Crypto Companion flexibel auf OEM-Spezifikationen reagieren

46 Kryptografisch sicherer Flash-SpeicherSecure NOR-Flash macht Speicher-lösungen intelligent und flexibel

48 Cyber-Sicherheitskultur leben Cybersecurity wird Teil der strategischen Unternehmensführung

52 DSGVO und Automotive-Sensor-EntwicklungDatenschutzrichtlinien bei der Visualisie-rung von Daten realisieren

KONGRESS LUDWIGSBURG

54 Ende-zu-Ende-Architekturen Ein Konzept gegen die Komplexität in der Automobilelektronik

56 Wege zum autonomen FahrzeugZentrales Computing, Autonomie in der Stadt und Sensorik

60 Vernetzte MobilitätPhotonik-Lösungen und Cyber-Sicherheit per Hardware

62 Entwicklungsprozess neu gedachtDisruptive Elemente im Automobil-Entwicklungsprozess

Kongress 54 Ludwigsburg

Fachvorträge auf dem 23. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK Kongress in Ludwigsburg, dem internationalen Networking-Event der Automotive-Elektronik-Entscheider.

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E/E-Entwicklung für Entscheider

IAA 2019News der Zulieferer: Von ADAS/AD über Sensorik und Komfort bis E-Mobilität 14

SAFETY + SECURITYDas umfassende Themen-special rund um Sicherheit im Fahrzeug 32

LUDWIGSBURG 2019Wesentliche Inhalte der Vorträge ganz kompakt auf insgesamt zehn Seiten 54

KONGRESS

Von Radar bis E-MobilitätInterview mit Shalini Palmer, Analog Devices 20

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RUBRIKEN

03 EditorialHygiene, Hygiene, Hygiene

64 Neue Produkte

65 Impressum

65 VerzeichnisseInserenten-/Personen-/Unternehmensverzeichnis

66 Ego, Ego, Ego Dr. Lederers Management-Tipps

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Automotive-Abkürzungen

Erklärungen zu mittlerweile über 1000 Abkürzungen rund um die Automobil-Elektronik finden Sie auf www.all- electronics.de im Bereich „Abkürzungen“ (oben Mitte).

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Märkte + Technologien ZVEI-Standpunkt

gegeben. Zusätzlich wird im Gegensatz zur funktionalen Sicherheit das Thema Cybersecurity Teil der Homologation (Typzulassung) werden. Hierzu befindet sich derzeit eine Regulierung (UN-ECE) in Entwicklung, und die Autohersteller werden künftig gefordert sein, ein Cyber-security-Management-System zu unter-halten. Auch hier bestehen noch reichlich Unsicherheiten.

Nachdem es bei der funktionalen Sicherheit immer um die Sicherheit des Menschen gegenüber Gefahren techni-scher Systeme geht, ist die Richtung von Cybersecurity gegensätzlich. Der intelli-gente Angreifer, der ein System gefährdet, ist ungleich schwieriger vorherzusehen. Weil somit zu jeder Zeit im Lebenszyklus eines Produktes neue Sicherheitslücken ausgemacht werden können, müssen effi-ziente Prozesse definiert sein damit umzu-gehen, beispielsweise OTA-Updates.

Während sich die funktionale Sicherheit in der Regel um die Beherrschung zufäl-liger Hardwarefehler und um die Vermei-dung systematischer Fehler kümmert, was aufgrund der zunehmenden Komplexität der Fahrzeugelektronik sehr herausfor-dernd und aufwendig sein kann, müssen

Safety und Security zielen nicht immer in die gleiche Richtung

Stefan Kriso leitet bei der Robert Bosch GmbH das Center of Competence für Funktionale Sicherheit und ist Vorsitzender des ZVEI- Arbeitskreises Funktionale Sicherheit/ISO 26262.

Bilde

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Der Aphorismus von Perikles „Es kommt nicht darauf an, die Zukunft vorherzusagen, sondern

darauf, auf die Zukunft vorbereitet zu sein“ bringt das Thema Cybersecurity auf den Punkt. Während für die funktionale Sicherheit (Safety) das Vorgehen in Safe-ty-relevanten Entwicklungen inzwischen etabliert ist und auf viele aus der Vergan-genheit bewährte Methoden zurückge-griffen werden kann, ist das Vorgehen in der Entwicklung für Security-kritische Anwendungen noch nicht allgemein abgestimmt.

Während sich die Unfallstatistik mit zusätzlichen Safety-Maßnahmen (zum Beispiel zusätzlicher Airbag, zusätzliche Überwachung, Einführung eCall etc.) mehr oder weniger automatisch verbessert und zu mehr Sicherheit führen kann, ist das bei Cybersecurity nicht zwangsläufig so. Erfolgreiche Cybersecurity-Attacken werden durch die Ergreifung weiterer Security-Maßnahmen zwar schwieriger, lassen sich aber dennoch nicht ausschlie-ßen, denn der Angreifer als Initiator für die Durchführung von Cyber-Security-Attacken ist nicht berechenbar.

Alle Puzzleteile müssen ineinander greifen: Software, Hardware, Fertigung, Cloud-System und Prozesse müssen abge-sichert sein. Eine sicher entwickelte Appli-kation auf einem unsicheren Betriebssys-tem ist unsicher.

Die zurzeit parallel zur Safety-Norm ISO 26262 (1st Edition stammt bereits aus 2011) entwickelte Security-Norm ISO/SAE 21434 wird voraussichtlich Ende 2020 frei-

für die Cybersecurity komplexe Bedro-hungs- und Schwachstellenanalysen durchgeführt werden. Angriffe auf die Cybersecurity sind zumeist ausgeklügelte komplexe Angriffspfade.

Außer dem zu bewahrenden Schutzziel Safety (Gefahr für Leib und Leben) sind zudem zusätzlich Schadenszenarien für Bedienbarkeit und Funktionsfähigkeit (Operability), Finanzen und Datenschutz zu betrachten. Auch das sind Themen, mit denen sich die funktionale Sicherheit nicht beschäftigen muss. Genügt es der funkti-onalen Sicherheit oftmals in unsicheren Zuständen oder bei Störungen, das System in einen sicheren Zustand zu überführen, kann die Verfügbarkeit von Cybersecurity-relevanten Systeme gerade in solchen Situ-ationen ein zu verletzendes Schutzziel sein. Systeme in sichere Zustände zu brin-gen kann bereits ein Cybersecurity-Angriffsziel sein.

Security-Maßnahmen sind insbesonde-re im safety-relevanten Umfeld zumeist mit direkten Zielkonflikten verbunden:

• Ein bereits freigegebenes funktional sicheres System sollte aufgrund des potenziellen Aufwands für eine erneu-te Freigabe möglichst wenig geändert werden.

• Die Implementierung von Cybersecuri-ty kostet zusätzliche Systemressourcen in Echtzeit (Verschlüsselung etc.) sowie Speicherplatz (zum Beispiel für Ablage und Handling der Schlüssel).

Wie in der IT-Security gilt auch hier: Cybersecurity bringt keine Erleichterung in bisherige Prozesse. (av) n

Systeme in sichere Zustände zu bringen

kann bereits ein Cybersecurity-

Angriffsziel sein.

Dr. Thomas Liedtke ist Leiter der Expert Area Cybersecu- rity bei Kugler Maag und Leiter des ZVEI-Arbeitskrei-ses „Datensicherheit im Automobil“.

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Märkte + Technologien Meldungen

8 AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09 / 2019 www.all-electronics.de

Top-FIVE

dSPACE übernimmt das Start-up Understand AI 102ael0919 dSPACE

1Continental will künftig Bleigehalt in Elektronik reduzieren

108ael0919 Continental 2

Mahle gründet Bereich Elektronik und Mechatronik

900ael0919 Mahle 3

Bosch und Daimler erhalten Zulassung für fahrerloses Parken

870ae0719 Daimler Bosch 4

Diese Aktivitäten hat ON Semiconductor bei Automotive

300ael0819 ON Semiconductor 5

Die Zeitschrift AUTOMOBIL-ELEKTRONIK finden Sie jeweils als Komplett-PDF jeder Druckausgabe permanent archiviert unter www.automobil-elektronik.de. Zusätzlich stellen wir die einzel-nen Beiträge unter www.all-electronics.de online. Über den Filter „Automotive“ oder den Channel „Applikationen / Automotive“ fokussieren Sie die Auswahl auf Themen rund um die Automobil-

elektronik. Durch Eintippen des Info Direkt-Codes in die Suchmaske auf der Seite all-electronics.de gelangen Sie direkt zum Beitrag. Das Abkürzungsverzeichnis erreichen Sie jetzt komfortabel, indem Sie ganz oben auf der Homepage „Abkürzungen“ anklicken.Die folgenden neuen automotive-relevanten Beiträge wurden in den letzten beiden Monaten am häufigsten aufgerufen.

TERMINEIAA Pkw12. bis 22.09.2019, Frankfurt/Mainiaa.de

Rutronik Automotive Kongress18. bis 19.9.2019, Pforzheimrutronik.de

ETAS Connections22. bis 23.10. 2019, Stuttgartetas.com

productronica12. bis 15.11.2019, Münchenproductronica.com

dSPACE World Conference19. bis 20.11.2019, Münchendspace.de

24. Automobil-Elektronik Kongress23. bis 24. 6.2020, Ludwigsburgautomobil-elektronik-kongress.de

OEM arbeiten zusammenVolkswagen und Ford kooperieren beim autonomen Fahren

Volkswagen investiert zusammen mit Ford in die auf Softwareplattformen für autonomes Fahren spezialisierte Firma Argo AI . Die Verbin-dung erlaubt beiden Unternehmen, unabhän-gig voneinander das Self-Driving System (SDS) von Argo AI in eigene Modelle zu integrieren. Ford wird den modularen E-Antriebsbaukasten (MEB) von Volkswagen für mindestens ein emis-sionsfreies Volumen-Modell nutzen, das ab 2023 in Europa angeboten werden soll. Durch den Zugang zu der bereits von Volkswagen ska-lierten E-Architektur soll Ford sein Fahrzeug-Portfolio effizienter ausbauen können.Volkswagen und Ford wollen das SDS von Argo AI in eigenen Fahrzeugen unabhängig vonein-ander nutzen, um ihre Mobilitätsdienste auszu-bauen. Das SDS von Argo AI soll vollautomati-siertes Fahren nach SAE Level 4 ermöglichen und insbesondere Ridesharing und Lieferdiens-ten in Innenstädten neue Möglichkeiten durch

Volkswagen und Ford kooperieren beim au-tonomen Fahren.

vollautomatisierte Fahrzeuge eröffnen. Die In-vestitionen von Volkswagen belaufen sich auf 2,6 Milliarden US-Dollar. Zum einen durch die Bereitstellung von finanziellen Mitteln in Höhe von einer Milliarde US-Dollar und zum anderen, indem Volkswagen seine Tochter Autonomous

Intelligent Driving (AID) einbringt. Bei AID arbei-ten rund 200 Experten, die meisten von ihnen haben Technologien rund um das autonome Fahren für den Volkswagen-Konzern entwickelt.

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Simulationsszenarien für autonome FahrzeugedSPACE übernimmt das Start-up Understand AI

Geringere KostenADAS Lifecycle Analytics

Phoenix TestlabNeue Labore eröffnet

dSPACE erwirbt das Start-up Understand AI. Un-ter dem Dach der Gruppe soll sich Understand AI mit dem „Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI)“ und „cloudbasierter Werkzeuge“ beschäfti-gen und seine Produkte als Bestandteil des Lö-sungsangebotes des Unternehmens weiterent-wickeln. Bei Entwicklung und Einführung von autonom fahrenden Fahrzeugen kommt es dar-

Die Herstellung von ADAS-Kameras ist ein kom-plexer und kostspieliger Prozess. Neue Designs kämpfen mit Ausschussraten von rund 25 Pro-zent. „Automobilhersteller benötigen eine ganzheitliche Lösung, die ein Gesamtbild über den Zustand eines Fahrzeugs vermittelt“, sagt Dan Glotter, CEO von Optimal Plus. Die Lösung des Unternehmens ermögliche es Herstellern, das Potenzial neuer Technologien auszuschöp-fen und Bedenken hinsichtlich einer kosten-günstigen Herstellung von Qualitätsprodukten auszuräumen. Die Lösung soll Transparenz in der Lieferkette bieten, sie verknüpft Lieferan-tendaten mit der Leistung vor Ort und erlaubt einen Überblick über die Produktion. Dadurch ermöglicht sie Präventivmaßnahmen, um pro-blematische Produkte früher im Fertigungszy-klus zu finden.


Phoenix Testlab hat zum 25-jährigen Jubiläum Erweiterungsgebäude für Umweltsimulations-, EMV- und Funkprüfungen sowie für Batterie-tests am Standort Blomberg errichtet. Diese sind für die Anforderungen an die Elektromobi-lität ausgelegt. Auf der neuen Schwingungs-prüfanlage können Schaltschränke bis zu einem Gewicht von drei Tonnen geprüft werden und die EMV-Hallen lassen Prüflinge bis zu 2,5 m Hö-he und Breite zu. In den 3000 m2 großen Erwei-terungsbau investierte Phoenix Testlab 15 Milli-onen Euro.


dSPACE erwirbt den KI-Spezialisten Understand AI. Im Bild: Marc Mengler, CEO von Understand AI sowie der CTO des Unternehmens Philipp Kessler.

Die Lifecycle-Analytics-Lösung von Optimal Plus soll die Qualität im Produktionsprozess von ADAS-Kameras steigern.

Phoenix Testlab weiht zum 25-jährigen Jubiläum eine Absorberhalle ein.

auf an, die Umgebung des Autos „fehlerlos“ und realitätsgetreu wahrzunehmen. Dafür kommen selbstlernende Algorithmen zum Einsatz, die auf KI basieren. Diese Algorithmen müssen effi-zient angelernt und validiert werden. Hierzu sind enorme Mengen von Daten zu analysieren, zu annotieren und auch zu anonymisieren. Die-ser Annotationsprozess ist für die Klassifizierung der Objekte als Referenz für das Machine Lear-ning erforderlich. Understand AI verfügt über proprietäres Exper-tenwissen, das eine weitestgehende Automati-sierung dieses Prozesses ermöglichen soll. Das Start-up bereitet mithilfe selbstlernender Algo-rithmen Trainings- und Validierungsdaten auf. Die zugrunde liegende Schlüsseltechnologie basiert auf künstlicher Intelligenz und sorgt für eine Datenanalyse und Datenannotation, die ei-ne hohe Qualität der Trainingsdaten für KI-ba-sierte Fahralgorithmen sicherstellen soll. Das Start-up entwickelt dafür KI- und webbasierte Werkzeuge.


SimulationssoftwareSynopsys kauft Q-Tronic

Synopsys übernimmt Q-Tronic aus Berlin, einen Anbieter von Simulations- und Testwerkzeugen für die Software- und Systementwicklung in der Automobilindustrie. Die Firma verfolgt den An-satz, Arbeitsschritte der Softwareentwicklung vom Fahrzeug, Prüfstand und Hardware in the Loop (Hil) auf den PC des Funktionsentwicklers zu verlagern. Dadurch können die Entwickler die Software zeitgleich an vielen Arbeitsplätzen und in einer vergleichsweisen preiswerten Um-gebung (Windows PC) testen. Durch die Virtua-lisierung wird die Testabdeckung und die Si-cherheit des Entwicklungsprozesses vergrößert.Die Simulations- und Testwerkzeuge von Q-Tro-nic sollen dazu beitragen, dass Synopsys schnel-ler Lösungen für die virtuelle Produkt- und Soft-wareentwicklung in der Automobilindustrie ausliefern kann.


Synopsys stärkt sich im Bereich Simulationssoft-ware durch die Übernahme von Q-Tronic aus Berlin.

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Webinar Die Wärmeleistung optimieren

Wie sich durch eine Simulation das Wärmema-nagement von resistiven Bauteilen verbessern lässt, zeigt ein Webinar von Comsol Multiphy-sics am 24.9. um 14 Uhr. Erkenntnisse über Kons-truktionsanforderungen und Verbesserungen lassen sich über eine Kombination von elektro-magnetischer Simulation und Wärmetransport-analyse gewinnen. Dazu trägt die Visualisierung und Optimierung der Lüftungsöffnungen bei. Phillip Oberdorfer erläutert, was die Software Comsol Multiphysics zur Simulation von Erwär-mung und Wärmetransport in einem resistiven Bauteil leistet. Moderiert wird das Webinar von Chefredakteur Al fred Vollmer und Redakteurin Dr. Nicole Ahner. Anmeldung unter: https://bit.ly/2zpAQ5U oder https://www.all-electronics.de/webinar-optimierung-der-waermeleistung-resistiver-bauteile-mit-digitalem-modell/

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Optimierung der Wärmeleistung resistiver Bau-teile mit digitalem Modell – als Webinar von Comsol unter https://bit.ly/2zpAQ5U

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kurz & BÜNDIG Marquardt baut für rund 45 Millionen Euro ein zweites Werk in der Stadt Weihai in China. Nuance gliedert zum 1.10.2019 sein geplantes Automotive-Spin-Off unter dem Namen Ce-rence als unabhängiges und börsennotiertes Unternehmen aus. Elektrobit und Baidu schließen eine strategi-sche Partnerschaft beim autonomen Fahren und arbeiten bei der Apollo-Plattform (Apollo Computing Unit, ACU) zusammen. Mehr unter infoDirekt 901ael0919. Schaeffler erhält vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur den deut-schen Mobilitätspreis für seinen elektrisch an-getriebenen Mover.Die Hochschule Luzern bietet ab dem Früh-jahr 2020 erstmalig in der Schweiz den Bache-lor-Studiengang „Artificial Intelligence and Machine Learning“ an. CAPL und Toyota haben eine Kooperation zur Lieferung und Entwicklung von Fahrzeugbat-terien vereinbart.

Mercedes-Benz und Beijing Electric Vehicle gehen Entwicklungsparterschaft zur Herstel-lung von Second-Life-Batteriespeichern ein. Continental zeichnet Infineon und Nexperia in den Kategorien Halbleiter und Diskrete mit als „Supplier of the Year 2018“ aus. Hitex erhält von TÜV SÜD das ISO-27001 Zerti-fikat für sein Managementsystem für Informa-tionssicherheit und bescheinigt die Einhaltung höchster Sicherheitsstandards. Elektrobit: VW nominiert den Zulieferer im Rahmen des FAST Summit & Volkswagen Group Award 2019 als Partner des Konzerns. Continental hat dem niedersächsischen Um-weltministerium einen Maßnahmenplan zur Reduzierung des Bleigehalts in seinen Elektro-nikgeräten vorgelegt. (infoDirekt 108ael0819) Toyota hat das vernetzte Sicherheitssystem ITS Connect (Intelligent Transport Systems) in seinen Brennstoffenzellenbus Sora eingebaut und will so die Verkehrssicherheit erhöhen. Details finden Sie bei infoDirekt 115ael0919.

AAM liefert für den I-Pace, Jaguar s erstes voll-elektrisches Serienfahrzeug, das elektrische Antriebssystem. Daimler Trucks schafft Voraussetzungen, dass LKW selbstständig mit anderen Maschi-nen kommunizieren und rechtsverbindliche fi-nanzielle Transaktionen durchführen können. Weiteres dazu unter infoDirekt 112ael0919. Fluxunit investiert gemeinsam mit weiteren Partnern rund 25 Millionen Dollar in das KI-Start-up Recogni . ZKW : Volkswagen prämiert den Lichtsysteme-Hersteller für seine hohe Lieferflexibilität und Zuverlässigkeit mit dem Global VW Group Award. Parasoft tritt zur Erarbeitung von Best-Practi-ce-Richtlinien für die sichere Entwicklung von Automotive-Software Working Groups zum Thema MISRA C und C++ bei. AKKA will mit der Gründung des Akkademy-Campus in Leipzig Top-MINT-Absolventen an-locken, um diese gezielt zu fördern.

Microsoft und FaureciaDigitales Cockpit der Zukunft

Microsoft und Faurecia wollen gemeinsam ver-netzte und personalisierte Dienste für das Fahr-zeug-Cockpit der Zukunft entwickeln. Aus die-sem Grund vereinbarten die beiden Unterneh-men eine Partnerschaft. Die Partner werden für ihre Entwicklung die Plattform Microsoft Con-nected Vehicle nutzen. Faurecia entschied sich zudem für Microsoft Azure als bevorzugte Coud-Plattform. Die Zusammenarbeit mit Microsoft werde es ihnen ermöglichen, „inno-vative Erfahrungen anzubieten“, sodass die Fahrzeuginsassen ihre Zeit für verschiedene Aktivitäten wie Spiele oder Arbeit nutzen könn-ten, sagte der CEO von Faurecia, Patrick Koller . Erste Ergebnisse der Zusammenarbeit wollen die beiden Partner auf der CES 2020 in Las Ve-gas zeigen.


Microsoft und Faurecia wollen gemeinsam personalisierte Dienste für das Fahrzeug-Cockpit entwickeln.

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Argus Cyber SecurityAutomobilflotten überwachen

Argus Cyber Security hat seine Backend-Platt-form für Flottenschutz aktualisiert und bietet ei-ne kontinuierliche Live-Überwachung von Au-tomobil- und Verkehrsflugzeugflotten an. Das Automotive and Aviation Security Incident and Event Management (SIEM) namens Argus Fleet Protection erkennt Cyber-Angriffe und unter-sucht die verschiedenen Szenarien von Cyber-Bedrohungen für eine schnelle Schadensbe-grenzung. Die Lösung soll Cyber-Ereignisse in Verkehrsflugzeugen und in Fahrzeugen auf der Straße sichtbar machen. Sie korreliert und ag-gregiert Daten aus mehreren Quellen und führt flottenübergreifende Analysen durch, um ver-dächtige Muster und neu auftretende Bedro-hungen aufzudecken, die sonst unbemerkt blei-ben würden.


Ofer Ben-Noon, CEO von Argus, stellt die Lösung Automotive and Aviation Security Incident and Event Management vor.

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Brennstoffzellen-ProjekthausMahle bündelt Entwicklung

Um auf die künftigen Veränderungen rund um die Mobilität besser reagieren zu können, bün-delt Mahle seine Brennstoffzellenentwicklung in einer zentralen Anlaufstelle. Im sogenannten Brennstoffzellenprojekthaus fließen alle The-men rund um die Brennstoffzelle zusammen. Das soll vor allem den Blick auf das Gesamtsys-tem und damit Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit von Fahrzeugen mit Brennstoffzellen verbessern. In dem Projekt-haus analysiert das Team die Ergebnisse und de-finiert die Auslegung der Peripheriekomponen-ten. Der Zulieferer bündelt dort die Expertise aus verschiedenen Forschungs- und Entwick-lungsbereichen der klassischen Mobilität und lässt so Thermo-, Luft- und Liquid-Management sowie Filtration gezielt zusammenwirken.


Gerade im Hinblick auf Sicherheit und Wirt-schaftlichkeit ist der Blick auf das Gesamtsystem der Brennstoffzelle unerlässlich.

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ContinentalPowertrain profitiert von Geschäft mit Hochvoltkomponenten

Bosch und DaimlerFahrerlos Parken

Laut Andreas Wolf , Leiter der Continental -Divi-sion Powertrain, strebt der Unternehmensbe-reich zügig in die Elektromobilität. Mit dieser Strategie und einigen schrittweisen Portfolio-optimierungen will der Antriebstechnik-Be-reich, der künftig unter dem neuen Namen Vites co Technologies einen Teilbörsengang plant, seine Wettbewerbsfähigkeit sichern. Innerhalb des Antriebsmix stellt Continental

Andreas Wolf, Leiter der Continental-Division Powertrain, stellt sich auf die Elektrifizierung der Antriebe ein.

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eine unterschiedliche Dynamik fest. So wachse der Markt für Hochvoltkomponenten und Lö-sungen für die Hybridisierung deutlich schwungvoller, als das Unternehmen zunächst erwartet hatte. Dieser schnelle Anstieg führe schneller als prognostiziert zu einem wirt-schaftlich attraktiven Geschäft. Schritt für Schritt will Wolf noch gezielter in elektrifizierte und rein elektrische Technologien investieren, verstärkt interne Ressourcen in diese Richtung lenken und die Elektronikkompetenz des Be-reichs stärken. Aus Sicht des Powertrain-Bereichs eröffnen sich für reine Verbrennungskomponenten dagegen nur noch selektive Wachstumschancen. Deshalb hat Wolf beschlossen, immer weniger in das Ge-schäft mit hydraulischen Komponenten zu in-vestieren. Auch will er das Geschäft mit Kompo-nenten zur Abgasnachbehandlung und Kraft-stoff-Förderung überprüfen. Von einer Fertigung von Festkörperbatteriezel-len nimmt Continental Abstand. Der „disruptive Markt“ biete für Continental nun keine wirt-schaftlich attraktive Perspektive mehr.


Ins Parkhaus fahren, aussteigen und das Auto per Klick auf dem Smartphone zum Parken schi-cken: Der neue automatisierte Parkservice kommt ohne Fahrer aus. Genauso kommt das Auto auf Wunsch auch wieder vorgefahren. Ent-wickelt wurde die Parkhaus-Infrastruktur von Daimler und Bosch , die das System als die welt-weit erste behördlich für den Alltagsbetrieb zu-gelassene vollautomatisierte und fahrerlose Parkfunktion nach SAE Level 4 bezeichnen. Sen-soren von Bosch überwachen den Fahrkorridor und liefern Informationen für die Steuerung des Fahrzeugs, die die Technik im Auto in Fahrma-növer umsetzt. Der Nutzer ruft den Einparkser-vice per Smartphone-App auf.

infoDIREKT 870ae0719

Der automatisierte Vorfahr- und Einparkservice wird per Smartphone-App abgerufen und kommt ohne Sicherheitsfahrer aus.

Bild:

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Lab

Light Field LabHolografische Displays

Technologien für holografische Displays, die für ein realistisches 3D-Erlebnis ohne Virtual-Reali-ty-Headsets sorgen sollen, entwickelt das Start-up Light Field Lab . Mit der Technologie können Nutzer ohne Headset im Raum schwebende ho-lografische Objekte betrachten. Das Start-up möchte holografische Umgebungen mit einer Auflösung von Hunderten Gigapixel zum Leben erwecken und diese möglichst immersiv und re-alistisch gestalten. Die Displays bilden nach, wie Gegenstände Licht im dreidimensionalen Raum reflektieren, wodurch virtuelle Objekte täu-schend echt erscheinen sollen. Die Displaytech-nologie könnte sich für Anwendungen in Fahr-zeugen eignen.


Light Field Lab entwickelt Technologien für ho-lografische Displays, die ohne VR-Headset aus-kommen.

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IAA-Vorschau Vernetzte Mobilität


ADAS, automatisiertes Fahren und Connectivity auf der IAAPeoplemover, Fahrerassistenzsysteme und mehr

Auch in diesem Jahr werden wieder diverse Zulieferer auf der IAA beziehungsweise in de-ren Umfeld diverse Neuheiten vorstellen. Die Redaktion hat sich im Vorfeld umgehört und hat auch einige Funktion(alitäten) bereits einmal ausgetestet. Autor: Alfred Vollmer

FahrerassistenzZur sicheren Übergabe der Fahrverantwortung beim automatisierten und manuellen Fahren ist eine Innen-raumkamera erforderlich, aber an den geeigneten Installationsorten ist der Platz extrem knapp. Conti-nental zeigt auf der IAA eine Kombination aus Umfeld- und Innenraumkameras (Bild 4), die bereits 2021 SOP haben soll. Hierbei liefert die Infrarot-Innenraumkamera wichtige Daten über Fahrer und Passagiere, um so eventuelle Unaufmerksamkeiten zu erkennen und entsprechend reagieren zu können. Mittels künstlicher Intelligenz stimmen spezielle Algorithmen die Sicherheitssysteme ständig auf die Insassen ab. Die sogenannte „Road AND Driver“-Kamera befindet sich hinter der Windschutzscheibe

Bosch, Continental und ZF haben angekündigt, auf der IAA ihre autonom fahrenden People Mover auszustellen, wobei Continental die

Besucher sogar in einem offiziellen Shuttle des Typs Cube über das IAA-Gelände fahren wird. Noch in die-sem Jahr kommen Continental-Technologien im auto-nomen Shuttle-Bus EZ10 des französischen Unterneh-mens Easy-Mile erstmals in Serie, an dem Continental seit 2017 beteiligt ist. ZF wiederum hat zu Jahresbe-ginn eine Mehrheitsbeteiligung an der niederländisch-amerikanischen Firma 2getthere erworben (Bild 1), die komplette automatisierte Transportsysteme anbietet. Für die Tier-1s ist es klar, dass sie das Fahrzeug immer mehr als Gesamtsystem sehen müssen, weil es um mehr geht als nur um einzelne Komponenten.

Bild 1: ZF wird unter anderem einen vollautonomen People Mover sowie die hierfür verfügbaren Komponenten in Frankfurt vorstellen.

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des Fahrzeugs oberhalb des Rückspiegels und ist somit an dem Ort untergebracht, an dem heute schon die Kamera sitzt, deren Objektiv nach vorne auf die Stra-ße gerichtet ist und Daten für Fahrassistenzsysteme bereitstellt. Während die auf die Fahrbahn gerichtete Kamera je nach Variante zwischen 2 und 8 MPixel Auflösung bietet, liefert die Near-IR-Kamera 1,2 MPi-xel. Daten der Innenraumkamera lassen sich jedoch nicht nur für eine sichere Übergabe der Fahrfunktion auswerten, denn mithilfe der Software-Funktion Occupant Safety Monitor besteht zudem die Mög-lichkeit, die passiven Sicherheitssysteme wie Gurte oder Airbags auf die jeweilige Situation anzupassen.

ZF wird auf der IAA weitere Details zu seiner Assis-tenzfunktion namens Automated Front Collision Avo-idance (Bild 3) bekannt geben, die bei kritischen Situ-ationen wie entgegenkommendem Verkehr auf der eigenen Fahrspur automatisiert ausweichen kann, wenn der Fahrer nicht rechtzeitig reagiert. Diese Assis-tenzfunktion hat aus Sicht der Redaktion das Poten-zial, schon bald auch in der Euro-NCAP-Liste zu ste-hen. Zwar ist ZF dabei noch in einem frühen Stadium, aber in einem Versuchsträger funktionierte das System bei Geschwindigkeiten bis 70 km/h stets einwandfrei.

In seiner Funktionalität sehr beeindruckend prä-sentierte sich Continentals Pkw-Rechtsabbiegeassis-tent (Bild 2) im Redaktions-Schnelltest. Wie gut die-ses System vor einer Kollision mit einem 25 km/h schnellen Radfahrer im toten Winkel schützt, zeigt ein Kurzvideo sehr deutlich, das die Redaktion für Sie erstellt und in die Online-Version dieses Beitrags eingebettet hat. Bis 55 km/h Fahrzeuggeschwindigkeit hat Continental das System, das bei einem entspre-chenden OEM-Auftrag Ende 2021 SOP haben könn-te, bereits getestet. Es bremst auch für Fußgänger und E-Roller im toten Winkel.

Grundlage des Rechtsabbiegeassistenten ist ein kom-paktes Nahbereich-Radar-System mit einem Erfas-

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Bild 2: Mehr Schutz für Radfahrer stellte ein zur IAA angekündigtes Assis-tenzsystem von Continental eindrücklich unter Beweis.

Bild 3: ZF wird auch ein neues System zur Vermeidung von Frontkollisionen auf der IAA zeigen.

sungswinkel von 130 Grad, das eine präzisere Erfas-sung des Fahrzeugumfeldes ermöglicht und deutlich weniger Bauraum als bisherige Systeme benötigt. Anstelle der bislang verwendeten 24-GHz-Technolo-gie arbeitet die neue Radargeneration mit 77 GHz, sodass der Radarsensor die Umgebung in einer deut-lich höheren Auflösung und Trennschärfe als bislang erfasst. Außerdem erkennt der auf der IAA ausgestell-te 77-GHz-Sensor auch Bewegungsrichtungen und





Geschwindigkeiten exakter als es im 24 GHz Bereich möglich ist. Radfahrer erkennt der Algorithmus über die beiden rotierenden Räder per Doppler-Radar.

Für eine nahezu lückenlose 360-Grad-Umfeldüber-wachung des Fahrzeugs lassen sich vier der Radar-sensoren jeweils an den vier Karosserieecken positi-onieren. Bereits heute bilden solche Radarsysteme die sensorische Grundlage für diverse Fahrerassistenz-systeme, etwa die Erfassung des toten Winkels jeweils rechts und links schräg neben dem Fahrzeug, die Detektion des Umfelds für den Spurwechselassisten-ten, die Beobachtung des Quer- und Kreuzungsver-kehrs für den Kreuzungs- oder Notbremsassistenten sowie die Überwachung des Bereichs hinter dem Fahr-zeug für ein sicheres Aussteigen.

Chassis und KomfortBei den Komfortsystemen wird ZF die neuste Version seines Fahrwerkkonzepts „Flying Carpet“ vorstellen,

das durch Beobachtung der Straßenoberfläche den Fahrkomfort und das Sicherheitsgefühl erhöht, indem es beispielsweise Kurven oder Schlaglöcher frühzeitig erkennt und Gegenmaßnahmen einleitet. Technische Grundlage dafür ist die intelligente Kombination ver-schiedener aktiver und semi-aktiver Systeme. Herz-stück ist das vollaktive Dämpfungssystem Smotion, das mit vier Aktuatoren das Ein- und Ausfedern rad-individuell jeder Fahrsituation und Straßenbeschaf-fenheit anpasst (siehe Video in der Online-Version).

Sensorik/AktorikBosch stellt auf der IAA die Bosch-Kamera mit KI für automatisiertes Fahren und Fahrerassistenz vor, die Bildverarbeitungsalgorithmen mit Methoden künst-licher Intelligenz kombiniert. Die Kamera kann mit-hilfe maschinellen Lernens eine Fahrbahn auch dann erkennen, wenn Markierungen fehlen. Sie erkennt unterschiedliche Oberflächen wie Schotter, Gras und

Bild 4: In höher automatisierten Fahrzeugen muss das System wissen, ob der Fahrer noch „in the Loop“ ist oder ob er sich vom Verkehrsgeschehen abge-koppelt hat. Die Doppelkamera – Fahrbahn-Beobachtung nach vorn und Fahrer nach innen – von Continental bietet hier eine platzsparende Lösung.

Bild 5: Im Vergleich zu seinem Exponat auf der CES hat ZF seinen Geräusch-sensor zur räumlichen Erfassung von Sondersignalen signifikant verklei-nert. Damit ist auch eine Schnittstelle zur nicht per C2x vernetzten Welt gegeben, weil das Fahrzeug Krankenwagen etc. „hören“ kann.

Bild 6: Beim Einparken liefern die elektronischen Spiegelsysteme von Gen-tex genau die optischen Infos, die der Fahrer benötigt.

Bild 7: Die Schärfenebene von elektronischen Spiegeln ist im Nahbereich, was während der Fahrt bei älteren Fahrern jenseits der 40 zu temporärer Unschärfe führen kann.

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STEUERGERÄTE & LEISTUNGSELEKTRONIK

für die E-Mobilität

Vom Konzept bis zur Serienlieferung


Asphalt, wobei diese Kamera zudem bes-ser als das menschliche Auge sehen soll. Sie sieht beispielsweise Fußgänger am Straßenrand und erkennt aus Blickrich-tung, Kopfstellung und Bewegungsrich-tung, ob er auf die Fahrbahn treten wird und Kollisionsgefahr besteht.

Als vorausschauender virtueller Sensor, der den Verlauf und die Fahrbahnbeschaf-fenheit des vorausliegenden Streckenab-schnitts kennt und mit dem Regel-System interagiert, hat Continental den Ehorizon konzipiert. Mit seinem Road Condition Observer nutzt das Unternehmen die im Fahrzeug bereits vorhandenen Systeme wie ESC oder Kamerasysteme, um die Stra-ßenverhältnisse als trocken, nass, sehr nass (Gefahr von Aquaplaning), verschneit oder vereist einzustufen. Damit lässt sich anhand einer darauf basierenden Reib-wertschätzung vorhersagen, wie gut die Reifen auf dem jeweiligen Streckenab-schnitt haften werden. Zudem forscht Con-tinental derzeit an technischen Lösungen, die den Reifenfülldruck während der Fahrt an Umwelt- und Verkehrsbedingungen anpassen können. Ein erster Prototyp (Bild 6) befindet sich bereits in der Testphase. Als mechanisches Herzstück können Mik-rokompressoren, die in die Felge integriert sind, den Reifenfülldruck innerhalb weni-ger Minuten auch während der Fahrt ändern, da die Druckunterschiede lediglich im Bereich von wenigen zehntel bar liegen.

SpiegelsystemeWenn Kameraüberwachungssysteme (CMS – Camera-Monitoring-Systems)

den herkömmlichen Rückspiegel durch Kameras und Videodisplays ersetzen, dann soll sich damit das Sichtfeld des Fahrers nach hinten und/oder zur Seite verbessern und die Sicherheit erhöhen. Entsprechende Spiegelsysteme rückt Gentex in den Mittelpunkt seiner Akti-vitäten rund um die IAA.

Gentex hat solch einen Full Display Mirror (FDM) auf den Markt gebracht; das intelligente System besteht aus einer nach hinten gerichteten Kamera und einem im Innenspiegel integrierten Dis-play. Der Spiegel bietet zwei verschiede-ne Funktionen: Im Spiegelmodus funk-tioniert er als normaler abblendbarer Rückspiegel. Durch Umschalten versetzt man den Spiegel in den Display-Modus und ein klares, helles LC-Display wird auf der reflektierenden Oberfläche des Spiegels angezeigt. Videobilder, die von Kameras in den Außenspiegeln gestreamt werden, können ebenfalls im Display-spiegel eingebettet wiedergegeben wer-den. Damit lässt sich auch ein Problem der Nutzer von Gleitsichtbrillen in den Griff bekommen, das aus Bild 7 deutlich wird, während gleichzeit der volle Kom-fort des Display-Modus‘ beim Parken zur Verfügung steht. ■

Bild 8: Noch in einem sehr frühen Stadium befindet sich das von Continental entwickelte Felge-Reifen-System mit integriertem (rotierendem!) Kompressor.

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AutorAlfred VollmerChefredakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK



IAA-Vorschau Elektromobilität

Elektromobilität auf der IAA 201948 V, E-Achsen, Leistungselektronik und Energiespeicher

Auch auf der IAA 2019 wird die Elektromobilität wieder eine große Rolle spielen. Neben den 48-V-Architektu-ren zeigen diverse Tier-1s, wohin sich die Technologie im Antriebsstrang, bei der Klimatisierung und bei den Energiespeichern bewegt. Autoren: Dr. Nicole Ahner, André Klein, Alfred Vollmer

Borg Warner und MahleDas integrierte Antriebsmodul iDM (Bild 3) wird Borg Warner als Nachfolger des bereits in Serien befindlichen eDM demons-trieren. Die E-Achse ist in drei Ausführun-gen erhältlich und lässt sich sowohl an der Vorder- als auch an der Hinterachse ein-bauen. Mit Gleichstrom von 250 bis 450 V liefert sie zwischen 2500 und 3800 Nm.

Mahle stellt auf der IAA unter anderem seinen Prototypen einer 48-V-Batterie vor, die durch eine verbesserte Batteriekühlung sowie Zellchemie erhöhte Lade- und Ent-laderaten verspricht. Die herkömmliche Luftkühlung ersetzt der Zulieferer durch eine Kühlflüssigkeit, die bei hohen Umge-bungstemperaturen durch das Klimasys-tem des Fahrzeugs zirkulieren kann.

Auch Traktionsmotoren für Nennspan-nungen von 48 bis 800 V sind am Mahle-Stand zu sehen (Bild 4). Sie sind sowohl

Neben einem konsequent auf Hyb-ridisierung ausgelegten 8-Gang-Automatgetriebe, bei dem die

Leistungselektronik vollständig in das Getriebegehäuse integriert ist, wird ZF auf der IAA auch einen elektrischen 2-Gang-Antrieb für Pkw zeigen, der eine E-Maschi-ne mit 140 kW Maximalleistung, ein Schal-telement und die passende Leistungselek-tronik integriert (Bild 2), um so einen ver-besserten Wirkungsgrad und eine höhere Reichweite pro Batterieladung zu errei-chen. Im Vergleich zum einstufigen Aggre-gat bringt es der 2-Gang-Antrieb auf etwa fünf Prozent mehr Reichweite. Der Gang-wechsel erfolgt bei 70 km/h (Bild 2). Durch Anbindung an die CAN-Kommunikation des Fahrzeugs lassen sich jedoch auch andere Schaltstrategien entwerfen, die etwa an digitales Kartenmaterial und GPS geknüpft sind.

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Bild 1: Beim elektrischen 2-Gang-Antrieb von ZF er-

folgt der Gangwechsel der-zeit bei 70 km/h. Aber auch

andere Schaltstrategien las-sen sich realisieren.

Bild 2: ZF legt einen Gang zu und präsentiert auf der IAA seinen elektrischen 2-Gang-Antrieb. Im Vergleich zum einstufigen Aggregat erhöht es die Reichweite um etwa fünf Prozent.

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für Mild- und Voll-Hybride als auch für Range-Extender und (FC)BEVs konzipiert. In der 48-V-Variante liefert die Maschine bis zu 40 kW.

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Continental und Valeo Continental hat mit der 48-V-High-Power-Technologie ein 48-V-Hybridsystem mit integrierter Leistungselektronik entwi-ckelt, das vergleichbare Merkmale wie ein Hochvolt-Elektroantrieb aufweist. Die Schlüsselkomponente dabei ist eine was-sergekühlte Elektromaschine (Bild 5), deren Spitzenleistung im Vergleich zur bis-lang erhältlichen Variante auf 30 kW ver-doppelt wurde. Damit wird das rein elek-trische Fahren bis zu einem Geschwindig-keitsbereich von 80 bis 90 km/h möglich.

Da Valeo schon auf der CES 2019 sein 48-V-Konzept vorgestellt hatte, ist zu ver-muten, dass der französische Tier-1 es auch am IAA-Stand ausstellen wird.

Zudem präsentiert Continental auch sein Powermodul der dritten Generation, dessen Chiptechnologie Stromstärken bis zu 650 A erlaubt. Bei sechsfacher Leistung im Vergleich zum Vorgänger bringt das Modul jedoch nur noch 8 kg anstatt 12 kg

auf die Waage. Die gelöteten Drahtverbin-dungen sind dabei durch Sintertechnolo-gie ersetzt (Bild 6). Dies führt zu einer deutlich höheren Lebensdauer und Zuver-lässigkeit sowie einer größeren thermi-schen Belastbarkeit mit sich.

Details im WebEinzelheiten hierzu sowie über die Expo-nate von Webasto , Bosch , Schaeffler finden Sie in der Langversion dieses Beitrags per infoDIREKT. ■


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AutorenDr.-Ing. Nicole AhnerRedakteurin AUTOMOBIL-ELEKTRONIK

André KleinVolontär AUTOMOBIL-ELEKTRONIK

Dipl.-Ing. Alfred VollmerChefredakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK

Bild 6: Bei den Powermodulen von Continental ermöglicht die Herstellungstechnologie der ICs, dass sie Stromstärken bis 650 A vertragen. Sonst gelötete Verbindungen werden nun in Sinter-technologie ausgeführt.

Bild 5: Die Schlüssselkomponente beim 48-V-Hyb-ridsystem von Continental ist eine wasserge-kühlte Elektromaschine, deren Spitzenleistung von 30 kW doppelt so hoch ist wie die des Vor-gängers.

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Bild 3: Auch Borg Warner setzt auf integrierte Antriebsmodule und zeigt mit dem iDM den Nachfolger des eDM. Die E-Achse erzeugt Dreh-momente bis 3800 Nm.

Bild 4: Mahle zeigt am IAA-Stand unter anderem Traktionsmotoren, die sich in Mild- und Voll-Hyb-riden, in BEVs sowie in Range-Extendern und Brennstoffzellenfahrzeugen einsetzen lassen.

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Coverinterview Analog Devices


AUTOMOBIL-ELEKTRONIK: Shalini Palmer, wie laufen

die Geschäfte im Automotive-Bereich?

Shalini Palmer: Die Geschäfte laufen für uns relativ gut, obwohl unser Automotive-Geschäft im zweiten Quar-tal global leicht rückläufig ist, aber das ist in der momentanen Marktsituation auch zu erwarten. Auf das ganze Jahr bezogen ging unser Geschäft um ein bis zwei Prozent zurück, aber wenn man die rückläu-figen Produktionszahlen bei den OEMs betrachtet, dann ist unser Anteil in den Fokusbereichen gestie-gen. Daher sind wir unter den gegebenen Marktbe-dingungen eigentlich recht glücklich.

Wir hatten sowohl in 2018 als auch im zweiten Quartal einen globalen Automotive-Anteil von 16 % am Gesamtgeschäft von Analog Devices, sodass wir 2018 einen Umsatz im Automotive-Bereich von knapp einer Milliarde US-Dollar hatten. Mit dem wachsen-den Anteil von Elektronik und damit von Halbleitern

sollte es keinen Grund geben, warum unser Geschäft auch mittelfristig im Automotive-Bereich nicht einen Anteil von 20 % haben sollte.

In welchen Bereichen sind Sie dabei aktiv?

Shalini Palmer: Unsere MEMS-Technologie kommt seit Generationen im Safety-Bereich zum Einsatz, der traditionell besonders von den Applikationen Airbag und Stabilitätsregelung bestimmt ist. Im Bereich Fah-

Weil wir die akustischen Eigenschaften des Fahr-zeug-Innenraums sehr genau kennen und das

Audiosystem über die Algorithmen entsprechend anpassen können, ist die Audio-Performance in hochwertigen Fahrzeugen ... mittlerweile besser

als in den meisten Wohnzimmern. Shalini Palmer, ADI

INTERVIEW mit Shal in i Palmer, Senior Sales Director EMEA Mobi l i t y & Transpor tat ion bei Analog Dev ices

Von Radar bis ElektromobilitätDer Halbleiterhersteller Analog Devices (ADI) ist seit vielen Jahren im Automobilmarkt aktiv und hat Anfang 2017 den Kauf des kalifornischen Power-Spezialisten Linear Technology (LTC) abgeschlossen. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK sprach mit Shalini Palmer, Senior Sales Director EMEA für den Bereich Mobility & Transportation bei Analog Devices, über die Synergie dieses Zukaufs genauso wie über (markt)technische Aspekte in vielen Bereichen von Radar bis Elektromobilität. Das Interview führte Alfred Vollmer

rerassistenz liegt unser Fokus heute auf Radar- und Lidartechnologie; hier machen wir zwar derzeit noch etwas kleinere Umsätze, aber dieser Bereich ist natür-lich extrem wichtig für die Zukunft. Wir sind schon heute in Serien-Radarsystemen, die noch aus diskre-ten Komponenten aufgebaut sind; die höhere Integ-ration kommt dann mit unserer 7xGHz-DigiMMIC-Radartechnologie.

Einen sehr großen Anteil unseres Geschäft machen wir In-Cabin, also im Fahrzeug-Innenraum. Hierzu gehören auch Audio-Signalverarbeitung und Voice-Processing sowie Video-Applikationen, wo wir spe-ziell in der Videoübertragung aktiv sind. Beim Audio-Interfacing sind wir mit unserer A2B-Technologie gut etabliert, wobei A2B für Automotive Audio Bus steht.

Im Bereich Antriebsstrang generieren wir derzeit vor allem Umsätze mit dem traditionellen Powertrain. Bei den Start-Stopp-Systemen im 12-V-Batteriema-nagement sind wir zum Beispiel mit einem Marktan-teil von über 85 % klarer Marktführer. Hier hat ADI einen komplett integrierten Chip, der direkt auf dem Batteriepol sitzt und mittlerweile in der dritten Gene-ration die Fabriken der Fahrzeughersteller verlässt. Hinzu kommen dann die ganzen Signalverarbeitungs-Themen wie zum Beispiel Stromsensoren etc. rund um Einspritzsysteme für Verbrennungsmotoren.

Über den Zukauf von LTC kamen ja auch die Produkte

für das Batterie Management System (BMS) hinzu…

Shalini Palmer: Genau – und zwar mit einer Technolo-gie, die ihresgleichen sucht. Auch für die Elektromo-bilität sind wir bestens aufgestellt. Hier ist zum Bei-spiel auch die galvanische Trennung zwischen Hoch-volt- und Niedervolt-Teil ein wichtiger Bereich für Analog Devices. Diese isolierten Gate-Driver sind mittlerweile ein wichtiger Bestandteil unseres Pow-ertrain-Geschäfts geworden. Hinzu kommen die Sys-teme zur Überwachung der Lithium-Ionen-Zellen sowie für deren Management. Noch ist dieser Markt

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AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09/2019 21www.all-electronics.de

überschaubar, aber wir investieren weiterhin sehr stark in diese Zukunftstechnologie, denn wir erwar-ten für elektrische Antriebe in Zukunft ein starkes Wachstum. Schon heute sind diverse Serienfahrzeu-ge mit unseren BMS-Chips unterwegs, und da unse-re Lösung auch mit der Anzahl der Zellen gut ska-lierbar ist, haben wir bei Zukunftsprojekten schon eine starke Marktdurchdringung mit Design-Ins für die aktuellen und zukünftigen Generationen bei den wesentlichen OEMs auf allen drei Kontinenten. Rund um die Zellen und die Batterie haben wir eine diffe-renzierbare Technologie, die im Automotive-Bereich aktuell neben der Radar-Technologie unsere höchsten Investments erhält; das würden wir nicht machen, wenn wir nicht erfolgreich wären.

Wo ist jetzt auf der technischen Seite das Besondere

an der ADI-Lösung?

Shalini Palmer: Bei der Zellenüberwachung ermöglichen wir eine sehr hohe Messgenauigkeit: je genauer ich eine Zelle messe, desto kleiner kann ich die Sicher-heitsfaktoren beim BMS auslegen und desto mehr präzise aktuelle Informationen liegen dann über die

Zellen und das Gesamtsystem vor. Auch das Laden lässt sich damit besonders effizient gestalten. Damit kann der OEM bei derselben Batteriegröße eine grö-ßere Reichweite spezifizieren.

Allerdings betrachten wir nicht nur das Messen der eigentlichen Zelle, sondern das gesamte System inklu-sive Kommunikation und Verkabelung bis zu den darüberliegenden Einheiten. Wir unterstützen die

OEMs und Tier-1s aktiv, das Komplettsystem Batterie effizient abzubilden, wobei effizient hier auf System-seite auch Kosteneffizienz heißt. Dabei bieten wir unseren Kunden aktiven Support im Rahmen der Umsetzung der Safety unter ASIL-Gesichtspunkten. Hierfür haben wir auch selbst schon gemeinsam mit

Bei Start-Stopp-Systemen im 12-V-Batterie-management sind wir mit einem Marktanteil

von über 85 % klarer Marktführer. Shalini Palmer, ADI

Shalini Palmer (hier im Gespräch mit AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Chefredakteur Alfred Vollmer): „Wir hatten schon immer das Prinzip im Fokus, das Gesamt-system zu verstehen und zu verbessern, um den Tier-1s sowie den OEMs einen Mehrwert auf Systemebene bieten zu können.“

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einem Partner BEV-Versuchsträger aufgebaut, um das Gesamtsystem und die Problematiken zu verstehen, damit wir diese Aspekte in zukünftigen Lösungen entsprechend wirkungsvoll adressieren zu können.

Welche Synergieeffekte ergeben sich zwischen den BMS-

Lösungen von LTC und den klassischen ADI-Produkten?

Shalini Palmer: Das BMS ist definitiv ein gutes Beispiel, bei dem die Synergieeffekte der beiden Unternehmen eine große Rolle spielen. ADI hätte ohne LTC nicht die hochgenauen Zellenmonitoring-Systeme bauen können. Das hat unter anderem mit dem Zugang zur passenden Prozesstechnologie zu tun, aber auch auf Systemebene kommt hier viel Know-how von der Linear-Technology-Seite.

Andererseits kann Analog Devices durch seine Art der Zusammenarbeit mit Kunden, besonders mit glo-balen Unternehmen, nicht nur rund um die Batterie zur Synergie beitragen, denn wir hatten schon immer das Prinzip im Fokus, das Gesamtsystem zu verstehen und zu verbessern, um den Tier-1s sowie den OEMs einen Mehrwert auf Systemebene bieten zu können. Und mit der iCoupler-Technologie zur galvanischen

Trennung, die Analog Devices vom Industrie- in den Automotive-Bereich brachte, kommt wieder ein Mosa-ikstein in punkto Synergieeffekte hinzu.

Wo geht der Trend in punkto Radar hin?

Shalini Palmer: Radar ist einer unserer Fokus-Bereiche. Der Schwerpunkt liegt heute für alle Anwendungen von Short- bis Long-Range auf den 77- beziehungs-weise 79-GHz-Radarsystemen, während aktuell noch viele 24-GHz-Radare verbaut sind. Die Stückzahlen der Short- und Mid- Range-Radarsysteme werden massiv ansteigen – für Fahrerassistenzsysteme (ADAS) und für Anwendungen zum automatisierten Fahren, wie zum Beispiel das automatisierte Parken, wo es gilt, selbst einen 7 cm hohen Randstein sicher zu detektie-ren. Wir bemustern derzeit sogenannte DigiMMICs, die von der Antenne bis auf die digitale Ebene die gesamte Radarfunktionalität auf einem RF-CMOS-Halbleiterprozess abbilden. Im Prinzip handelt es sich dabei um einen hochintegrierten Radarsensor auf dem

Silizium, den wir als übergreifende Plattform sehen. Weil dieser Ansatz skalierbar ist, können wir je nach Anwendungsfall unterschiedlich viele Sende- und Empfangskanäle implementieren. Bei Bedarf können wir auch die entsprechenden Prozessoren für diesen Anwendungsfall mit integrieren.

Wie erfolgt die Verarbeitung der Radardaten?

Shalini Palmer: In punkto Architektur unterstützen wir die heute marktüblichen Ansätze: vom zentralisierten Domänen-Controller, der ausschließlich Rohdaten vom Radarsensor erhält, bis zum System mit intensi-ver oder vollständiger Datenvorverarbeitung im Radar-sensor. Bei Systemen mit Domänen-Controllern ist es wohl für die Zukunft aufgrund der sehr hohen Daten-raten bei der Rohdaten-Übermittlung am sinnvollsten, bereits im Radarsensor eine gewisse Vorverarbeitung der Daten vorzunehmen und dann die „Point Cloud“ an die übergeordneten Systeme zu liefern. Und beim klassischen ADAS ohne Domänen-Controller, bei-spielsweise einem Corner-Radar, erfolgt die komplet-te Datenverarbeitung oft bereits im Sensor.

Unsere Lösung auf Basis einer RF-CMOS-Techno-logie mit minimalen Strukturbreiten von 28 nm ist skalierbar für die gesamte Band-breite. Wir glauben, dass 28 nm in punk-to Integrationsmöglichkeiten und Kosten auf absehbare Zeit die beste Technologie für solche Radarsensoren ist. 28 nm ist für Hochfrequenzen eine sehr kleine Struk-turbreite, sodass es ein paar besondere Herausforderungen gibt, die notwendige Performance zu erreichen, beispielsweise beim Phasenrauschen. Diese Herausfor-derungen haben wir gemeistert. So über-treffen wir zum Beispiel beim Phasenrau-

schen, aber auch in anderen Performance-relevanten Spezifikationen, sogar die Werte von SiGe-basierten Radarsensoren. Da wir den Hochfrequenzteil und den Digitalteil auf einem Chip realisieren, können wir diese Chips kosteneffizient skalieren und das gewünschte Interface gleich noch mitintegrieren – bei Bedarf auch Ethernet.

Was tut sich beim Imaging Radar?

Shalini Palmer: Das Interesse an Imaging Radar ist auf dem Markt durchweg groß und sowohl in Europa als auch in den USA ein wichtiges Thema. Mit unseren skalierbaren Radar-Chipsätzen fällt es den Entwick-lern leichter, diese Systeme abzubilden. Bei uns steht Imaging Radar definitiv mit im Fokus. Das ist mit ein Grund, warum wir vor einem Jahr die Firma Symeo in Neubiberg bei München gekauft haben, die im Bereich der kompletten Industrie-Radarsysteme sehr aktiv ist: So haben wir ein besseres Verständnis für Radar auf Systemebene bis zur Algorithmik bekom-

Da wir den Hochfrequenz-teil und den Digitalteil auf

einem Chip realisieren, können wir diese Chips

kosteneffizient skalieren und das gewünschte Interface

gleich noch mitintegrieren. Shalini Palmer, ADI





men, und diese Algorithmik kön-nen wir auch unseren Automoti-ve-Kunden zugänglich machen.

Welche Bedeutung haben Audiolö-

sungen für ADI?

Shalini Palmer: Weil wir die akusti-schen Eigenschaften des Fahr-zeug-Innenraums sehr genau kennen und das Audiosystem über die Algorithmen entspre-chend anpassen können, ist die Audio-Performance in hochwer-tigen Fahrzeugen mit SHARC-Prozessoren mittlerweile besser als in den meisten Wohnzimmern. Da wir auch eng mit den Algorith-men und IP-Anbietern im Audio-bereich zusammenarbeiten, um Standardalgorithmen wie zum Beispiel Dolby auf dieser Platt-form mit anbieten zu können, müssen die Entwickler beim Tier-1 die Algorithmen auch nicht explizit adaptieren, was viel Zeit spart. Hierfür bieten wir die passenden Tools mit Bibliotheken quasi als Komplettlösung zur leichten Implementierung bei kurzer Time-to-Market an.

Welche Rolle spielt dabei A2B?

Shalini Palmer: A2B spielt natürlich generell eine Rolle in Audio- und Sprach-Systemen. A2B ist aber auch ein sehr gutes Beispiel dafür, wie wir in den Markt gehen. Wir haben in der Diskussion mit Automobilherstellern verstanden, dass die OEMs mehrere Audioquellen, wie zum Beispiel Mikrofone im Fahrzeug verbauen wollen, was aber auch diverse Probleme generiert: von der großen Anzahl der Kabel bis zum benötigten Platz für die Steckverbinder an der Headunit – von den Kos-ten- und Gewichtsaspekten einmal ganz abgesehen. Der von uns entwickelte Ringbus A2B löst das Prob-lem, sodass sich auch acht Mikrofone auf diesem 50-Mbit/s-Bus gut anbinden lassen und dabei sogar für die Slaves die Spannungsversorgung erfolgt. Ford sowie viele europäische OEMs setzen mittlerweile auf A2B in Serienfahrzeugen und in Neuentwicklungen. Für die Übertragung von Videosignalen, wie zum Bei-spiel in einfachen Rückfahrkameras in Asien oder Amerika, haben wir analog zu A2B auch einen C2B genannten Car Camera Bus entwickelt. In Europa spielt dieser weniger eine Rolle, da dort das Video-Interface meist schon digital ist.

Was tut sich im Bereich Powermanagement?

Shalini Palmer: Powermanagement ist eines unserer Schwerpunktthemen im Fahrzeug. Mit unseren Buck-Reglern, die aus kalifornischer Entwicklung

stammen, haben wir einen echten Differenzierungsfaktor auf dem Markt, sodass wir in Kombinati-on mit dem Business-Modell von ADI sehr zuversichtlich sind, in Zukunft große Marktanteile zu gewinnen. Seit der Übernahme von LTC haben wir bereits sehr viele Powermanagement-Designs gewonnen, die sich in Zukunft auch positiv auf den Umsatz aus-wirken werden. Mit innovativen Lösungen wie dem Silent Swit-cher sind wir sehr gut auf die kommenden Herausforderungen vorbereitet.

Welchen generellen Trend sehen

Sie aus Ihrer Perspektive?

Shalini Palmer: Unter anderem getrieben durch die Megatrends übernehmen die Fahrzeugher-steller jetzt viel mehr Systemver-

antwortung. Wir kommen dem entgegen, indem wir schon in der Konzeptionierungsphase sehr spezifisch mit den OEMs über den Aufbau der gewünschten Systeme sprechen. Mit unserem Systemverständnis können wir da wertvolle Inputs liefern, und da wir bereits in einer sehr frühen Phase mit involviert sind, können wir unsere Technologien und Produkte dann so entwickeln, dass wir sie rechtzeitig vor dem SOP auch zur Verfügung stellen können. Das Beispiel A2B hat sehr deutlich gezeigt, wie sich gute Zusammen-arbeit in Form von effizienteren Systemlösungen auszahlt. Auch bei der Elektrifizierung des Antriebs-strangs und beim automatisierten Fahren gibt es solche Beispiele, es ist aber noch zu früh, darüber so offen zu sprechen wie über A2B.

Das Schlüsselwort heißt Partnerschaften. BMW und Daimler machen es beim automatisierten Fah-ren vor, BMW und JLR beim elektrischen Fahren. In ähnlicher Art und Weise gibt es Partnerschaften von OEMs mit Tier-2-Herstellern oder gar über die gesamte Entwicklungskette hinweg vom OEM über den Tier-1 bis zum Tier-2; wir sind da sehr aktiv mit dabei. n

InterviewerDipl.-Ing. Alfred VollmerChefredakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK

Das Schlüsselwort heißt Partner-schaften – wir

sind da sehr aktiv mit dabei.

Shalini Palmer, ADI



Aktive + Passive Hypervisor


Multitasking auf höchster EbeneHypervisor verwalten virtuelle Maschinen

Die aktuell produzierten Autos sind ein Mix aus komplexen Funktionen und lassen sich nur mithilfe von immer mehr Elektronik realisieren. Sie sind aus diesem Grund auch mit vielen unterschiedlichen elektronischen Steuergeräten vollgepackt, wobei alle Weiterentwicklungen ein enges Zusammen-spiel mehrerer dieser Steuergeräte voraussetzen. Autor: Steve McAslan

und Software bereitzustellen, die eine sichere, geschützte und optimierte Lösung unterstützen.

Früher eins, künftig vieleWer verstehen will, wie die neuen Anfor-derungen an die Elektronik realisierbar sind, muss sich zunächst darüber im Kla-ren sein, dass die Entwickler früherer Generationen von Embedded-Prozesso-ren, wie sie heute in Steuergeräten im Ein-satz sind, diese ursprünglich für den Gebrauch mit nur einer einzigen Soft-wareanwendung konzipiert haben. Man-che dieser Prozessoren unterstützten Embedded-Betriebssysteme (OS), mit deren Hilfe Anwender die Applikations-software entwickeln konnten. Sie teilten

Kfz-Steuergeräte der nächsten Generation müssen mehrere unabhängige Anwendungen kombi-nieren, um die künftigen Funktionen und Anforderungen an das Fahrzeug zu erfüllen. Besonders wichtig ist das für Fahrzeugelektrifizierungs- und Fahrdynamikanwendungen. Entscheidend sind hierbei auch die Berechtigungen des Systems. Ein Softwaresystem, das die Super-Berechtigungs-ebene verwendet, ist der Hypervisor. Seine Privilegien weisen eine höhere Ebene aus als die des Supervisors, der seine Berechtigungen lediglich zur Koordinierung von Tasks heranzieht. Die Hauptaufgabe des Hypervisors besteht darin, die für jede VM verfügbaren Funktionen zu defi-nieren, indem es den Zugriff auf Onchip-Ressourcen wie CPUs, Speicher und Peripheriemodule einschränkt oder zulässt.

Eck-DATEN

Die meisten Autohersteller arbei-ten bereits an der nächsten Generat ion elekt ronischer

Architekturen, die unterschiedliche Anwendungen in nur einem Elektronik-modul kombinieren. Manchmal ist es

jedoch nötig, einem Steuergerät neue Funktionen hinzuzufügen, da ansonsten ein neuer Domänencontroller erforder-lich sein könnte. Die Herausforderung für den Hersteller des Elektroniksystems besteht nun insbesondere darin Hard-

Bilde

r: NXP

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hierfür Aktionen in verschiedene einzel-ne Aufgaben (Tasks) auf, um dann mit dem OS einen Zeitplan für deren Abar-beitung festzulegen. Dieser Ansatz erweckt den Eindruck, dass Softwareak-tivitäten unabhängig voneinander ablau-fen. Sie sind jedoch in der Regel lediglich Einzelaspekte derselben Anwendung. Der Prozessor weist der Betriebssystemsoft-ware typischerweise spezielle Berechti-gungen zu, die es ihm ermöglichen, die Tasks nach Bedarf zu starten und zu stop-pen. Dieses etablierte Modell eignet sich gut für Hardware, die auf einem einzigen Betriebssystem basiert. Das gilt auch dann, wenn mehrere CPU-Kerne zur Ver-fügung stehen.

In künftigen Fahrzeugarchitekturen laufen aber mehrere Applikationen zur gleichen Zeit und es gibt die Möglichkeit, auch mehr als ein Betriebssystem gleich-zeitig laufen zu lassen. Die Idee spezieller Berechtigungen erweist sich nun plötzlich als sehr restriktiv, da sich die beiden Betriebssysteme möglicherweise nicht auf einen auszuführenden Task einigen kön-nen. Darüber hinaus stellen in der Regel von verschiedenen Entwicklern unabhän-gige Unternehmen (Automobilhersteller und Zulieferer) die Applikationen bereit, die in verschiedenen Niederlassungen und Ländern unterschiedliche Tools einsetzen. Zudem müssen die nebeneinander vor-handenen Applikationen auch sicherstel-len, dass ihre eigenen privaten Ressourcen (wie Speicher und Peripheriegeräte) sich nicht gegenseitig stören (Bild 1).

Virtuelle MaschinenDie Lösung dieses Problems ist in der Informatik seit langem bekannt. Die Applikationen sind so aufzuteilen, dass sie sich jeweils in einer eigenen dezidierten virtuellen Maschine (Virtual Machine, VM) ausführen lassen. Eine VM basiert auf der Fähigkeit eines Computers sich so zu verhalten, als wäre er eine andere Art von Computer, zum Beispiel bei der Aus-führung von Linux auf einem PC oder einem Videospiele-Emulator auf einem Mac. Obwohl in Desktop- und anderen IT-Szenarien allgemein bekannt und ver-breitet, sind VMs in den in Fahrzeugen verwendeten Embedded-Mikroprozesso-ren bisher nicht in großem Umfang imple-mentiert. Ein Betriebssystem, das seine

Berechtigungen zur Koordination von Tasks heranzieht, bezeichnen Entwickler auch als Supervisor, während sie die nicht privilegierten Aufgaben als Anwender-software bezeichnen. Das neue Soft-waresystem, das die Super-Berechtigungs-ebene verwendet, wird daher auch als Hypervisor bezeichnet, da seine Privile-gien eine höhere Ebene als die des Super-visors aufweisen. Daher lässt es sich auch für die Bestimmung der Aufgaben des Supervisors und seiner Anwendertasks innerhalb der ECU verwenden.

Hypervisor koordiniert Die Hauptaufgabe des Hypervisors besteht darin, die für jede VM verfügbaren Funk-tionen zu definieren, indem er den Zugriff auf Onchip-Ressourcen wie CPUs, Spei-cher und Peripheriemodule einschränkt oder zulässt. Der Hypervisor kann meh-rere VMs erstellen, indem er jeder einen

unterschiedlichen Ressourcenantei l zuweist. Beispielsweise kann er die Ver-arbeitungszeit auf einer CPU in Zeitab-schnitte unterteilen und nach Bedarf ver-schiedenen VMs zuteilen. Und eine VM kann sowohl auf eine gemeinsam genutz-te CPU oder gleich mehrere CPUs zugrei-fen. In gleicher Weise lassen sich Speicher und Peripheriemodule gemeinsam nutzen oder einer einzelnen VM zuweisen. Die VMs wiederum müssen nur wenig oder gar nichts voneinander wissen und haben keinen Zugriff auf Ressourcen, die ihnen der Hypervisor nicht zur Verfügung stellt. Aus diesem Grund trägt der Hypervisor auch die Bezeichnung Virtual Machine Monitor (VMM).

Ein Hypervisor koordiniert den Zugriff auf Speicher und chipinterne Peripherie-module mithilfe einer Kombination von Schutzmechanismen und einem Ressour-cencontroller, der bausteinübergreifend

Bild 1: Eine mögliche Integrationslösung für Fahrzeuge mit Plug-in-Hybrid (PHEV).

Bild 2: Beispiel eines SoC mit vier Kernen, auf dem zwei VMs unter einem Hypervi-sor laufen.

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funktioniert. Darüber hinaus stellt er auf bestimmten Peripheriemodulen Teilfunk-tionen zur Verfügung. Die gemeinsame Nutzung der CPU-Zeit verwaltet der Hypervisor normalerweise mithilfe eines entsprechenden Timers, der mitteilt, wann es nötig ist die CPU auf eine andere VM umzuschalten.

In einem Echtzeit-Applikationsprozes-sor stellt eine Memory Protection Unit (MPU) die notwendigen Schutzmecha-nismen innerhalb der CPU bereit. In der Regel verwendet ein Betriebssystem eine MPU, um Speicher für die laufenden Benutzertasks freizugeben beziehungs-weise zuzuweisen. Eine Software mit Supervisor-Berechtigungen kann einen eigenen privaten oder gemeinsam genutz-ten Bereich haben und auch die MPU auf

die jeweilige Applikation konfigurieren. Der Hypervisor verfügt über eine zusätz-liche unabhängige MPU mit höherer Pri-orität und auf dieser höheren Berechti-gungsebene ist der für jede VM verfüg-bare Gesamtspeicher zugewiesen. Aktu-elle Echtzeitprozessoren wie der ARM-Cortex-R52 bieten die dafür erforderlichen Funktionen.

Die Effizienz steigernDa die auf den einzelnen virtuellen Maschinen laufenden Applikationen und nicht der Hypervisor die gesamten Nutz-aktivitäten des Steuergeräts bereitstellen, ist es wichtig, die für die Ausführung des Hypervisors selbst herangezogenen Pro-zessorressourcen zu minimieren. Dies lässt sich durch einen Ressourcencontrol-

eine VM beispielsweise auf mehreren Ker-nen auszuführen, während ein Teil der Prozessorkapazitäten dann für eine ande-re VM zur Verfügung steht. Ein solches Schema kann einer VM beispielsweise die äquivalente Prozessorleistung von 1,5 Kernen und einer anderen die von 2,5 Ker-nen zuweisen, wobei die Hardware diese Zuweisung vol lständig unterstützt (Bild 2).

In vielen Fällen ist es wünschenswert oder sogar erforderlich, Ressourcen wie beispielsweise Speicher und Peripherie-funktionen einer bestimmten VM zuzu-weisen. In einigen Fällen kann es jedoch besser oder notwendig sein, diese Res-sourcen auf mehrere VMs zu verteilen. Eine ideale Lösung würde auch Funktio-nen einschließen, die dabei helfen Peri-

Bild 4: Der S32S24-Prozessor mit Hardware-Hypervisor und Security Engine Support.

Bild 3: Sichere Verarbeitung als ein Element innerhalb eines systematischen Sicherheitskonzepts für ein Fahrzeug.

ler erreichen, der einen sich über den gesamten Baustein erstreckenden Schutzme-chanismus implementiert und bestimmte wichtige Peripheriemodule für die weitere Zuordnung unter-teilt. Wichtig ist, dass diese Unterteilung vollständig in die Hardware implemen-tiert ist und auch die Funk-tion der CPUs abdeckt. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die zu kombinie-renden Applikationen sol-che beinhalten, die ein hohes Maß an Sicherheit voraussetzen, und auch sol-che, bei denen Sicherheit keine große Rolle spielt.

Der Ressourcencontroller erweitert die Speicher-schutzmechanismen auf andere Busmaster im Sys-tem, wie zum Beispiel DMA oder Ethernet, und verbes-sert die verfügbaren Spei-cher- und Peripherieschutz-funktionen für die Kerne. Da er sich so konfigurieren lässt, dass er die auf einer CPU laufende VM erkennt, kann er diesen Schutz ohne weitere Hypervisor-Aktivi-täten oder zusätzlichen Aufwand bereitstellen. Auf diese Weise ist es möglich,

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Autor Steve McAslan System- und Architektur-Ingenieur bei NXP


pheriemodule (zum Beispiel I/O) unter Verwendung von angepasster Hardware und nicht von Hypervisor-Software zu unterteilen, sodass mehrere VMs diese gemeinsam nutzen können. Das vermei-det den Aufwand für zusätzliche Soft-ware, der normalerweise in solchen Fällen erforderlich ist.

Komplexität birgt Sicherheits-HerausforderungenDurch die Integration mehrerer Applika-tionen in Multi-Core-Systemen durch hardwarespezifische Maßnahmen erhöht sich jedoch auch das Potenzial für Hacke-rangriffe auf die Systemsicherheit. Die Ver-größerung der Angriffsfläche ist darauf zurückzuführen, dass das System für Applikationen aus mehreren Quellen geöffnet und der neue Hypervisor mit ext-rem hohen Rechten ausgestattet ist.

Eine Sicherheitslücke in einer der Appli-kationen und insbesondere im Hypervisor könnte es einem Angreifer ermöglichen, nicht nur die Zielapplikation, sondern auch das gesamte System zu stören oder sogar

zu übernehmen. Dies ist insbesondere dann von Belang, wenn das Steuergerät eine Applikation enthält, die die funktio-nelle Sicherheit eines Fahrzeugs gefährden könnte. Das Thema Sicherheit lässt sich am besten mit einem mehrschichtigen Ansatz unter Kontrolle bringen. Für das Steuergerät kann dies mit einer Kombina-tion aus Hard- und Software erfolgen. Beim Booten ist es wichtig, dass der Code für das Steuergerät vertrauenswürdig ist, aber dennoch schnell lädt. In diesem Fall ist eine Hardwareunterstützung für kom-plexe Kryptografieverfahren erforderlich.

Um diesem Anspruch Rechnung zu tra-gen, lassen sich der Programmcode und die Daten des Benutzers verschlüsseln und die entsprechende Hardwarebeschleuni-gung zum zeitnahen Entschlüsseln ver-wenden. Darüber hinaus ist es entschei-dend, dass die Sicherheitshardware und ihre Kryptografieschlüssel vor einer Gefährdung durch die ausgeführten Applikationen beziehungsweise durch Hardwareverfahren wie Seitenkanalan-griffe geschützt sind (Bild 3).

HochleistungsplattformDer S32S-Prozessor von NXP bietet eine sichere und leistungsstarke Plattform mit umfassender Hardwareunterstützung für Hypervisor-Anwender und f lexiblen Sicherheitsfunktionen. Damit Anwender robuste Lösungen schneller auf den Markt bringen können, hat NXP eine Partner-schaft mit dem Softwareanbieter Open Synergy geschlossen, um dessen Know-how in die Entwicklung von Hypervisor-Software für die S32S-Prozessorfamilie einzubringen. Der COQOS-Micro-Hypervisor nutzt die Funktionen des S32S247-Prozessors, um unabhängige virtuelle Maschinen zu realisieren, die bis zur Sicherheitsstufe ASIL-D arbeiten (Bild 4). (aok) ■

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Aktive + Passive Risk Assessment

FMEDA-Prozesse automatisieren?Die Sicherheit von applikationsspezifischen Automotive-Chips beurteilen

Aktuelle ASICs, FPGAs und SoCs unterliegen dem Risiko, dass während des Betriebs Fehler auftreten. Dabei ist FMEDA entscheidend für die Analyse des Ausfallrisikos von Halbleitern und die Konformität zur Norm ISO 26262. Ist hier eine Automatisierung möglich? Autoren: Jörg Grosse, Sergio Marchese

meln sich viele neue Akteure auf diesem Gebiet – angelockt von dieser Technolo-gie, die von allen Beteiligten einmütig als richtungsweisender Wachstumssektor eingeschätzt wird.

Das Herzstück der InnovationKomplexe elektronische Systeme bilden das Herzstück der Innovation auf dem Automobilsektor. Während traditionelle Automobilhersteller über enorme Erfah-rung im Biegen von Blech und der Ent-wicklung von Verbrennungsmotoren ver-fügen, sind sie bei den Dutzenden elekt-ronischer Steuergeräte (Electronic Control Units, ECUs) sowie der dazugehörigen Software, mit denen die Fahrzeuge nicht nur sicher – sowohl im Sinne von Zuver-

Komplexe elektronische Systeme sind die Basis der Innovation im Automobilsektor, aber schrumpfende Transistorgeometrien, herausfordernde Vorgaben für den Stromverbrauch und immer mehr Komplexität erhöhen das Risiko des Ausfalls der ICs im Feld. FMEDA ist eine analyti-sche Methode zur Beurteilung der Sicherheitsarchitektur und der Implementierung. Hier sollten sich Hersteller und Zulieferer auf das Know-how von erfahrenen EDA-Unternehmen verlassen, die sich in einer guten Ausgangsposition befinden, den FMEDA-Prozess und andere Safety-Compliance-Aufgaben zu automatisieren.

Eck-DATEN

Das Sicherheits- und Komfortni-veau der Autos ist im Laufe des letzten Jahrzehnts dramatisch

gestiegen. Inzwischen sind auch Fahrzeu-ge der unteren Preisklasse mit Fahrassis-tenzsystemen ausgestattet, die unter bestimmten Umständen nicht nur in Gas und Bremse, sondern auch in die Lenkung eingreifen. Zu voll autonomen Fahrzeu-

Bild:

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Stock

gen ist es nicht mehr weit. Auch wenn noch nicht völlig klar ist, wann und wie autonome Automobile auf unsere Straßen kommen, entwickelt sich die entspre-chende Technologie doch rasch weiter. Sämtliche etablierten Fahrzeughersteller investieren stark in Machine Learning (ML) und andere Bereiche des KI-Sektors (künstliche Intelligenz). Inzwischen tum-

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lässigkeit (Safety) als auch Vertrauenswür-digkeit (Security) –, sondern auch ener-gieeffizient, komfortabel und allgemein intelligent werden, auf Automotive-OEMs und deren Tier-1-Zulieferer angewiesen. Für den Automobilsektor konzipierte, applikationsspezifische integrierte Schal-tungen (ASICs), Field-Programmable Gate

Arrays (FPGAs) und Systems-on-Chip (SoCs) aus der Entwicklung und Produk-tion von Unternehmen wie Infineon , Renesas , NXP oder Bosch erlangen eine immer entscheidendere Bedeutung für den langfristigen kommerziellen Erfolg der Automobilhersteller. Tesla , eines der inno-vativsten Unternehmen der Welt, machte

kürzlich in der Halbleiterindustrie Schlag-zeilen. Obwohl es über keinerlei Erfahrung in der Hardwareentwicklung verfügt, beschloss das Unternehmen einen eige-nen, hochgradig spezialisierten Chip zu entwickeln (Bild 1). Der im April 2019 vor-gestellte FSD-Chip (Full Self-Driving) von Tesla beherbergt nicht nur zwei selbst ent-

1. Image Signal Processor (1G pixel/s) 2. Video Input (serial, 2.5 G pixel/s) 3. Safete System Dual-core lockstep CPU 4. Security System 5. Video Encoder (H.265) 6. GPU (600 GFLOPS, FP 32/16, 1 GHz) 7 Processor (12 Cortex-A72, 2.2 GHz) 8. Neural Networks Accelerator (2 GHz) 96x96 mul/add array (9216 madd/cycle) 32 MB SRAM 36 TOPS 2 Instances (72 TOPS) 9. LPDDR4 Memory Controller 68 GB/s peak bandwidth10. Network-on-Chip

Tesla FSD Computer (2 FSD Chips)15W consumed by NNAs72 W total to run autopilot software stack2300 processed frames per second

Tesla Full Self-Driving (FSD) Chip14nm FinFET CMOS (Samsung) – 6 Billion Transistors – 260 mm2

Bild 1: Der FSD-Chip von Tesla enthält Third-Party-IP sowie zwei Instanzen eines von Tesla selbst entwi-ckelten Neural Network Accele-rators.

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wickelte NNAs (Neural Network Accele-rators), sondern darüber hinaus auch Intel-lectual Property (IP) von Drittunterneh-men, etwa eine GPU (Graphics Processing Unit) und ein Arm-basierendes CPU-Sub-system. Nach Angaben von Tesla ist der FSD-Computer, der bereits in Tesla-Fahr-zeugen eingesetzt wird und sich auf einer Leiterplatte mit zwei FSD-Chips befindet, 21-mal schneller als die vorherige, auf Nvi-dia-Technik basierende Lösung und kann mit einem knapp bemessenen Energie-budget 2300 Frames pro Sekunde verar-beiten. Wenn erst die erforderliche Soft-ware zur Verfügung stehe, so Tesla, könne der FSD-Computer für das autonome Fah-ren zum Einsatz kommen.

Analyse und Quantifizierung des AusfallrisikosSchrumpfende Transistorgeometrien, ehr-geizige Stromverbrauchvorgaben und komplexe funktionale Anforderungen erhöhen das Risiko, dass es in integrierten Schaltungen (ICs) im Feld zu Fehlfunkti-onen kommt. Elektromigration, kosmische Strahlung, Alterung und andere physika-lische Effekte können das Verhalten der Hardwarefunktionen kurzzeitig oder dau-erhaft beeinträchtigen. Zufällige Hard-wareausfälle wiederum können gefährli-che Ereignisse nach sich ziehen und damit Sachschäden verursachen oder gar Men-schenleben gefährden.

Die Functional-Safety-Norm ISO 26262 definiert Anforderungen an die Entwick-lung, die Produktion und die Außerbe-triebnahme von elektronischen Systemen für Straßenfahrzeuge. Die Norm spezifi-ziert vier Automotive Safety Integrity Levels von ASIL A bis ASIL D, wobei ASIL D die strengste Norm ist. Ein zentrales

Hardwarefunktionen und Fehler gemäß den Ausfallarten. 2. Feststellung der Dia-gnoseüberdeckung. Diese misst die Fähig-keit der Sicherheitsmechanismen, Verlet-zungen der Sicherheitsziele zu verhindern. 3. Berechnung der Hardwaresicherheits-Metriken gemäß ISO 26262, also der Sin-gle-Point Fault Metric (SPFM), der Latent Fault Metric (LFM) und der Probabilistic Metric for Random Hardware Failures (PMHF).

Automatisierung des FMEDA-ProzessesSoC- und IP-Entwickler wenden häufig unzureichende FMEDA-Methoden an. Sie stützen sich dabei auf manuell erstellte Analysen fachkundiger Ingenieure sowie auf eine arbeitsaufwendige Fehlerinjekti-on und die Simulation von Designmodel-len auf der Register-Transfer-Ebene bezie-hungsweise auf Gate-Level-Netzlisten. Einige große Unternehmen entwickeln auch eigene Tools zur Automatisierung bestimmter Teile der Prozesskette. Diese Methoden sind jedoch fehleranfällig, erfordern übermäßig viel Rechenressour-cen und bringen lange Iterationszyklen mit sich.

Nicht zuletzt sind interne Tools schwie-rig zu pflegen und in vermarktbare Pro-dukte zu überführen, denn dies setzt hochwertige Dokumentation, Schulung und Support voraus. Ingenieure benötigen eine strukturierte und systematische Vor-gehensweise zur Identifikation von Aus-fallarten sowie für eine schnelle Analyse der Sicherheitsarchitektur, um Mängel oder Bereiche mit geringer Diagnoseüber-deckung aufzudecken sowie um FIT-Wer-te (Failure in Time) und die übrigen Safe-ty-Metriken abzuschätzen. Manuelle Ana-

Konzept der ISO 26262 sind die Sicher-heitsziele (Safety Goals), die durch zufäl-lige Hardwareausfälle verletzbar sind. ASICs, FPGAs und SoCs für Automotive-Anwendungen enthalten Sicherheitsme-chanismen, die zufällige Hardwareaus-fälle verhindern oder kontrollieren. Ent-wickler müssen potenzielle Ausfallarten auflisten und den Nachweis erbringen, dass der angestrebte ASIL erreicht wird. Da ein Chip in sehr unterschiedlichen

Anwendungen zum Einsatz kommen kann, wird er oftmals als SEooC (Safety Element out of Context) bezeichnet und durch ein Sicherheitshandbuch ergänzt, in dem die Vorgaben für den Einsatz beschrieben sind.

Was ist FMEDA?Die Sicherheitsarchitektur aktueller Auto-motive-Chips ist komplex und weist in der Regel eine Vielzahl von Sicherheitsmecha-nismen auf, wie zum Beispiel einen Soft-ware-Selbsttest, Redundanz und Lock-step-Prozessoren sowie Parität oder ECC (Error-Correcting Code) für den Speicher-schutz (Bild 2). Die FMEDA (Failure Modes Effects and Diagnostic Analysis) ist eine analytische Methode zur Beurteilung der Sicherheitsarchitektur und der Implemen-tierung. Der Prozess gliedert sich in drei Hauptschritte: 1. Validierung der Sicher-heitsarchitektur und Partitionierung der

EDA-Unternehmen verfügen über die Erfahrung, auch

FMEDA-Prozesse zu automatisieren.

Bild 2: Automotive-Chips enthalten di-verse Sicherheits-mechanismen zur Vermeidung oder Kontrolle zufälliger Ausfälle. FMEDA ist ein beliebtes Verfah-ren zur Analyse des Risikos von Verlet-zungen der Sicher-heitsziele.

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Spin

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AutorenJörg GrosseManager für Functional Safety bei OneSpin Solutions

Sergio MarcheseTechnical Marketing Manager bei OneSpin Solutions


lysen und Fehlersimulationen nach der Brechstangenmethode mögen in der Anfangszeit der erstmals im Jahr 2011 herausgegebenen Norm ISO 26262 noch akzeptabel gewesen sein. Mit zunehmen-der Reife und Verbreitung der Methoden entsteht jedoch ein Bedarf an qualitativ hochwertigen Tools und automatisierten Lösungen, die einfach anzuwenden, gründlich und skalierbar sind. EDA-Unternehmen (Electronic Design Auto-mation) verfügen über große Erfahrung in der automatisierten Verarbeitung von Chipdesign-Modellen für die funktiona-le Verifikation, die Implementierung und

fallsicher sind. Automatisierte Lösungen, die durch eigens für diesen Zweck entwi-ckelte EDA-Tools ermöglicht werden, kön-nen den FMEDA-Prozess gründlicher und gleichzeitig kostengünstiger gestalten. Neue Anbieter von Automotive-Hardware haben die Möglichkeit, kommerzielle FMEDA-Lösungen direkt und unverän-dert einzusetzen, während etablierte Akteure die Technologie individuell anpassen und in bestehende Abläufe inte-grieren können. Onespin Solutions kann dabei helfen, FMEDA-Prozesse zu auto-matisieren und teure Fehlersimulationen zu reduzieren. (na)� n

Unbenannt-1 1 21.08.2019 16:32:59

andere Arbeitsgänge der Hard-wareentwicklung und befinden sich in einer guten Ausgangspo-sition, um auch den FMEDA-Pro-zess und andere Safety-Compli-ance-Aufgaben zu automatisieren.

Tatsächlich haben einige EDA-Unternehmen unlängst mit der Kommerzialisierung von FME-DA-Automatisierungslösungen begonnen, die sich entweder direkt einsetzen oder anpassen lassen, um spezifischen Anforde-rungen gerecht zu werden und bestehende Abläufe zu verbes-sern. Unter der Haube stützen sie sich auf Know-how, das bei der Unterstützung mehrerer Automo-tive-Anwender mit einer Vielzahl von Projekten gesammelt wurde. Dieses ist insofern besonders wertvoll, da es Zugang zu einer Vielzahl von Projekten ermög-licht. Im Laufe der Jahre haben EDA-Firmen ein Ökosystem bestehend aus vielerlei Design-analyse-Werkzeugen aufgebaut, darunter Fehlerinjektion, forma-le Methoden und strukturelle Analysen.

Hochgradig zuverlässige Automotive-ChipsFMEDA und die Konformität zur ISO 26262 sind entscheidende Voraussetzungen für die Herstel-lung hochgradig zuverlässiger Automotive-ICs, die nicht nur korrekt funktionieren und abge-sichert, sondern auch hinsichtlich zufälliger Hardwareausfälle aus-

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Safety + Security TPM

Keine Safety ohne SecurityCyberangriffe auf das System Auto abwehren

Viele hundert Millionen steckt die Automobilindustrie in die Entwicklung der Sicherheit von Fahrzeugen. Die zunehmende Vernetzung der Pkws und die Digitalisierung vieler Funktionen erfordert aber darüber hinaus einen effektiven Schutz vor Cyberangriffen, um weder Fahrer noch die Passagiere zu gefährden. Autor: Hans Adlkofer

möglich sein. Aus diesem Grund muss sich die Industrie vorbereiten und in anderen Branchen erprobte Lösungen schnell auf das Fahrzeug übertragen.

Herausforderungen für die AutomobilindustrieSchon heute sind viele Neuwagen, insbe-sondere in der Oberklasse, bestens digital vernetzt und verfügen beispielsweise über Mobilfunk-, Bluetooth-, WLAN-, USB- und NFC-Schnittstellen sowie spezielle Interfaces wie Funkschlüssel, Reifen-drucksysteme oder Komfortzugänge. Dies sind alles Einfallstore für Angreifer, um das Fahrzeug zu manipulieren oder gar Funktionen zu übernehmen. Dass dies

Mobile Geräte vernetzen ihre Nutzer quasi immer und über-all. Dies gilt immer mehr auch

für das Auto. Heute betrifft dies Ver-kehrsinformationen, Concierge-Dienste oder den e-Call. Zukünftig agiert das vernetzte Fahrzeug wie ein Dienstleister, der den Fahrer permanent mit den aktu-ellsten Informationen zu Verkehr, aktu-ellen Angeboten im Umkreis, den besten Parkmöglichkeiten am Reiseziel oder mit den neuesten Spielfilmen oder Nachrich-ten versorgt und zudem Passagiere auto-matisiert oder sogar autonom von A nach B bringen kann.

Ungebetene Gäste drohen jedoch die-se schöne Welt zu trüben – und zwar,

Die voranschreitende Vernetzung von Fahr-zeugen und die Digitalisierung vieler Funk-tionen stellt die Automobilindustrie vor ei-ne große Herausforderung. Neben der übli-chen Entwicklung von Sicherheitsanwen-dungen für Fahrzeuge, spielt die Abwehr von Cyberangriffen auf das System „Auto“ eine immer wichtigere Rolle. Die aktuellen Architekturen der Fahrzeuge machen dies jedoch oft kompliziert, da sie über viele Schnittstellen verfügen und nicht hierar-chisch aufgebaut sind. Die Bündelung aller externen Schnittstellen in einer Einheit und das standardisierte Erarbeiten von Metho-diken für das Entwickeln, Testen und Opti-mieren von Security im Auto sind eine Grundvoraussetzung für eine effektive Ab-wehr von Cyberangriffen und somit essen-ziell um das Vertrauen der Fahrzeugnutzer zu gewinnen.

Eck-DATEN

wenn Cyberangreifer ihr Unwesen trei-ben, wie es tagtäglich in Firmennetzen beziehungsweise auf privaten Computern geschieht.

Warum sollten sie das vernetzte Fahr-zeug verschonen? Zu verlockend sind die möglichen Business Cases. Die Daten, die im Fahrzeug entstehen, sind nicht nur für die OEMs von hohem Wert, sondern auch für andere Nutzer. Viele neue Use Cases sind denkbar. Deshalb sollten zum Bei-spiel Bewegungsprofile sowie alle weite-ren Detailinformationen, die ein Auto erzeugt, unter keinen Umständen an den Falschen geraten. Nur wenn der Fahrer beziehungsweise seine Begleiter es erlau-ben, sollte die Weitergabe dieser Daten

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AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09/2019 33



henden Daten überprüfen. Realtime-Fähigkeit ist ebenso erforderlich wie ein höchstmögliches Maß an Sicherheit – auf-grund der zentralen Bedeutung dieser Instanz innerhalb der Fahrzeug-Architek-tur, der vielen Schnittstellen die hier zusammenlaufen sowie der Kritikalität der verarbeiteten Daten.

Diesen Anspruch kann zum Beispiel die Kombination aus einem Infineon Aurix-Mikrocontroller für die Realtime-Prozes-se mit einem Trust Anchor für die Rech-

teverwaltung, zum Beispiel für Car Sha-ring, erfüllen. Security-Experten aus ande-ren Industrien wie etwa der IT, dem Ban-ken- und Versicherungswesen verlassen sich bereits heute auf Hardware-Security, um Vertrauensanker zu implementieren. Ein Beispiel für einen solchen Trust Anchor ist das Trusted Platform Module (TPM), das als internationaler Standard spezifiziert ist und in der IT seit vielen Jahren groß-flächig zum Einsatz kommt. In Firmen-netzen weltweit nutzen Laptops und Com-puter TPM-Module zum Schutz der Daten und der ausgeführten Software. Hierzu hat Infineon ein automotive-qualifiziertes TPM auf den Markt gebracht (Bild 2).

In der Automobilindustrie setzen Pre-mium-OEMs diese Architektur und Par-titionierung bereits um. Dabei müssen sie überlegen, wie viel Flexibilität beziehungs-

Black-Hats können mehr Schaden

anrichten als nur die Entwendung

des Autos.

möglich ist, haben Angreifer in den letzten Jahren bereits mehrmals demonstriert. Sicherheitsrisiken für Fahrer, weitere Insassen und andere Verkehrsteilnehmer sind die Folge. Den Herstellern drohen Klagen vor Gericht, hohe Schadenersatz-forderungen, millionenfache Rückrufe und negative Börsenentwicklungen.

So lange hinter den Angriffen soge-nannte „White Hats“ stecken, sind sie für die Industrie noch hilfreich. Der Begriff White Hat bezeichnet in der Regel gut-willige Angreifer, die Sicherheitslücken aufdecken, damit die Verantwortlichen die Möglichkeit haben, diese zu schließen, bevor ein Fahrzeug auf die Straße kommt. Dies kann beispielsweise im Auftrag des Herstellers bei Security-Tests, bei Angrif-fen unter kontrollierten Rahmenbedin-gungen (Penetration Tests), oder auch im Rahmen von Forschungsarbeiten erfolgen. Aber bereits heutzutage ist der Autodieb-stahl ein sehr lukratives Geschäft, und „Black-Hats“, also Hacker mit krimineller Energie, könnten über die Datenschnitt-stellen in Zukunft noch viel mehr Schaden anrichten als nur die Entwendung des Fahrzeugs.

Hackerangriffe verhindernDie aktuellen Architekturen im Auto sind im Sinne von Security sehr schwierig zu schützen, weil sie über viele verteilte Schnittstellen verfügen und nicht hierar-chisch aufgebaut sind. Die Einführung von Domainstrukturen bedeutet einen wesent-lichen Schritt nach vorne, um eine grund-legende Forderung aller Security-Experten zu erfüllen: Security by Design. In Zukunft verlangen Regulierung und Standardisie-rung (ISO 21343) Security by Design von allen OEMs, die dann entsprechende Nachweise erbringen müssen (Bild 1).

Der Aufbau einer solchen Struktur beginnt mit der Bündelung aller externen Schnittstellen in einer Einheit, der Tele-matics-ECU. Diese authentifiziert die Kommunikationspartner außerhalb des Fahrzeugs. Beim automatisierten Fahren beispielsweise sind Car-to-Car-Kommu-nikation und aktuelle Informationen aus der Cloud essenziell für die Sicherheit. Als weitere Instanz kommt zusätzlich das zen-trale Gateway ins Spiel. Das Gateway veri-fiziert die Datenströme und ein zentraler Trust Anchor soll die Integrität der einge-

weise Updatefähigkeit sie im Gesamtsys-tem belassen wollen.

Standardisierung als SchlüsselEin Mindestmaß an Cybersicherheit ist die Grundvoraussetzung für die Akzeptanz vernetzter Fahrzeuge und Dienste durch die Verbraucher. Ohne Security lässt sich kein Vertrauen in die neue Technologie aufbauen, und die Nutzer lehnen diese letztlich ab.

Eine große Herausforderung liegt dabei in der komplexen Lieferkette der Automo-bilindustrie und darin, dass sich die Fahr-zeuge vieler Hersteller auf gemeinsamen Straßen bewegen und miteinander inter-agieren müssen. Die Lösung liegt in einer Harmonisierung der jeweiligen Sicher-heitsaspekte und einem industrieweiten Cybersecurity-Standard. Andernfalls dürfte Inkompatibilität später zu großen Systemproblemen beziehungsweise schlecht funktionierenden Services füh-ren, und somit ebenfalls zu einer man-gelnden Akzeptanz bei den Nutzern.

Aus diesem Grund erfolgen im Rahmen von ISO21343 die standardisierte Erarbei-tung von Methodiken für das Entwickeln, Testen und Optimieren von Security im Auto. ISO21343 könnte voraussichtlich einen ähnlichen starken Einfluss auf die Car-Architektur haben wie ISO26262 für funktionale Sicherheit – insbesondere auf die Entwicklungsprozesse und Dokumen-tation. Durch die spezielle, komplexe Wertschöpfungskette der Automobilindu-strie ergeben sich hierbei große Heraus-forderungen. Darauf geht auch das vom Bundesministerium für Bildung und For-schung geförderte Forschungsprojekt Sec-ForCARs (Security For Connected, Auto-

Bild 1: Security-Schlüsselprinzipien und entsprechende Maßnahmen.


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nomous Cars) unter der Führung von Infi-neon ein. 15 Partner aus Automobilindu-strie und Wissenschaft analysieren diese Herausforderungen und erarbeiten Lösun-gen für Standards, die die Automobilin-dustrie unterstützen sollen.

Dabei sollten OEMs nicht nach dem Prinzip „Security by Obscurity“ handeln. Transparenz ist die bessere Antwort an die Angreifer. Was im ersten Moment wie eine Einladung klingen mag, bewirkt am Ende jedoch genau das Gegenteil. Je transparenter Security ist, desto schneller lassen sich Schlupflöcher finden und schließen, bevor Angreifer sie nutzen (Kerkhoffsches Prinzip). Gleichzeitig ist es für Angreifer sichtbar, dass höchste Sicherheit Anwendung findet und sich somit ein Angriff nicht lohnt.

Infineon ist seit Anfang 2016 Mitglied im Auto-ISAC (Information Sharing and Ana-lysis Center) – einer Industrievereinigung, die Cyberbedrohungen beobachtet und Wissen über sicherheitsrelevante Schwach-stellen und Vorfälle im Automotive Umfeld austauscht. Dazu gehört auch, aktiv nach Schwachstellen in bereits vorhandener Automobilelektronik zu suchen. In Zukunft dürfte es auch dazu kommen, dass Securi-ty Maßnahmen im Auto von unabhängiger Stelle zu prüfen und zu zertifizieren sind. Der EU Cybersecurity Act schafft einen Rahmen, der auch für andere Länder – etwa in Asien – eine sehr gute Referenz darstellt. Deswegen ist zum Beispiel ein nach neu-esten Kriterien entwickeltes, überprüftes und getestetes TPM von Infineon eine gute Basis gegen Angriffe.

res Ende-zu-Ende-System erzeugen, das dann auch andere Services erlaubt, wie zum Beispiel Software-Updates im Feld oder das Freischalten neuer Funktionen ohne Werkstattbesuch. Diese Funktionen lassen sich dann im Verbund über ein TPM verwalten und autorisieren. Eine Ende-zu-Ende-Sicherheitsarchitektur schließt das gesamte Fahrzeug sowie das Backend eines OEMs oder auch eines Dienstleisters wie beispielsweise Google mit ein und basiert auf einer Ende-zu-Ende-Verschlüs-selung aller relevanten Dienste – begin-nend beim Systemstart mit einem Secure Boot in einer ECU über eine Ende-zu-Ende verschlüsselte Kommunikationsverbin-dung zum Server sowie einer Autorisie-rung der Dienstleister beziehungsweise der Dienste.

Verteilte Zugriffsrechte verwaltenBisher beschränkt sich der Diskurs häufig auf die Angreifer und die Abwehrmög-lichkeiten der OEMs. Der eigentliche Besitzer der Daten bleibt hingegen oft außen vor. Auf EU-Ebene sind jedoch gera-de Gesetzesvorschläge in Arbeit, die die Rechte des Fahrzeughalters stärken sollen. Demzufolge muss die Autoindustrie Lösungen entwickeln, die den Fahrzeug-halter in der Freigabe beziehungsweise im Zugriff auf seine Daten miteinbezieht. Eine Technologie, die sich dafür anbietet, ist die Blockchain. Eine Blockchain ist eine dezentrale Datenbank, in der sich Trans-aktionen in Form von Datenblöcken fäl-schungssicher speichern lassen. Manipu-lationen lassen sich mit einfachen Mitteln

Agilität auch in CybersecurityIn der Automobil-Entwicklung gehört Agilität zu den wichtigen Schlagworten der heutigen Zeit. Gleichzeitig ist Agilität die Basis dafür, dass Autos im Sinne der Security lange auf der Straße bleiben kön-nen. Denn Security ist ein konstanter Wettlauf ohne Ziellinie und bedeutet, den Angreifern immer einen Schritt voraus zu sein. Hundertprozentige Security gibt es dementsprechend nicht.

Stattdessen misst sie sich daran, wie schnell ein OEM Sicherheitslücken erken-nen und schließen kann. Dieser Punkt stellt in Sachen Cybersicherheit vielleicht die größte Herausforderung für die Industrie dar. Quantencomputer zum Beispiel erhö-hen den Druck zusätzlich. In der Konse-quenz müssen die Verantwortlichen heu-te bereits Produkte einsetzen, die auch für zukünftige Security-Verfahren geeignet sind, etwa das automotive-qualifizierte TPM oder die Aurix Mikrocontroller-Fami-lie von Infineon.

Software-Updates „Over the Air“ (SOTA) werden dann nicht nur zur Basis für Updates von Funktionen oder bei Feh-lerfällen, sondern ermöglichen auch eine agile Cybersecurity – basierend auf einer solchen Security-Hardware (Bild 3).

Während etwa beim Classic Autosar immer ein komplettes Update der Software erforderlich ist, erlaubt Adaptive Autosar die gezielte Aktualisierung einzelner Funktionen und Komponenten. Dank sei-nes nach EVITA standardisiertem HSM unterstützt der Aurix-Mikrocontroller die-se Funktion. Dadurch lässt sich ein siche-

Infineon hat mit dem Optiga TPM 2.0 eine automotive-qualifiziertes TPM auf den Markt gebracht.

Aurix Mikrocontroller von Infineon verfügen über ein integriertes Hardware Security Module nach der höchsten Stufe des EVITA-Sicherheitsstandards.

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Autor Hans Adlkofer Vice President Automotive Systems Group bei Infineon Technologies


anhand der jeweils nachfolgenden Blöcke feststellen. Das Start-up Xain hat eine Lösung entwickelt, die auf einem Stan-dard Microcontroller mit einem HSM – wie dem Aurix – implementierbar ist. Damit sind sichere Anwendungen wie zum Beispiel Bezahlvorgänge für die Maut, der schlüssellose Zugang zum Auto beim Carsharing oder für On-demand Dienste, Tuning Schutz oder automati-sierte Fahrfunktionen realisierbar.

Der besondere Vorteil liegt darin, dass der Halter den Zugriff auf Fahrdaten oder andere sensible Daten, zum Beispiel für

für den Kunden, ist das Vertrauen des Nut-zers in diese Techniken entscheidend. Die wenigsten Verbraucher wollen bei der Safe-ty einen Kompromiss eingehen – und damit auch nicht bei der Security. Keine Safety ohne Security. (aok) ■

Versicherer, selbst verwaltet. Nut-zer können so nicht nur grund-sätzlich Zugriffs- und Benut-zungsrechte delegieren, sondern auch das Recht, eine Zugriffskon-troll-Policy für ein System zu erstellen. Der Embedded-System-Client von Xain bildet eine sehr flexible und vertrauenswürdige Brücke zwischen der realen und der digitalen Welt. Damit kann der Halter die Zugriffsrechte auf Daten und Ressourcen auf transparente Art und Weise per Smartphone delegieren.

Goldrausch auf die DatenDas aktuelle enorme Interesse an der Nutzung der Fahrzeugdaten gleicht einem Goldrausch, auch wenn OEMs dies häufig als ihr Hoheitsgebiet betrachten. Ein ers-ter Schritt ist die Einführung des Nevada-Share-and-Secure-Kon-zepts, das die Weitergabe von Fahrzeugdaten an Dritte erlaubt: Hierbei erfolgt der Zugriff abge-stuft nach der Kritikalität zunächst über das OEM-Backend sowie in weiterer Folge über einen nachge-schalteten neutralen Server.

Die vorhandenen Schnittstellen wie LTE und das baldige Auftau-chen von 5G und den Use cases befeuern diesen Goldrausch wei-ter. Es ist notwendig, auch beste-hende Architekturen, die noch nicht Domain-basierend sind und keine klare Gateway-Struktur für die Daten haben, langfristig sicher (secured) zu betreiben. Vergleich-bar mit der Computerindustrie

müssen dann Intrusion-Detection-Metho-den zur Anwendung kommen, die ähnlich den Virus-Programmen im Computer funktionieren. In einem Auto mit verschie-denen Bussen (CAN oder Ethernet) lässt sich so der Datenverkehr überwachen. Bei verdächtigen Nachrichten erhält das Sys-tem die entsprechenden Warnungen bezie-hungsweise die notwendigen Gegenreak-tionen erfolgen, um Angreifer abzuwehren.

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Safety + Security HSM-Software

www.all-electronics.de36 AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09/2019

Service-orientierte IT-SicherheitHSM-Software ist Baustein neuer Bordnetz-Architekturen

Wer über neue Fahrzeugarchitekturen nachdenkt, muss IT-Sicherheit direkt mitdenken. Mit der Zentralisierung der Software auf Domänencontrollern und dem Einzug von Ethernet wird sichere Onboard-Kommunikation neu definiert. Hardware-Sicherheitsmodule (HSM) der neuen Generation vereinen daher Multi-App-Fähigkeit mit Echtzeit-Kommunikation. Autoren: Dipl.-Ing. Tobias Klein, Dr. Frederic Stumpf

Dr. Thomas M. Müller, damals E/E-Leiter bei Audi, formulierte Anfang des Jahres im Inter-view mit der AUTOMOBIL-ELEKTRONIK

(300ael0319) eine klare Entwicklungsrichtung: Das Bordnetz der nahen Zukunft wird den Großteil der Softwareapplikationen auf einer Ebene mit wenigen High-Performance-Computern zusammenziehen, die alle Funktionen ihrer jeweiligen Domäne zentral rech-nen. Die IP liegt dann auf den zentralen Recheneinhei-ten und teils in der Hand der OEMs. Die Steuergeräte in der Peripherie entwickeln sich zunehmend zu Ein-gabe-/Ausgabegeräten, deren eigentliche Applikation in der Rechnerebene stattfindet. Aus Sicht der OEMs hat das beachtlichen Charme: So ist etwa deutlich

weniger Engineering-Aufwand vonnöten, weil Ent-wicklung und Zusammenspiel der Softwareapplikati-onen zentral gebündelt sind. Und das wiederum bringt Kostenvorteile. Allerdings geht eine solche Architektur mit einem Mehr an Kommunikation im Fahrzeugnetz-werk einher. Denn anstatt dass die Datenverarbeitung dezentral in den Steuergeräten stattfindet, werden die Daten zentral im Domänencontroller gesammelt, ver-arbeitet und weiterverteilt. Eine solchermaßen erhöhte Datenlast bei gleichzeitigen Echtzeitanforderungen erfordert unweigerlich eine Umstellung auf Automoti-ve-Ethernet. Nichtsdestotrotz wird der CAN-Bus in so manchem Subnetz zunächst weiterhin eine wichtige Rolle spielen. Bil

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Security by DesignIn solch einem Architekturhub müssen Security by Design und Update by Design fest verankert sein, konstatiert Thomas M. Müller im Interview. Tatsächlich eröffnet die deutlich stärkere Entkopplung von Hardware und Software und die Verlage-rung vieler Softwareanwendungen und Steuergerätefunktionen auf einen zentra-len Rechner hier neue Möglichkeiten. Denn auf den zentralen Recheneinheiten im Bordnetz lassen sich auch die IT-Sicher-heitsfunktionen zentral verwalten.

Das bedeutet jedoch nicht, dass die Steu-ergeräte in der Peripherie nicht mehr abge-sichert sein müssen. Im Gegenteil: Für eine gesicherte Onboard-Kommunikation (SecOC) sind dort unter anderem Hard-ware-Security-Module mehr denn je unverzichtbar. Ansonsten könnte ein Angreifer über die sicherheitsrelevante Schnittstelle einer einzelnen ECU womög-lich auf die zentrale Recheneinheit Einfluss nehmen und schlimmstenfalls Kontrolle über das gesamte Fahrzeug erlangen. Inso-fern muss jederzeit sichergestellt sein, dass die Daten, die von überall aus dem Fahr-zeugnetz dort zusammenlaufen, authen-tisch sind.

Überdies ergeben sich dadurch, dass die zentralen Hardwareeinheiten in den neu-en E/E-Architekturen per Virtualisierung parallel die Softwareanwendungen und Funktionen mehrerer Steuergeräte über-nehmen, zusätzliche Herausforderungen für die Security. Hardware-Security-Module müssen hier mehr leisten als in der Vergangenheit.

Job Preemption und Echtzeit-BetriebssystemDas Besondere an HSMs ist bekanntlich, das die IT-Sicherheitsfunktionen auf dem Mikrocontroller der Recheneinheit in

In Bordnetzarchitekturen der Zukunft verschiebt sich das Software-Regime vom Tier1 zum OEM. Für die mehr und mehr zentralisierten Plattformen gibt schließlich der OEM die Standards vor. Entsprechend muss auch die IT-Sicherheit im fahrzeuginternen Netzwerk als Plattformlösung konzipiert sein. Aktuelle Hardware-Security-Module sind hier gefragt. Da OEMs mit zunehmen-der Konnektivität vermehrt eigene Security-Standards entwickeln, muss auch eine Hardware Se-curity Firmware in der Lage sein, diese zentralen Sicherheitskonzepte jederzeit zu integrieren.

Eck-DATEN

einem eigenen HSM-Core physikalisch gekapselt sind. Dort finden die Aktivie-rung und der Betrieb mithilfe eines HSM-Softwarestacks statt. Der Host-Controller des Rechners kann sich so seinen eigent-lichen Aufgaben widmen, während das Abarbeiten der Security-Anforderungen im HSM-Kern geschieht – Secure On-Board Communication, Runtime Mani-pulation Detection, sicheres Booten, Fla-shen, Loggen, Debuggen und mehr. Damit sind Hardware-Security-Module gegen-über rein softwaregestützten IT-Sicher-heitslösungen deutlich leistungsstärker.

Das Zusammenziehen der Softwarean-wendungen und Steuergeräte-Funktionen in Zentralrechnern bedingt auch, dass mitunter viele Applikationen gleichzeitig um die Security-Funktionen des HSM konkurrieren. Das heißt, für den Daten-strom mehrerer Anwendungen, die pa rallel auf der Rechenseite laufen, muss das Hardware-Security-Modul jederzeit die nötigen IT-Sicherheitsfunktionen bereitstellen und ableisten – und das in Echtzeit. Klassische Hardware-Security-Module stoßen hier sehr schnell an ihre Grenzen, von softwaregestützten Lösun-gen ganz zu schweigen. Vielmehr braucht es eine neue Generation von HSMs, die ein volles Realtime-Betriebssystem und ein intelligentes, flexibles Session-Kon-zept mitbringen (Bild 1).

Multi-Core-/Multi-Application-SupportIn einer solchen Architektur stellen in der Regel mehrere Kerne parallele Anfragen, deren Verarbeitung dann im HSM-Core von der HSM-Firmware in parallelen Ses-sions erfolgt. Aktuelle HSM-Software-stacks leisten hier standardmäßig 16 pa rallele Sessions, wobei die genaue Anzahl der Sessions anforderungsgemäß

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konfigurierbar ist. Das Geheimnis eines solchen Mul-ti-Core- und Multi-Application-Supports durch die Security-Software im Hardware Security Module liegt in der speziellen Architektur des HSM-Firm-ware-Treibers in der Applikation. Diese erlaubt es den verschiedenen virtualisierten Applikationen, den Treiber jeweils eigenständig zu integrieren.

So ist eine unabhängige Entwicklung der Soft-wareteile möglich. Bei der Integration wird im Linker-Schritt sichergestellt, dass die verschiedenen Instan-zen des Treibers eine gemeinsame Struktur im Shared RAM der Hardware nutzen. Hier legt jede Instanz eigene Strukturen, sogenannte Ses-sions an, sodass die Applikationen zwar nichts voneinander wissen, der Treiber jedoch durchaus in der Lage ist, mehrere Anfragen parallel zu verwalten (Bild 2).

Die Host-to-HSM-Brücke ist dabei als trennendes Element zwi-schen Hardware Security Module und Host eine wichtige Security-Komponente und übernimmt andererseits die Zuflussregelung zum Hardware-Security-Modul. Im Bridgeregister wird die Queue der Anfragen aus den Host-Cores so auf- und abgebaut, dass das Hardware Security Module als limitierte Ressource unter optimaler Auslastung die angeforderten Security-Funktionen schnellst-möglich ausführen kann.

Mit der neuen HSM-Softwaregeneration ist die Multi-App- und Multi-Core-Fähigkeit des Hardware-Security-Moduls Wirklichkeit geworden und für die OEMs in abschließend getesteter, serienreifer Form verfügbar.

Bulk Mac Interface für nötige PerformanceKünftige E/E-Architekturen erfordern mit zentralen Fahrzeugcomputern und Domänencontrollern deut-lich mehr Kommunikation, und die gilt es abzusi-chern. Auf der einen Seite gibt es Schnittstellen mit vielen CAN-Bus-Systemen, gleichzeitig wird mit hoher Datenrate per Automotive Ethernet kommu-niziert. Sicherer fahrzeuginterner Datenaustausch unter Absicherung aller Kommunikationsprotokol-le gestaltet sich in solchen Architekturen anspruchs-voller. Hardware-Security-Module sind hier Mittel der Wahl, wenngleich auch deren Leistungsvermö-

gen Grenzen unterworfen ist. Dabei ist der limitierende Faktor weniger die eigentliche Hardware Crypto Engine des HSM als vielmehr das Nadelöhr des Bridgeregisters, über das sich Daten nicht in beliebiger Menge und Geschwindigkeit aus-tauschen lassen.

Eine Lösung für das Problem lie-fert hier das sogenannte Bulk Mac Interface: Der Host sammelt zunächst über einen vorbestimmten Zeit-raum sämtliche Nachrichten und stellt diese dann als Anfrage an das HSM en bloc über das Bridgeregister ein. Es erfolgt lediglich ein (!) Datentransfer, die HSM-Firmware prozessiert auf der schnellen HSM-Hard-wareeinheit alle gesammelten Nachrichten auf einen Schlag und schreibt die Ergebnisse zurück zum Host (Bild 3).

Der Performancegewinn ist eklatant: Kostet jeder Datentransfer zwischen Host und HSM nur 10 µs, dann geht bei hundert Nachrichten insgesamt schon 1 ms verloren – für ein Realtime-System ist dies pro-

Bild 1: Zukünftige Bordnetz-Architekturen benötigen eine neue Generation von HSMs, die ein volles Realtime-Betriebssystem und ein flexibles Session-Konzept mitbringen.

Bild 2: Verschiedene Instanzen des Treibers nutzen eine gemeinsame Struktur im Shared RAM der Hardware.

1 ms spart der Daten-transfer per Bulk

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Dipl.-Ing. Tobias KleinLead Product Owner HSM bei Escrypt

Dr. Frederic StumpfHead of Product Management Cyber Security Solutions bei Escrypt


blematisch. Per Bulk Mac Interface indes lässt sich der gesamte Prozess über einen einzigen Datentransfer abhandeln: Praktisch die gesamte Millisekunde wird dadurch eingespart. Für OEMs, die in Zukunft Netz-werke mit zentralen Fahrzeugcomputern und Domä-nencontroller aufsetzen und viele PDUs definieren, wird ein Bulk Mac Interface damit fast schon zur unverzichtbaren Randbedingung. Denn es gewähr-leistet die ausreichend schnelle Authentifizierung der vielen unterschiedlichen Nachrichten und erhält die sichere Echtzeitkommunikation im Fahrzeugnetzwerk aufrecht. Tatsächlich ist in der neuen HSM-Soft-waregeneration solch ein Bulk Mac Setup bereits seri-enreif verwirklicht.

Hardware Security Firmware für zukünftige BordnetzarchitekturIn künftigen Bordnetzarchitekturen wird sich das Software-Regime vom Tier1 hin zum OEM verschie-ben. Das Fahrzeugnetzwerk entwickelt sich mehr und mehr zu einer zentralisierten Plattform, für die der OEM die Standards vorgibt. Entsprechend muss auch die IT-Sicherheit im fahrzeuginternen Netzwerk als Plattformlösung konzipiert sein. Hardware-Security-Module spielen dabei eine wichtige Rolle. Sie schützen einerseits die Datenströme von der weiterhin CAN-Bus-dominierten Peripherie hin zu den zentralen Con-trollern vor Zugriff und Manipulation (SecOC). Sie müssen aber vor allem auch die Security Use Cases für die zentral auf oberer Netzwerkebene laufenden Softwareanwendungen bedienen – und das bei hoher Datenlast und unter Echtzeitanforderung. Gefragt sind demnach Hardware-Security-Module, die sowohl Multi-Core- und Multi-Application-fähig sind als

auch über Bulk Mac Interface die Realtime-Kommu-nikation adäquat unterstützen. Zudem entwickeln die OEMs mit zunehmender Konnektivität und wach-sender Zahl automatisierter Fahrfunktionen vermehrt eigene, spezifische Security-Standards für ihre E/E-Architekturen.

Entsprechend müssen diese Besonderheiten durch eine Hardware Security Firmware der neuen Gene-ration in dedizierten OEM-Produktvarianten abge-bildet werden, um solche zentralen Sicherheitskon-zepte jederzeit integrieren zu können. Dabei läuft sie auf den Mikrocontrollern aktueller Bauart und stellt ihren Host-Treiber als Source Code bereit, um OEMs und Tier1s vielfältige Möglichkeiten der Wiederver-wendung oder Anpassung zu eröffnen.

Die Fahrzeugplattformen von morgen bringen eine effizientere Architektur mit mehr Hard- und Soft-wareleistung. Entsprechend leistungsstark müssen die eingebetteten Security-Komponenten sein. Hard-ware-Security-Module mit Firmware aktueller Prä-gung sind hier ein fundamentaler Baustein. (na)� n

Bild 3: Beim Bulk Mac Interface sammelt der Host in einem Zeitraum sämtliche Nachrichten und stellt diese in nur einem Datentransfer an das HSM ein.

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Safety + Security Schlüsselmanagement

Ohne sichere Schlüssel keine SecuritySteuergeräte schützen mit standardisiertem Schlüsselmanagement

Fahrzeuge sind zunehmend mit externen IT-Systemen vernetzt, um neue Funktionen und Geschäftsmodelle zu unterstützen. Dabei kommen zum Schutz vor Cyber-Angriffen kryptografische Verfahren zum Einsatz, deren Sicherheit auf dem zugehörigen Schlüsselmaterial basiert. Doch welchen Herausforderungen muss das Schlüsselmanagement gerecht werden? Und welche Vorteile bietet dessen Standardisierung innerhalb von Autosar? Autoren: Dr. Eduard Metzker, Dr. Falco K. Bapp, Dr. Antonio Almeida

eigene Security-Maßnahmen als auch auf Protokolle aus der IT-Security. Beispielsweise schützt die in Auto-sar standardisierte Secure Onboard Communication (SecOC) die Kommunikation zwischen den Steuer-geräten innerhalb eines Fahrzeugs. Je nach Bus-Tech-nologie und Anwendungsfall kommen unter anderem auch die aus der IT bekannten Protokolle TLS (Trans-port Layer Security) und IPSec (Internet Protocol Security) zum Einsatz. Alle aktuellen Security-Mecha-nismen haben gemeinsam, dass Ihre Sicherheit nicht auf der Geheimhaltung des kryptografischen Algo-rithmus beruht, sondern auf der Vertraulichkeit der verwendeten Schlüssel. Um die Security noch weiter zu verbessern, darf ein Schlüssel nur für einen Secu-rity-Mechanismus zum Einsatz kommen.

Die wachsende Anzahl von Cybersecurity-Anwen-dungen führt auch zu einer größeren Menge von kryp-tografischem Material, wie geheimen Schlüsseln, Privat-/Public-Schlüsselpaaren und Zertifikaten, die

Bereits seit vielen Jahren gibt es Security-rele-vante Funktionen in Fahrzeugen. Kryptogra-fische Operationen wie Verschlüsselung und

Signaturprüfung kommen bei der Wegfahrsperre oder der sicheren Reprogrammierung von Steuerge-räten zum Einsatz. Durch den anhaltenden Trend zur Konnektivität erweitertet sich der Funktionsumfang der Fahrzeuge um Over-the-Air-Software-Updates (OTA), Fernaktivierung von Funktionen oder die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Infra-struktur (V2X). Somit entstehen für die Fahrzeugin-dustrie neue interessante und vielversprechende Geschäftsmodelle. Aber: je mehr die Konnektivität steigt, desto mehr erhöht sich auch die Anzahl der möglichen Cyber-Angriffe auf Fahrzeuge.

Schlüssel: Die Basis für CybersecurityUm den Gefahren durch Cyber-Angriffe entgegen-zuwirken, setzt die Fahrzeugindustrie sowohl auf

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viele Steuergeräte sicher speichern müssen. In diesem Zusammenhang wird oft über die Begriffe Schlüssel-speicherung (Key Storage) und Schlüsselmanagement (Vehicle Key Management) gesprochen, die im Fol-genden gegeneinander abgegrenzt werden.

Kryptografische Schlüssel sicher speichernIn den vergangenen Jahren wurde die Standardisie-rung der Hardwareunterstützung für Cybersecurity vorangetrieben. Eine spezielle Hardware im Micro-controller – das Hardware Security Module (HSM) – erlaubt die sichere Ablage von Schlüsseln und die Beschleunigung von kryptografischen Berechnungen.

Zur Modellierung von Schlüsseln und zum Ver-wenden von kryptografischen Diensten hat das Auto-sar-Konsortium innerhalb der Basissoftware einen Crypto-Stack standardisiert (Bild 1). Dieser bietet standardisierte Interfaces für den Zugriff auf Securi-ty-Funktionen, die entweder von einer Software-basierenden Bibliothek oder einem HSM bereitgestellt werden (Bild 2). Mit dieser Kombination aus Hard- und Software wird das effiziente und sichere Speichern von Schlüsselmaterial in Steuergeräten realisiert.

Lebenszyklus kryptografischer SchlüsselIn den Fahrzeugen beschränkt sich das Verwenden von Schlüsseln nicht auf den reinen Fahrbetrieb. Viel-mehr müssen beim Thema Schlüsselmanagement die Phasen im Fahrzeuglebenszyklus Berücksichtigung

Je mehr Konnektivität ins Auto einzieht, desto größer wird die Gefahr von Cyber-Angriffen auf das Fahrzeug. Die Automotive Community sollte sich verstärkt auf die Harmonisierung der Strategien für das Schlüsselmanage-ment konzentrieren. Damit wird es möglich, die Key-handler für relevante Strategien zu standardisieren und damit die Variantenvielfalt in der Praxis zu reduzieren. Ein höherer Grad an Standardisierung hat das Potenzial Kos-ten zu senken und die Vielfalt an Lösungen zu reduzieren.

Eck-DATEN

finden (Bild 3): Steuergeräteentwicklung, Fahrzeug-integration, Fahrzeugproduktion und Aftersales/Außerbetriebnahme. Mehr Details dazu zeigt die Langversion dieses Beitrags unter Info-Direkt 802ael0919 auf all-electronics.de.

Schlüsselmanagement-StrategienDie Vielfältigkeit der verschiedenen Schlüsselma-nagement-Strategien lässt sich gut am Anwendungs-beispiel der Secure Onboard Communication darstel-len. Mit deren Hilfe wird die fahrzeuginterne Kom-munikation zwischen Steuergeräten abgesichert. SecOC gibt dem Empfänger von Nachrichten die Möglichkeit, ein Replay von aufgezeichneten Nach-richten zu entdecken, die Authentizität des Senders zu prüfen und die Integrität der übertragenen Daten festzustellen. Zu diesem Zweck prüft der Empfänger einen sogenannten Message Authentication Code (MAC). Der MAC ist quasi eine kryptografische Prüf-summe, die vom Sender erzeugt und vom Empfänger geprüft wird. Schlägt die Prüfung des MAC fehl, ver-wirft der Empfänger die Nachricht. Aus Performance-Gründen wird zur Berechnung des MAC ein symme-trischer Krypto-Algorithmus verwendet.

Das Verfahren basiert darauf, dass der Sender und alle Empfänger einer Nachricht den gleichen gehei-men Schlüssel für das Erstellen und Überprüfen des MACs verwenden. Der Schlüssel muss über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg vertraulich bleiben. Daher darf er nicht ungeschützt über fahrzeuginter-ne oder fahrzeugexterne Netzwerke übertragen wer-den. Die folgenden beispielhaften Strategien fokus-sieren auf dem Generieren und Installieren von Schlüsseln während der Produktion. Die verschiede-nen Strategien werden nicht bewertet, sondern es wird gezeigt, dass es in der Praxis viele verschiedene Lösungsansätze für das Schlüsselmanagement gibt – auch dann, wenn der Anwendungsfall gleich ist. In diesem Beispiel geht es um das Erzeugen und Vertei-len von Schlüsselmaterial für SecOC.

Bild 1: Der Autosar-Crypto-Stack dient zur Modellierung von Schlüsseln und zum Verwenden von kryp-tografischen Diensten.

Bild 2: Architektur ei-nes Hardware-Securi-ty-Moduls (HSM)

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Offboard generierte SchlüsselEine Strategie besteht darin, dass ein Schlüsselma-nagementserver die für SecOC benötigten Schlüssel offboard erzeugt. Dieser Server muss Informationen über die in einem Auto verbauten ECUs und deren Bedarf an SecOC-Schlüsseln haben. Während der Pro-duktion erhalten die ECUs die von ihnen benötigten Schlüssel. Da diese vertraulich sind, müssen sie wäh-rend der Übertragung kryptografisch geschützt wer-den. Das empfangende Steuergerät prüft die Schlüssel auf Authentizität und Integrität, bevor es sie abgelegt.

Onboard-Generierung ohne KoordinatorBei dieser Strategie erstellen Tester während der Pro-duktion lediglich eine authentifizierte Anfrage zum Generieren von SecOC-Schlüsseln und senden diese an eine koordinierende ECU. Die koordinierende ECU erzeugt im ersten Schritt einen gemeinsamen fahr-zeugindividuellen Schlüssel. Über ein Key-Agree-ment-Protokoll baut die koordinierende ECU jeweils eine sichere temporäre Verbindung zu den Zielsteu-ergeräten auf und sendet denen den zuvor erzeugten Schlüssel. Auf dessen Basis und einer Schlüsselablei-tungsvorschrift erzeugt jedes Zielsteuergerät passen-de SecOC-Schlüssel. Das Key-Agreement-Protokoll benötigt eine vergleichsweise lange Laufzeit und wird daher nur für die Schlüsselerzeugung und -verteilung verwendet. Mithilfe der neu erzeugten Schlüssel kom-munizieren alle Zielsteuergeräte über SecOC sicher und effizient miteinander, ohne dass eine neue Schlüs-selverteilung notwendig ist.

Onboard-Generierung mit KoordinatorAuch hier wird das Schlüsselmaterial für SecOC onboard erzeugt. Der Aufruf zum Schlüsselerzeugen wird dabei allerdings nicht an ein koordinierendes Steuergerät gesendet, sondern direkt an eine Gruppe von Steuergeräten. Die einzelnen Steuergeräte kennen die Mitglieder ihrer Gruppen und starten ein mehr-stufiges Key-Agreement-Protokoll. Über den Aus-tausch von Nachrichten zwischen den Gruppenmit-gliedern erzeugen diese einen gemeinsamen Schlüs-sel, ohne dass dieser tatsächlich über den Bus über-tragen wird. Sobald dieser gemeinsame Schlüssel auf

allen Steuergeräten der Gruppe vorhanden ist, erzeugt jedes Gruppenmitglied mithilfe einer Schlüsselablei-tungsvorschrift die benötigten SecOC-Schlüssel.

Stand der StandardisierungDa bisher eine Standardisierung des Schlüsselmanage-ments fehlte und gleichzeitig Lösungen gebraucht wur-den, haben die OEMs individuelle Ansätze gewählt. Die Entwicklung und Pflege dieser verschiedenen Ansätze für gleichartige Problemstellungen erzeugen Kosten für alle Beteiligten. Dabei ist das Schlüsselma-nagement typischerweise kein Wettbewerbs-differen-zierendes Produktmerkmal. Dieses Optimierungspo-tenzial wurde erkannt und in der Standardisierung des Schlüsselmanagements im Rahmen der Autosar 4.4 Security Extensions umgesetzt. Dazu wurde das dedi-zierte Modul KeyM für das Schlüsselmanagement spe-zifiziert (Bild 4). Das Modul besteht aus den Sub-Modu-len Crypto Key und Certificate. Das Sub-Modul Cryp-to Key bietet Funktionen für das Aushandeln von Schlüsseln. Der Prozess wird in verschiedene Phasen unterteilt. In der letzten Phase wird das Schlüsselma-terial über den Crypto-Stack im HSM der ECU abge-

Bild 3: Das Schlüssel-management er-streckt sich über den kompletten Fahr-zeug-Lebenszyklus.

Bild 4: Für das Schlüsselmanagement gibt es in Autosar das Modul KeyM mit den zwei Sub-Mo-dulen Crypto Key und Certificate.

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legt. Aufgrund der oben beschriebenen Herausforde-rungen ist die vom Fahrzeughersteller festgelegte Logik nicht im KeyM-Modul, sondern in Softwarekompo-nenten implementiert, den sogenannten Keyhandlern.

Herausforderung bei der StandardisierungDas Schlüsselmanagement ist stark mit den Entwick-lungs-, Produktions- und Aftersales-Prozessen bei Herstellern und Zulieferern verknüpft. Da bereits seit einigen Jahren Schlüsselmaterial für einige wenige Funktionen zu handhaben ist, gibt es zum Teil bereits IT-Infrastrukturen wie Public-Key-Infrastrukturen (PKI) oder Schlüsselserver. Da die Hersteller die vor-handene Infrastruktur weiterverwenden möchten, ist eine Standardisierung nur beschränkt möglich. Die vorhandene oder geplante Infrastruktur hat zudem Auswirkungen darauf, ob ein Onboard- oder ein Off-board-Verfahren zum Erzeugen von kryptografischen Schlüsseln gewählt wird. Zusätzlich haben die vom Fahrzeughersteller definierten Security-Ziele einen Einfluss auf das Schlüsselmanagement. Diese Ziele basieren unter anderem auf Annahmen über die Sicher-heit von Entwicklungs-, Produktions- und Service-Umgebungen. Beispielsweise gibt es unterschiedliche Auffassungen darüber, ob die eigenen Produktions-umgebungen per se als sicher angenommen werden

Autoren Dr. Eduard Metzker Produktmanager Vector Cybersecurity Solution bei Vector Informatik

Dr. Falco K. Bapp Produktmanager vHsm bei Vector Informatik

Dr. Antonio Almeida Produktmanager Security Governance bei Vector Informatik


können. Solche Annahmen haben unmittelbare Aus-wirkungen auf die Schutzmaßnahmen beim Einbrin-gen von Schlüsseln während der Produktion und im Aftersales. Weiterhin wirken sich Performance-Anfor-derungen aus der Produktion auf das Schlüsselma-nagement aus. Wenn für das Einbringen von Schlüsseln für alle ECUs eines Fahrzeugs nur wenige Sekunden zur Verfügung stehen, muss die Strategie für das Schlüsselmanagement entsprechend darauf ausgelegt werden. (na) ■

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Safety + Security Interoperabilität

Interoperable SicherheitsimplementierungenMit Crypto Companion flexibel auf OEM-Spezifikationen reagieren

Bluetooth, 3G, 4G, LTE: jedes Jahr finden immer mehr Netzwerkfunktionen ihren Weg ins Auto und damit wachsen die Angriffsflächen. Diese Gefahr für Cyberangriffe wächst ständig, aber sind die Fahrzeuge auch mit einem Grundgedanken an die Sicherheit vernetzt? Autor: Todd Slack

sichergestellt, dass der in einer bestimm-ten elektronischen Steuereinheit (ECU) ausgeführte Anwendungscode – vor allem in Bezug auf die funktionale Sicherheit – während des Lebenszyklus des Fahrzeug-knotens authentisch und weiterhin ver-trauenswürdig ist. Der Code muss bei jedem Einschalt-/Reset-Ereignis sicher verfizierbar sein und ist beim Aktivieren aus dem Sleep-Modus oder periodisch wiederholbar, während das Fahrzeug in Betrieb ist.

Eng verbunden mit dem sicheren Booten ist die Fähigkeit, Code im Feld sicher zu

Vernetzte Fahrzeuge bilden Netz-werke und bieten Zugang zu In-Vehicle-Netzwerken, die vielen

Angriffsformen ausgesetzt sind. Solche Angriffe sind real und gut dokumentiert, was den Ruf der Marke schädigen und zu Umsatzeinbußen aufgrund von Rückru-fen führen kann. Die Branche steht vor einer echten Herausforderung, die von vielen Regierungen und Konsortien erkannt wird, was durch die Vielzahl neu-er gesetzlicher Vorgaben sowie Branchen- und OEM-Cybersicherheitsspezifikatio-nen wie ISO, IEC, SAE, NHTSA, ETSC,

Jaspar, Auto-Isac, Evita und Autosar ersichtlich wird (um nur einige zu nen-nen). Zwar gibt es keinen einheitlichen Standard, auf den sich alle OEMs weltweit geeinigt haben, aber es gibt einige gemeinsame Sicherheitsziele.

Secure Boot und CAN-AuthentifizierungDie Zeitpläne für die Einführung variieren von Region zu Region, aber fast alle OEMs fügen in ihren Cybersicherheitsspezifika-tionen neue Anforderungen für das siche-re Booten (Secure Boot) hinzu. Damit wird

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Safety + Security Interoperabilität


aktualisieren, indem Code-Signaturen überprüft werden, um die Codequelle zu authentifizieren, bevor mit dem Update fortgefahren wird. Die CAN-Nachrich-tenauthentifizierung (Controller Area Net-work) wird ebenfalls zu den neuen Cyber-sicherheitsspezifikationen für den Auto-motive-Bereich hinzugefügt. In den meis-ten Fällen passt sie sich dem Übergang von CAN 2.0 zu CAN mit flexibler Datenrate (CAN FD) an. CAN FD hat wesentlich mehr Byte zur Verfügung (64 Byte im Ver-gleich zu 8 Byte bei CAN 2.0), um Message Authentication Codes (MACs) und Fres-hness Counter für jede Nachricht hinzu-zufügen.

Crypto Companion Secure ElementsAlle diese neuen Anforderungen können für Tier-1-Lieferanten besonders aufwen-dig sein, ohne dass jeder Knoten wesent-lich neu entwickelt werden muss. Viele bestehende ECUs sind mit Mikrocontrol-lern (MCUs) mit geringer oder keiner Hardwaresicherheit ausgestattet. Um die bevorstehenden hardwarebasierenden Cybersicherheitsanforderungen der OEMs zu erfüllen, muss eine ECU, die eine 8-, 16- oder 32-Bit-MCU ohne Hardwarever-schlüsselung verwendet, auf eine teurere, leistungsfähige 32-Bit-MCU mit zusätz-l ichen Schutzfunkt ionen, Kr y pto-Beschleunigung und größerem nicht-flüchtigen Speicher umsteigen. Neben den höheren Chipkosten sind auch Soft-wareentwicklungskosten für die Portie-rung des Anwendungscodes zu beachten, einschließlich der zusätzlichen Risiken, die sich bei der Entwicklung des Sicher-heitscodes ergeben.

Angesichts der Anzahl der aufzurüsten-den Module erscheint es für einen Tier-1-Lieferanten unpraktisch, sie alle gleich-zeitig neu zu entwickeln, insbesondere wenn nicht viele oder gar keine eigenen Sicherheitsressourcen vorhanden sind. Das Hinzufügen eines vorprogrammierten Crypto Companion Secure Elements, um alle sicherheitsrelevanten Funktionen wie das Erzeugen von Sicherheitsschlüsseln, das Speichern von Schlüsseln mit Mani-pulationsschutz und Krypto-Beschleuni-ger durchzuführen, kann die Marktein-führung bei weniger Kosten, Risiken und Komplexität beschleunigen.

Konfigurierbarkeit ist der SchlüsselKonfigurierbarkeit ist für Tier-1-Lieferan-ten äußerst wichtig, um die verschiedenen OEM-Cybersicherheitsspezifikationen einfach zu unterstützen. Sichere Boot-Schemata sollten konfigurierbar sein, um verschiedenen Authentifizierungstypen wie MAC-basiert (symmetrisch), signa-turbasiert (asymmetrisch), Hash-basiert oder Hybrid-basiert gerecht zu werden. Boot-Ausführungsstrategien wie vollstän-dig, parallel oder teilweise sind zusammen mit konfigurierbaren Antworten auf nicht authentifizierten Code zu sichern. Die Interoperabilität von Sicherheitsimple-mentierungen ist entscheidend, um Lösungen reibungslos einführen zu kön-nen, die CAN-MAC unterstützen. Natür-lich muss das CAN-Frame-Format in jedem Fahrzeug beziehungsweise auf jeder Plattform eine Standardisierung erfahren.

Verschiedene Gruppen von Nachrichten können unterschiedliche MAC-Typen erfordern, zum Beispiel AES-CMAC oder

SHA-HMAC. Die Anzahl von MAC-Bits und Freshness Counter Bits kann dabei variieren. OEMs schreiben dies eindeutig vor. Die Konfigurierbarkeit bleibt jedoch wichtig, um die gleiche Hardwarelösung für mehrere OEM-Plattformen wiederver-wenden zu können. Darüber hinaus muss für ECUs, die aussagekräftige CMAC-authentifizierte Nachrichten senden, der-selbe Schlüssel auf jedem der beteiligten ECUs vorhanden sein. Eine auf Standards basierende sichere Schlüsselverteilung oder Schlüsselvereinbarungsschemata sind wichtig, um die Interoperabilität einer Vielzahl von Hardware-Sicherheitslösun-gen zu garantieren.

Entwicklungskit für Automotive-SicherheitDie Entwicklung dieser neuen Designs kann für Tier-1-Zulieferer entmutigend sein. Angenommen, ein Entwickler erhält

Autor Todd Slack Strategic Marketing Manager Automotive Security Products bei Microchip Technology


Muster von mehreren Halbleiterherstellern – was jetzt? Es erweist sich als äußerst schwierig, eine einfache Umgebung zu finden, um mit der Konfiguration von Secure-Boot- und CAN-MAC-Schemata zu beginnen und ein Fahrzeugnetzwerk zu emulieren. Hier bietet ein Entwick-lungskit für Automotive-Sicherheit wie Microchips Crypto Automotive In-Vehic-le Network (IVN) Trust-Anchor/Border Security Device (TA/BSD) Kit einen ein-fachen Einstieg, indem ein sicherer IVN-Netzwerkknoten emuliert wird, der sich einfach konfigurieren lässt, um Abwei-chungen bei den OEM-Spezifikationen zu unterstützen.

Eine grafische Benutzeroberf läche (GUI) wird mit einer Vielzahl vorkonfigu-rierter Möglichkeiten bereitgestellt. Wird ein TA/BSD-Entwicklungskit mit einem Host-MCU-Kit verbunden, lässt sich ein sicherer Start vergleichsweise schnell kon-figurieren. Zwei oder mehr TA/BSD-Kits lassen sich verbinden, um ein Netzwerk für die schnelle Implementierung konfi-gurierbarer CAN-Nachrichtenauthentifi-zierungstypen und -gruppen zu erstellen. Letztendlich lassen sich diese Kits einset-zen, um verschiedene Schlüsselvereinba-rungsschemata zu unterstützen. Außer-dem lassen sie sich an externe ECUs anbin-den, um ein interoperables Schema für mehrere Lösungen zu erstellen.

Neue Cybersicherheitsspezifikationen der Automobilhersteller, zusammen mit den damit verbundenen Anfragen nach Informationen und Angeboten, finden sich immer häufiger, um schnelle Sicherheits-Updates für bestehende Tier-1-Designs umzusetzen. Dabei sind Wege zu finden, um diesen Übergang mit möglichst gerin-gen Auswirkungen zu ermöglichen. Cryp-to Companion Secure Elements und zuge-hörige Entwicklungskits sind eine Mög-lichkeit, diesen Übergang deutlich zu vereinfachen. (na) ■

Interoperabilität ist entscheidend, um Sicherheits-lösungen schnell

einzuführen.

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Safety + Security Flash + HSM

Kryptografisch sicherer Flash-SpeicherSecure NOR-Flash macht Speicherlösungen intelligent und flexibel

NOR-Flash-Speicher sind nichtflüchtige Speicher mit hoher Zuverlässigkeit in einem erweiterten Temperatur-bereich. Sie bieten direkten und schnellen Zugriff auf Programmcode und sorgen für einen raschen System-start im Auto. Daher sind sie für den Einsatz im Automobilbereich die erste Wahl. Autor: Markus Unseld

Speicher selbst. Dies erhöht nicht nur die Datensicherheit, son-dern kann auch die Systemintegration vereinfachen und Kosten senken, da keine zusätzlichen Bauteile für Datensicherheit not-wendig sind. Der Prozessor im SoC dagegen kann Manipula-tionen zwar erkennen, aber er kann Flash-Bausteine und ihren Inhalt nur bedingt schützen. Wenn der Angreifer beispielswei-se Zugriff auf den Speicher-Bus hat, sind Manipulationen auf einem herkömmlichen Flash-Speicher nicht mehr zu verhindern. Dies kann bei einem Hackerangriff auf den Prozessor passieren oder auch durch direkten physikalischen Zugriff auf den Speicherbus auf der Leiterplatte.

Deswegen muss der Flash-Speicherbaustein sicherstellen, dass alle Programmier- und Löschoperationen ausschließlich von einem bekannten und authentifizierten Host-Prozessor kommen. Der Host-Prozessor hingegen muss sicherstellen, dass alle gele-senen Daten ausschließlich von einem bekannten und authen-tifizierten Flash-Speicher stammen. Lauschangriffe auf einen unverschlüsselten Datenbus können kryptografische Schlüssel oder andere Geheimnisse offenlegen, weshalb die Schnittstelle zwischen SoC und Flash-Speicher verschlüsselt sein muss. Der integrierte Mikrocontroller der Semper-Familie ist in der Lage, diese Funktionen auf Hardwareebene zu realisieren. Der her-kömmliche Flash-Speicher wird damit zum kryptografisch siche-ren Flash-Speicher und ist nach wie vor zu bisherigen Hard-waresystemen kompatibel mit identischer Schnittstelle. Die Akti-vierung der kryptografischen Funktionen erfolgt ausschließlich durch Anpassung der Software.

System-on-Chip-Lösungen (SoC) für Assistenzsysteme benötigen leistungsstarke Prozessoren. Um die Rechenleis-tung und Wirtschaftlichkeit weiter zu erhöhen, tendiert die

Halbleiterindustrie zu immer kleineren Fertigungsstrukturen, was dazu führt, dass sich Flash-Speicher nicht mehr auf dem Chip integrieren lassen. Deshalb sind diese Systeme auf externe Flash-Speicherbausteine angewiesen. Die NOR-Flash-Speicherfamilie mit integriertem Mikrocontroller von Cypress erhöht die Zuver-lässigkeit und erfüllt die Sicherheitsanforderungen der ISO 26262.

Smart Flash StorageDie wachsenden Anforderungen im Automobilbereich verlangen neue Funktionalität und Flexibilität im Speicherbereich. Der Spei-cher für Programmcode und Daten muss die Herausforderungen an die Applikation bestmöglich unterstützen und die Möglichkeit bieten, sich schnell an neue Anforderungen anpassen zu lassen. Der integrierte Mikrocontroller macht den NOR-Flash-Speicher zum flexiblen und intelligenten Flash Storage Device mit erwei-terbarer Funktionalität. Der integrierte Mikrocontroller übernimmt bereits heute Aufgaben, um die funktionale Sicherheit nach ISO 26262 und die Datenintegrität des NOR-Flash-Bausteins zu gewährleisten. Wie aber lässt sich der Inhalt im Flash-Speicher wirksam vor Hackerangriffen schützen?

Kryptografisch sicherer SpeicherDer einfachste Schutz vor Manipulationen des Flash-Speiche-rinhalts ist ein hardwarebasierender Schutz auf dem Flash-

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Safety + Security Flash + HSM

Sicherer BootvorgangDie Größe von Programmcode und Daten, die bei jedem Bootvor-gang zu überprüfen sind, nimmt immer weiter zu. Trotzdem darf die System-Boot-Zeit eine bestimmte Dauer nicht überschreiten. Eine elektronische Kontrolleinheit muss zum Beispiel innerhalb von 100 ms in der Lage sein, Nachrichten auf dem Kommunika-tionsbus zu empfangen oder zu senden.

Dies ist eine enorme Herausforderung für den sicheren Boot-vorgang und erfordert eine intelligente Architektur und Imple-mentierung des Zusammenspiels zwischen Host-Prozessor und Flash-Speicher. Maßnahmen wie gegenseitiges Authentifizieren von Host-Prozessor und Flash-Speicher, Flash-Speicher-Program-mierschutz und parallele Authentifizierung von Programmcode oder Daten auf Host-Prozessor und Flash-Speicher können den sicheren Bootvorgang vereinfachen und beschleunigen. Die Sem-per-Flash-Familie mit integriertem Mikrocontroller vereinfacht die Implementierung des komplexen Zusammenspiels zwischen Host-Prozessor und Flash-Speicher für einen sicheren Bootvorgang und hilft gleichzeitig den Bootvorgang zu beschleunigen.

Sicherer Speicher für SchlüsselNicht nur Programmcode, sondern auch sensible Daten sind vor nicht autorisiertem Zugriff und Manipulation zu schützen. Dazu gehören Konfigurationsdaten für verschiedene Applikationen und Steuerungen, kryptografische Schlüssel und Zertifikate, Passwör-ter, persönliche Informationen, biometrische Werte und andere sensible Daten. Flash-Speicher für den Automobilbereich wurden bereits sehr früh mit Security-Mechanismen ausgestattet. Motor-Tuner und Hacker hatten erkannt, dass die Parameter zur Kontrolle eines Motors typischerweise im Flash-Speicher gespeichert sind und sich leicht modifizieren lassen, um beispielsweise die Motorleis-tung zu steigern. Dies hatte Auswirkungen auf die Funktionali-tät des Motors und stellte ein Problem für die Garantieleistungen dar. Automobilhersteller sind aktiv geworden und haben Schutz-mechanismen für Flash-Speicher gefordert, um Modifikationen zu verhindern. Diese Schutzmechanismen sind nach heutigen Sicherheitsstandards aber nicht mehr ausreichend und bedürfen einer Nachbesserung.

Autor Markus Unseld Solution Architekt für Speicheranwendungen bei Cypress Semiconductor


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Hardware Security Modules (HSM) benötigen integrierten Flash-Speicher für nichtflüchtigen Programmcode, Daten, kryptografi-sche Schlüssel und andere Geheimnisse. Die Tatsache, dass der Flash-Speicher bei herkömmlichen HSMs auf dem Chip integriert und damit der Speicher-Bus extern nicht zugänglich ist, hilft dabei die Sicherheit zu gewährleisten. Doch auch hier tendiert die Halb-leiterindustrie zu immer kleineren Fertigungsstrukturen und der Flash-Speicher lässt sich nicht mehr wirtschaftlich auf dem Chip integrieren, es wird ein externer Flash-Speicherbaustein mit ähn-licher kryptografischer Sicherheit wie ein integrierter Flash-Spei-cher benötigt.

Eine ausführlichere Version dieses Textes geht online auch auf die Unabdingbarkeit von OTA-Firmware-Updates ein. Sie finden den Beitrag, indem Sie auf all-electronics.de im Suchfenster oben die infoDIREKT-Nummer 807ael0919 eingeben. (na) ■

Kryptografisch sicherer Datenspeicher und HSM-Speicherweiterung. Der externe Speicherbaustein muss die gleiche kryptografische Sicherheit wie ein integrierter Flash bieten.

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Safety + Security Risikomanagement

Cyber-Sicherheitskultur lebenCybersecurity wird Teil der strategischen Unternehmensführung

Fahrzeuge haben als mögliche Ziele von Hackerangriffen einen dramatischen Einfluss auf die Cyber-Bedrohungslandschaft. Damit wird Automotive Cybersecurity zu einer stetig wachsen-den Herausforderung für vernetzte und autonome Fahrzeuge. Die Frage ist nicht, ob Fahrzeu-ge gehackt werden, sondern wann und wie. Autorin: Nada Lea Welker

Cybersecurity ist nicht nur eine rein techno-logische Herausforderung sondern muss ganzheitlich im unternehmerischen Han-deln Berücksichtigung finden. Gefahren müssen im Risikomanagement des Unter-nehmens von Anfang an beachtet werden. So sind Ausgaben für Cybersecurity-Maß-nahmen bereits im Finanzplan zu hinterle-gen. So und mit einer Sicherstellung der Cy-ber-Sicherheit über den gesamten Pro-duktlebenszyklus hinweg lässt sich das Un-ternehmensrisiko trotz Cyber-Gefahren nachhaltig senken.

Eck-DATEN

Gerade in der Automobil- und Mobilitätsindustrie nehmen Cyber-Risiken stetig zu. Umso

wichtiger ist es, diese Risiken zu kennen und sich mit einem ganzheitlichen Cyber-security-Konzept auszurüsten, das gegen heutige und zukünftige Risiken maxima-len Schutz gewährleistet. Ein gewisses Restrisiko bleibt immer, wenn es um Cybersecurity geht. Wird Cybersecurity jedoch im Rahmen des Risikomanage-ments eines Unternehmens von Anfang an konzeptionell berücksichtigt, lässt sich im Ernstfall umgehend eingreifen und reagieren. Die Gefahren sind so bereits im Vorfeld eindämmbar und teilweise sogar ganz vermeidbar.

Folgen von Attacken Cyber-Angriffe auf Fahrzeuge haben ver-schiedene Auswirkungen. Im schlimmsten Fall gefährden sie Menschenleben ganz direkt. Auch auf die Verkehrsinfrastruktur haben sie enormen Einfluss, bis dahin dass diese zum Erliegen kommen kann und mit-

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hin die öffentliche Sicherheit gefährdet wird. Zudem können Hackerangriffe zu umfassenden Rückrufaktionen ganzer Modellreihen führen, mit gravierenden finanziellen Risiken. Cyber-Angriffe gefährden auch in erheblichem Maß die Integrität persönlicher Daten, was nach der DSGVO erhebliche Sanktionen nach sich ziehen kann. Hinzu kommen die potenti-ellen Auswirkungen auf den Markenwert sowie mögliche Rechtsfolgen.

Zuerst empfiehlt es sich, das Auffinden von Schwachstellen nicht feindlichen Hackerangriffen zu überlassen, sondern proaktiv mithilfe von externen Dienstleis-tern durchgeführten Penetrationstests Risiken bestenfalls bereits im Entwick-lungsstadium zu identifizieren.

Dringlichkeit Die Risiken, aber auch die verstärkten gesetzgeberischen Aktivitäten stellen neue Anforderungen an die Unternehmen. Die-sen lässt sich nur durch eine entsprechen-de Priorisierung des Themas Automotive Cybersecurity wirksam begegnen. Auto-motive Cybersecurity bekommt idealer-weise den Stellenwert einer neuen Unter-nehmensfunktion, die IT-Sicherheit, Pro-duktsicherheit, Privacy und Risikoma-nagement einschließt. Cybersecurity wird also zur Managementaufgabe und muss durch einen ganzheitlichen Risikoma-nagementansatz im gesamten Unterneh-men implementiert werden. Dieser Ansatz umfasst in erster Linie Bedrohungsanaly-

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sen, Risikobewertungen, Sicherheitsaudits und die Integration von Cyber-Security-Lösungen im Fahrzeug über den gesamten Fahrzeuglebenszyklus unter Vorwegnah-me bevorstehender gesetzlicher und regu-latorischer Anforderungen.

Um eine ganzheitliche Risikomanage-mentstrategie über den gesamten Pro-duktlebenszyklus hinweg zu entwickeln, bedarf es der Identifikation und Bewer-tung der Risiken. Das Ergebnis ist eine Risikobestimmung, die in der Regel eine Funktion des Schadensgrades und der Ein-trittswahrscheinlichkeit darstellt. Des Weiteren werden Maßnahmen zur Risi-kobewältigung beziehungsweise -beherr-schung definiert und die mögliche Akzep-tanz von Restrisiken festgelegt. Alle bei der Risikoanalyse und -beurteilung doku-mentierten Schritte sind intern an alle relevanten Unternehmensbereiche zu kommunizieren.

Die RisikobewertungFür die Automobilbranche gilt es bei der Risikobewertung vor allem die Kernthe-men Sicherheit, Funktion, Gesetze und Datenschutz sowie Finanzen im Hinblick auf Cyber-Gefahren zu betrachten. Bild 1 veranschaulicht mögliche Folgen eines Cyber-Angriffes für diese Kernthemen. Bei der Abschätzung der mit Cyber-Angriffen verbundenen Risiken und Aus-wirkungen im Automotivebereich sind von den Führungskräften nicht nur die direk-ten und offensichtlichen Kosten wie Rück-rufkosten zu berücksichtigen, sondern auch die daraus folgenden Kosten, die schwieriger zu quantifizieren sind. Dabei handelt es sich zum Beispiel um Kosten von Gerichtsverhandlungen, potenzielle Schadensersatzzahlungen, höhere Versi-cherungsprämien, die Störung des Kern-geschäfts oder Verluste durch die Abwer-tung des Markennamens. Um diese Risi-ken zu bewerten, muss das Unternehmen, insbesondere die Führungsebene, die bestehenden und potentiellen Risiken der Zukunft kennen und die Quellen der Angriffe verstehen und analysieren kön-nen. Um dabei effektiv vorzugehen, sollte das Unternehmen Automotive-Cyber-Security-Experten hinzuziehen, die nicht nur das einzelne Fahrzeug, sondern auch die gesamte Value Chain verstehen und überprüfen können.

schung und Entwicklung über die Produk-tion, den Sales- und After-Sales-Bereich bis hin zum Aftermarket mit beispielswei-se den nachrüstbaren Dongles für die OBD2-Schnittstelle. Auch die Datensicher-heit beim Recycling und beim Wiederver-kauf des Autos muss bedacht sein.

Dabei sind strenge Entwicklungsricht-linien einzuhalten, um das Risiko von Sicherheitsschwachstellen in der Soft- und

Sicher im ProduktlebenszyklusDer einzige Weg ein sicheres vernetztes Fahrzeug auf den Markt zu bringen, besteht darin, die Cyber-Sicherheit während des gesamten Produktlebenszyklus zu integ-rieren. Hardware, Software und die Tech-nologien für die Vernetzung müssen zusammenspielen – und das über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg, angefangen bei der Strategie, der For-

Bild 1: Mögliche Folgen eines Cyber-Angriffs für die Kernthemen der Automobilindustrie

Bild 2: Ein ganzheitlicher Automotive-Cybersecurity-Risikomanagementansatz beginnt schon in der Planungsphase.

Bild 3: Die Entwicklung einer End-to-End Cybersecurity-Risikomanagementstrategie sollte nicht ohne Experten erfolgen.

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AutorinNada Lea WelkerMarketing Manager EMEA bei Argus Cyber Security


Hardware zu minimieren. Darüber hinaus sind alle von Lieferanten erhaltenen Kom-ponenten vor der Implementierung auf Sicherheit zu prüfen. Langfristiges Ziel der OEMs sollte sein, Sicherheitsanforderun-gen und -richtlinien für die Lieferanten zu definieren, denen diese Folge zu leisten haben. Um die Cybersecurity eines Fahr-zeugs über den kompletten Lebenszyklus aktuell zu halten, entwickeln sich sichere OTA Software Security Updates (Over the Air) zum unverzichtbaren Bestandteil eines ganzheitlichen Sicherheitskonzepts. Die Integration von OTA-Aktualisierungen sind ein Muss, da sie es den OEMs ermög-lichen, sehr schnell und außerdem kosten-günstig auf Angriffe zu reagieren und Schwachstellen zu beheben, bevor Hacker größeren Schaden anrichten.

Implementierung und Planung Argus betrachtet die Fahrzeug-Cyber-Si-cherheit ganzheitlich und bietet den OEMs und ihren Zulieferern ganzheitli-che End-to-End-Lösungen und -Services entlang des gesamten Entwicklungspro-zesses an. Das Unternehmen ist mit OEMs und Tier-1s im gesamten Lebens-zyklus der Fahrzeuge aktiv (Bild 2). Argus verfasst Anforderungsdefinitionen für alle Bereiche der Fahrzeugsicherheit wie beispielsweise ECU level requirements, High level architecture requirements, Communication requirements und Ba-ckend requirements.

Im besten Fall sind die Sicherheitsex-perten von Argus schon im Planungspro-zess der Ende-zu-Ende-Zielarchitektur mit eingebunden. Anwender stellen dabei projektrelevante Informationen und

Sicherheitsanforderungen sowie der Veri-fikations- und Validierungsmethoden unter Berücksichtigung aller Phasen der Fahrzeugentwicklung und -konstruktion.

Der menschliche AspektDa Hacker gerne dort zuschlagen wo sie die Verteidigungslinie schlecht vorbereitet glauben, ist es zwingend notwendig, eine Cyber-Sicherheitskultur im gesamten Unternehmen zu leben und alle Mitarbei-ter über sämtliche Unternehmensbereiche hinweg einzubinden. Es bedarf aufmerk-samer Mitarbeiter im gesamten Produk-tentstehungs- und -entwicklungsprozess, die nicht nur Sicherheitsbewusstsein besit-zen, sondern im Ernstfall auch die nötigen Schritte der Sicherheitsverfahren durch-setzen können und dadurch zur Schadens-reduzierung beitragen. Gefragt ist eine gut informierte, geschulte und aufmerksame Führungsebene, die bereit ist, die Cyber-Sicherheit als Teil der Unternehmenskultur aktiv im Unternehmen zu steuern und zu fördern. Argus bietet Cyber-Sicherheits-Trainingsprogramme für die betreffenden Mitarbeiter des Unternehmens, die darauf abzielen, die Fähigkeit der Teilnehmer zu verbessern. Die Langversion dieses Bei-trags f inden Sie unter Info-Direkt 804ael0919 auf all-electronics.de. (na)� n

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Unterlagen zur Verfügung. Während die-ser ersten Projektphase erfolgt die gemein-same Überprüfung der Materialien und des Designs der Zielarchitektur sowie die Diskussion eventueller Einschränkungen. Danach beginnt die Analyse des erhalte-nen Materials und die Identifizierung der Elemente, die Sicherheitsmaßnahmen erfordern. Bild 3 veranschaulicht den Pro-zess zur Entstehung eines ganzheitlichen Security-Konzeptes unter Einbezug der Bedrohungs- und Risikoanalyse.

Risiko-Assessment TARAUnter Anwendung des TARA-Modells (Threat Assessment and Remediation Analysis), dargestellt in Bild 4, erfolgen sowohl Überprüfung als auch Dokumen-tation von Fahrzeugarchitektur, Systemen und Komponenten auf Cyber-Schwach-stellen. Um Verwundbarkeiten in schon bestehenden Fahrzeugarchitekturen oder Fahrzeugkomponenten aufzudecken, werden Penetration-Tests durchgeführt, um die Cyber-Sicherheit dieser Kompo-nenten zu bewerten.

Die Anforderungen der Industriestan-dards ISO 27005 sowie NIST SP 800-30 finden dabei Berücksichtigung. Der von Argus verfasste Bericht beinhaltet die Bewertung und Zuordnung der einzelnen Cyber-Schwachstellen zu den verschie-denen Risikolevels sowie Empfehlungen von Maßnahmen zum Schließen der iden-tifizierten Sicherheitslücken. Im Anschluss wird gemeinsam mit dem OEM ein Sicherheitskonzept ausgearbeitet und das Cyber-Design für das Zielprodukt entwi-ckelt. Auf Basis des Sicherheitskonzepts startet das Erarbeiten und Festlegen der

Bild 4: Anwendung des TARA-Modells

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Safety + Security DSGVO


DSGVO und Automotive- Sensor-EntwicklungDatenschutzrichtlinien bei der Visualisierung von Daten realisieren

Fahrzeugdaten sind ein wertvolles Gut und unverzichtbar bei der Entwicklung neuer Mo-bilität. Aber was bedeuten die Datenschutzrichtlinien der DSGVO für Automobilzulieferer, die Fahrzeugdaten zur Entwicklung von KI-Plattformen, Connectivity-Lösungen und Technologien für das autonome Fahren benötigen? Autoren: Klaus Zaeper, Christine Schäfer

Zukünftige Anforderungen bei der Entwicklung und Validie-rung von Sensoren für das autonome Fahren nehmen auf-grund der Sensoranzahl im Fahrzeug immer mehr zu. Diese

Fahrzeug-Sensoren verarbeiten Daten, die für die funktionale Sicher-heit eines hochautomatisierten oder sogar autonomen Fahrzeugs erforderlich sind und beim Fahren unterstützen. Besonders die Auf-nahme und Speicherung der hochauflösenden Rohdaten im Testfahr-zeug sind maßgebend für die verschiedenen Entwicklungs- und Test-aufgaben, sowohl direkt im Testfahrzeug als auch im Labor.

Testverfahren für SensorsystemeUm jede mögliche Fehlentscheidung eines Sensors auszuschließen, sind neue Sensorsysteme sowohl in realen als auch in simulierten Situationen zu testen. Dies wird mithilfe verschiedener Testverfah-ren adressiert. Die simulierte Datengenerierung klingt zwar ange-sichts der neuen datenschutzrechtlichen Regelungen vorteilhaft, da Spezialfälle mit synthetisch generierten Situationen, wie zum Beispiel Geisterfahrer, leichter zu generieren sind. Allerdings vermag keine noch so gute Simulation die komplette Unvorhersehbarkeit der Rea-lität komplett abzubilden. Aus diesem Grund bleiben reale Testfahr-ten zur Verifikation stets unverzichtbar.

Reale Testfahrten sind sehr kostenintensiv und auftretende Fehler- oder Sondersituationen können bei Wiederholungsbedarf nicht genau nachgefahren werden. Also müssen diese Situationen mithilfe von Recordingsystemen aufgenommen werden. Die aufgenommenen Daten, eine Kombination aus sehr großen Bild- und Busdaten, dienen in der Weiterentwicklung eines Sensors als Basis für weitere Sensor-Validierungsprozesse und Trainings künstlicher Intelligenz.

Kameranutzung im Kfz für ForschungszweckeDas bayerische Landesamt für Datenschutzaufsicht sagt in einem Tätigkeitsbericht 2017/2018, dass personenbezogene Videoaufnah-men aus Kraftfahrzeugen heraus für Forschungs- und Entwicklungs-zwecke im Sinne von Art. 89 DSGVO und Nrn. 156 sowie 159 der ErwGr. für das automatisierte Fahren dann datenschutzrechtlich zulässig sind, wenn die Grundsätze von Art.5 Abs. 1 DSGVO ein-gehalten werden, und zwar konkret: Transparenz (Hinweis-Aufkle-ber), strenge Zweckbindung ausschließlich für die festgelegten For-schungszwecke und Datenminimierung auf das unbedingt notwen-dige Maß. Die sei besonders wichtig, wenn solche Fahrzeuge an

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Safety + Security DSGVO


Ampeln stehen, langsam fahren, halten oder parken und sich Passanten informieren beziehungsweise auf eventuelle Video-aufnahmen einstellen können.

Anonyme VisualisierungDie Analyse der hochwertigen, zeitsynchronen Recordingdaten geschieht entweder live im Auto oder anschließend im Entwick-lungslabor mithilfe von Visualisierungstools. Im nächsten Schritt dienen sie Simulationen und Weiterentwicklungen als Grund-lage. Dabei wird es Entwicklern ermöglicht, neben Standardein-stellungen auch eigene Visualisierungsobjekte (Kameravisuali-sierung, Datenübersichten und Oszi-Ansichten) zu erstellen und die Rohdaten nach eigenen Anforderungen weiterzuverarbeiten. Zu den Möglichkeiten gehört auch die Anbindung an Algorith-men, wie zum Beispiel die valide Erkennung von Fußgängern und deren Vorhaben, um darauf reagieren zu können. Kamera-Rohdaten enthalten daher notwendigerweise stets auch perso-nenbezogene Daten, die für eine Weiterverarbeitung notwendig sind. Um beim Visualisieren dieser Videos datenschutzrechtliche Vorgaben einhalten zu können, sind besondere Maßnahmen zum Schutz personenbezogener Daten erforderlich. So lassen sich unter anderem Personen in Videos unkenntlich machen, was insbesondere im Wege einer Anonymisierung erfolgen kann.

B-Plus hat auf der Grundlage neuronaler Netze Algorithmen entwickelt, mit denen sich Personen valide erkennen und über-blenden lassen. Somit geschieht die Verarbeitung personenbezo-gener Daten in einer Weise, dass die betroffene Person nicht beziehungsweise nicht mehr identifizierbar ist. Da beispielswei-se auch besondere Kleidungsstile oder Tattoos teilweise Rück-schlüsse auf Personen zulassen und somit als personenbezogene Daten gelten, sind die Algorithmen so anpassbar, dass nicht nur Gesichter, sondern Personen als Ganzes detektiert und komplett unkenntlich gemacht werden, indem deren Gesamtkontur ver-pixelt wird.

KI für die Optimierung von ValidierungskettenKünstliche Intelligenz kann dabei helfen, die Umweltwahrneh-mung und -interpretation von Sensoren deutlich zu verbessern. Die im Kofferraum verbauten Recordingsysteme nehmen über viele verschiedene Sensoren wie Kamera und Radar Unmengen

an Daten auf. Diese sind dann zeitsynchron zu verarbeiten, um Situationen richtig zu interpretieren und Szenarien richtig zuord-nen zu können. Adaptive Lernalgorithmen, die parallel das Zusammenspiel der Sensorik und erkannte Objekte im Kamera-bild überwachen, können zudem überprüfen, ob Testfahrzeuge beziehungsweise deren Sensoren korrekt auf die Umwelt reagie-ren. So lassen sich zum Beispiel Abweichungen von zuvor erlern-tem Standardverhalten gesondert protokollieren oder Gesamt-anforderungen wie beispielsweise eine stabile Lage des Fahrzeugs speziell überwachen. Damit eine KI-basierende Software die vielen Bilder und Daten richtig interpretiert, muss vorab ein Trai-ning stattfinden. Dieses gliedert sich in abwechselnde Lern- und Testphasen. In der Lernphase geschieht die Adaption der Para-meter derart, dass sie in der Testphase die gewünschten Objekte erkennen oder Situationen korrekt zuordnen können. Ähnlich wie bei einer Suchmaschine ist für die Realisierung des autono-men Fahrens eine große Menge realer Daten notwendig, die das breite Spektrum auftretender Situationen möglichst gut abdecken, um ein repräsentatives Training durchführen zu können.

Neuronale Netze, ein Zweig der künstlichen Intelligenz, kön-nen beispielsweise Merkmale aus Bildern extrahieren und anhand dieser klassifizieren. Hat die Software ein gewisses Trainings-niveau erreicht, beginnt die Testphase. Hier werden für das Sys-tem noch unbekannte Daten zur Überprüfung eingespielt. Dies passiert sowohl im Labor zur ersten Bewertung der Robustheit und Praxistauglichkeit, dann aber auch auf Testfahrten mit Live-daten. Die Testphase zeigt nun auf, wie gut die Software wirklich gelernt hat und auch neue Daten richtig interpretiert. (na)� n

AutorenKlaus ZaeperSoftwareentwickler im Bereich Machine Learning/Image Processing bei B-Plus

Christine SchäferAssistenz des CTO bei B-Plus


Die im Kofferraum verbauten Recordingsysteme nehmen über viele ver-schiedene Sensoren wie Kamera und Radar viele Daten auf. Diese sind dann zeitsynchron zu verarbeiten, um Situationen richtig zu interpretieren.

Da Kleidungsstile oder Tattoos Rückschlüsse auf Personen zulassen, ist die Person als Ganzes unkenntlich zu machen. Hier geschieht dies zum Beispiel durch Verpixeln der erkannten Person.

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK Kongress E2E-Architekturen


Ende-zu-Ende-ArchitekturenEin Konzept gegen die Komplexität in der Automobilelektronik

Welchen Strategien gehen OEMs und Zulieferer nach, um der Herausforderung Komplexität zu begegnen? Was die Referenten auf dem 23. Automobil-Elektronik Kongress in Ludwigsburg da-zu berichteten, fassen wir hier kompakt zusammen. Autoren: Dr.-Ing. Nicole Ahner, Christoph Hammerschmidt

Virtualisierung, Container, Cloud, Streaming-Archi-tekturen und Service-orientierte Architekturen sind die Bausteine, mit denen sich das Gesamtsystem neu aufteilen und damit beherrschbar machen ließ.

Ein Selbstläufer ist das allerdings nicht automatisch. Der Einsatz solcher Technologien erfordert einen ganz neuen Fokus auf die Infrastruktur und damit ein Umdenken in weiten Bereichen. „Wenn wir solche Technologien ins Fahrzeug bringen, so müssen wir

Komplexität entsteht nicht aus einer Gesetzmä-ßigkeit heraus – sie wird gemacht. „Komplexi-tät entsteht durch Innovation, durch neu hin-

zukommende Systeme“, erklärte André Ebner, Leiter Plattform- und Architektur-Entwicklung bei Audi, auf dem 23. Automobil-Elektronik Kongress in Ludwigs-burg. Aber wie wird man ihrer Herr? Als Mittel der Wahl gegen die ausufernde Komplexität in der Fahr-zeugelektronik hat Audi eine Plattform-Strategie eta-bliert. Dazu war es zunächst nötig, die Ursache der Misere zu analysieren: Nach gängiger Praxis erfordert eine neue Funktion für das Auto nahezu automatisch auch ein neues Steuergerät. Im Gleichschritt mit der Anzahl der ECUs steigt aber die Komplexität der Elek-tronik und Software im Fahrzeug. Das Ergebnis: Die Sicherung der Systemstabilität mit Bugfixing, Integra-tion und Verifikation verschlingt 90 Prozent der Ent-wickler-Ressourcen – und zwar nicht nur beim OEM selbst sondern auch bei den vorgelagerten Zulieferern. Für die wirkliche Innovation verbleiben gerade 10 Pro-zent der Kapazitäten. „Unser zentrales Anliegen ist es, dieses Verhältnis umzukehren“, sagte Ebner.

E3-ArchitekturUm diesem Ziel näher zu kommen und gleichzeitig die Time-to-Market zu verkürzen, muss ein grund-sätzlich neuer Ansatz auf mehreren Ebenen her. Aus der Architektursicht ein zentraler Gesichtspunkt ist die Separierung zwischen Rechnerressourcen mit Algorithmik einerseits sowie Sensorik und Aktorik andererseits. Hierzu hat Audi seine Architektur E3 entwickelt. „Wir haben damit große Teile der Funk-tionalität in die Rechenebene verschoben“, erklärte der Audi-Vordenker. Auch die bisher vorherrschende monolithische Softwarearchitektur erhöhte die Kom-plexität. Davon rückt die E3-Architektur ab – ohne das Rad neu erfinden zu müssen, wie Ebner betonte. Denn die kommerzielle IT hält umfangreiche Werkzeug-kästen genau dieses Problems bereit. Ansätze wie

„Mit der E3-Architektur haben wir große Teile der Funktiona-lität in die Rechnerebene ver-

schoben.“André Ebner, Audi

KONGRESS25. UND 26. JUNI 2019

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK Kongress E2E-Architekturen


diese Infrastruktur auch beherrschen“, mahnte Ebner. „Das muss eine klare Erkenntnis sein“. Denn so wie eine saubere Trennung von Hardware und Software unabdingbar ist, so ist es auch die Separierung von Funktion und Infrastruktur.

Plattform firstIm Zuge der Einführung der E3-Architektur wurden die Funktionen von Einzel-ECUs virtualisiert und auf stärker zentralisierten High-Performance-Computern integriert. Ein weiterer Schritt war die Festlegung auf einen „Platform First“-Ansatz. In Zukunft werde die-se Umstellung konsequent weitergeführt; Audis Elek-tronik-Entwicklung werde noch stärker anforderungs-getrieben vorgehen. Das bedeutet, dass die Frage, auf welcher ECU eine Funktion läuft, sich primär nach ihren Anforderungen wie Timing, Safety oder Update-Zyklen richtet. Technik sei aber nicht der einzige Aspekt, mahnte Ebner. Ebenso wichtig ist die Anpas-sung der Prozesse. Traditionelle Entwicklungsmetho-den wie V-Modell oder Wasserfall stoßen an ihre Gren-zen und werden durch agile Entwicklung abgelöst.

Nachhaltig und skalierbar„Die Herausforderungen der Zukunft, bedingt durch die aktuellen Fahrzeugarchitekturen, können einen strukturellen Umbruch in der Fahrzeugentwicklung auslösen“, sagt Martin Bornemann, Director Systems der Aptiv Mobility Architecture Group. Die von Aptiv vorgestellten Lösung, eine Referenzarchitektur, soll Denkanstöße für die Zukunft in 2025 liefern. Das Unternehmen bietet ein holistisches Ende-zu-Ende-Portfolio vom Sensor bis zur Cloud. Mit der Einfüh-rung vieler neuer Funktionen wurde das Fahrzeug zu einer Software-definierten Plattform. Dabei kamen die meisten Funktionen mittels separater Baugruppen ins Fahrzeug – mit dem Ergebnis, dass heute über 100 solcher Baugruppen im Auto sind.

Der Trend der letzten Jahre geht dahin, diese Funk-tionen in deutlich weniger Baugruppen zu integrieren. Dieser Trend hat einerseits ökonomische Gründe, aber auch die Schnittstellen zwischen den Baugruppen sind mittlerweile zu komplex. Herausforderungen sieht Bornemann in drei Bereichen: Die Entwicklung ist geprägt durch die steigende Komplexität der Applika-tionen, zum Beispiel durch das hochautomatisierte Fahren, aber auch in den gestiegenen Anforderungen des User Interfaces. In der Produktion führen diese neuen Funktionen zu immer größerem Platzbedarf und schließlich erwarten Anwender, dass sich das Fahrzeug auch nach der Auslieferung an ihre Bedürf-nisse anpasst. Andere Eco-Systeme wie das Smart-phone können diese Anforderungen erfüllen. Daneben sind aber auch die Miniaturisierung, die höheren Anforderungen an die Qualität, bedingt durch das automatisierte Fahren und die gestiegenen Lohnkos-

ten wichtige Punkte, die es zu beachten gilt. Häufig ist heute eine bisher übliche Entwicklungszeit von drei Jahren für viele Komponenten nicht mehr ausreichend, teilweise muss die Einführung um ein Jahr verschoben werden. Anders bei Mobiltelefonen: sie lassen sich nach einem Jahr ab Verfügbarkeit der Hardware bereits auf den Markt bringen. Im Fahrzeug ist auch das Bord-netz inzwischen derart aufwändig, dass ein weiterer


„Es ist nun an der Zeit, über eine neue Strategie der elektri-

schen und elektronischen Architekturen nachzudenken.“

Martin Bornemann, Aptiv

AutorenDr.-Ing. Nicole Ahner Redakteurin AUTOMOBIL-ELEKTRONIK

Dipl.-Ing. (FH) Christoph Hammerschmidt Freier Journalist

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Zuwachs des Hauptkabelbaumes nicht mehr sinnvoll ist. „Es ist nun an der Zeit, über eine neue Strategie der elektrischen und elektronischen Architekturen nachzudenken“, so Bornemann. Aptivs Smart Vehic-le Architecture adressiert die nachhaltige Architek-turentwicklung der Zukunft. Die wichtigsten Treiber für neue Architekturansätze sind in den Bereichen Entwicklung, Produktion und der Phase nach der Aus-lieferung des Fahrzeugs begründet. n

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK Kongress Autonomes Fahren


Wege zum autonomen FahrzeugZentrales Computing, Autonomie in der Stadt und Sensorik

Das Computing im autonomen Fahrzeug wird zentral, darüber sind sich die meisten OEMs, Tier-1 und Tier-2 einig. Doch wie lassen sich die steigenden Anforderungen an die Rechenleistung und vor allem an die Sensorik ab Level 3 meistern? Autoren: Dr. Ing. Nicole Ahner, Christoph Hammerschmidt

beitung und Sensor Fusion leisten zu können, benö-tigen diese Systeme eine zentrale Recheneinheit, auf der auch die Machine-Learning-Algorithmen laufen können. Gegenwärtig, so Lawande, sei jedoch ein Mangel an dafür geeigneten Standardkomponenten

zu verzeichnen, welche nötig seien, um solche Syste-me zügig zu entwickeln. „Das motivierte Visteon, eine offene Plattform für die schnelle Bereitstellung solcher Systeme zu entwickeln“, erklärte Lawande. Die in diesem Zusammenhang entstandene Computing-Plattform ist dem Visteon-Chef zufolge deutlich kom-plexer, als alles, was das Unternehmen bisher entwi-

Vor drei Jahren begann der US-Automobilzu-lieferer Visteon mit der Entwicklung einer skalierbaren, modularen Computing-Platt-

form für das autonome Fahren. Auf dem 23. Automo-bil-Elektronik Kongress in Ludwigsburg gab Visteon-President Sachin Lawande einen Überblick über des-sen Architektur sowie den Stand der Entwicklung. Dreh- und Angelpunkt dieser Architektur ist eine zentrale Cockpit-ECU mit hoher Rechenleistung. Die Notwendigkeit für diese hohe Rechenleistung ist pri-mär der Einführung neuer Technologien geschuldet, allen voran künstliche Intelligenz. Eine der Konse-quenzen aus dieser Erkenntnis: Visteon führte als einer der ersten Tier-1-Zulieferer einen Cockpit Domain Controller ein, erläuterte der Visteon-Chef.

Sicherheit über alles Um seinen Ansatz zu erläutern, ging Lawande zunächst ins Grundsätzliche. „Ziel des automatisier-ten Fahrens ist es, die Sicherheit zu erhöhen,“ sagte er. Damit sei autonomes Fahren technisch gesehen eine Weiterentwicklung der Fahrerassistenzsysteme. Die erste Generation dieser Vorgängersysteme mit Funktionen wie Lane Departure Warning oder For-ward Collision Warning wurde in der Zeit zwischen 2010 und 2016 eingeführt. Sie waren als diskrete Kamera- oder Radar- Systeme implementiert und führten mit ihren bereits recht hohen Anforderungen an die Rechenleistung zu einer beträchtlichen Kom-plexität. Zwischenzeitlich ermöglichten neue Ent-wicklungen auf Silizium- und Softwareebene wie Hochleistungs-GPUs und Machine Learning noch anspruchsvollere und aufwendigere Features wie etwa den Staupilot oder automatisches Überholen.

Von den Assistenzsystemen der ersten Generation unterscheiden sich diese insofern, als sie unter bestimmten Voraussetzungen die Kontrolle über das Fahrzeug übernehmen können. Diese Fähigkeit macht sie sehr viel komplexer als die Systeme der ersten Generation. Um die erforderliche Sensordatenverar-

„Wenn man den Bereich des automatischen Fahrens betritt, sind die technologischen Anfor-derungen fundamental anders.“

Sachin Lawande, Visteon


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ckelt hatte. Zwar seien auch bisher schon die Anfor-derungen ständig gestiegen. „Wenn man jedoch den Bereich des automatischen Fahrens betritt, sind die technologischen Anforderungen fundamental anders,“ erläuterte der Visteon-President. „Sie erfor-dern maschinelles Lernen, und sie müssen hochzu-verlässig sein“.

Auch die Software macht eine andere Architektur notwendig, denn autonomes Fahren beruhe auf der Verarbeitung riesiger Mengen von Echtzeit-Sensor-daten; zudem müsse die gesamte Softwareentwick-lung nach den Gesichtspunkten der Redundanz und Fehlertoleranz durchgeführt werden. Eine solche Plattform existiere zum gegenwärtigen Zeitpunkt aber nicht, konstatierte Lawande.

Auf Basis dieser Erkenntnisse und Anforderungen hat Visteon seine Drive-Core-Plattform für das auto-nome Fahren entwickelt. Sie besteht aus drei Elemen-ten – einer skalierbaren Hardware, einer Systemsoft-ware (von Lawande als Middleware bezeichnet) und einer umfassenden Entwicklungsumgebung.

Von Frontkamera bis zentralem Computing Das Portfolio der OEMs bietet immer mehr Funktio-nen an, und das sei besonders bei den Fahrerassis-tenzsystemen der Fall, eröffnete Dr. Matthias Rudol-ph, VP Engineering bei Samsung Semiconductor Europe, seinen Vortrag. Gerade bei Automatisierungs-level 3 bis 5 steige der Bedarf exponentiell an: Diese Systeme müssen jedoch skalierbar sein. Hier stelle sich die Frage, ob dezentralen oder zentralen Archi-tekturen der Vorrang zu geben ist. Je mehr Systeme im Fahrzeug zum Einsatz kommen, desto sinnvoller sei laut Rudolph eine zentralisierte Architektur.

Auch ökonomisch sei es am sinnvollsten, alle Funk-tionen zentral zu rechnen. Im Umkehrschluss könn-ten OEMs aber argumentieren, dass bei nur wenigen zusätzlichen Funktionen im Auto eher eine dezent-rale Architektur zu bevorzugen ist. Damit bestehe jedoch die Gefahr, dass sich der Hersteller den Weg in die Zukunft verbaut, sofern er überwiegend auf derartige Architekturen setzt. Jedoch kann es bei einer voll zentralisierten Architektur zu Kostenproblemen kommen.

Daher versuche Samsung, mit seinen Lösungen eine Brücke zu schlagen. „Zwei ADAS-Implementa-tionen sind kostspielig, zeitraubend und ineffizient. Die Kunden benötigen eine skalierbare Lösung um ihr Geschäftsmodell über alle Fahrzeuglinien hinweg zu optimieren,“ sagt Rudolph. Es sei durchaus legitim, anderen Unternehmen dabei über die Schulter zu schauen, Lösungen zu übernehmen und an die eige-nen Bedürfnisse anzupassen. Die führenden Unter-nehmen für den Betrieb von Rechenzentren und Com-puting haben zum Beispiel ein Framework mit ska-lierbaren Multiple-Server-Architekturen geschaffen.

Gekoppelt mit einer starken Middleware für die Abs-traktion lassen sich so die steigenden Anforderungen erfüllen. Mit Realtime-Security und funktioneller Sicherheit lässt sich laut Rudolph der gleiche Ansatz auch im Automotive-Bereich etablieren. Samsung stellt dabei seine Driveline-Strategie auf drei Säulen: das Exynos SoC, das die Anforderungen an die Com-puting-Leistung erfüllt und dessen Design auf Saf-tety-Anwendungen bis zu ASIL D ausgelegt ist; eine Middleware, die mehrere SoCs vereint und die eine Software-Entwicklung bei OEMs und Tier1s ermög-licht, die die Integration neuer Funktionen deutlich vereinfacht und schließlich ein Cloud-basiertes Öko-system für die nahtlose Integration von im Auto gesammelten Daten sicherstellt.

Das Exynos SoC stellt Samsung dabei in 7-nm-Technolgie her. Es lässt sich an die Anforderungen des jeweiligen Automatisierungslevels anpassen, von L2 bis L4. Mit der Brücke zwischen dezentraler und zentraler Architektur auf SoC-Ebene kann Samsung so den Automobilherstellern eine echte Kostenopti-mierung für preissensitive Fahrzeuge bieten. Die Scale-out-Strategie setzt dabei auf mehrere Chips, anstatt alle Funktionen auf einem großen Chip zusammenzuführen, denn dies würde laut Rudolph dann auf Chipebene wieder Skalierungsprobleme nach sich ziehen.

„Je mehr Systeme im Fahrzeug zum Einsatz kommen, desto

sinnvoller ist eine zentralisierte Architektur.“

Dr. Matthias Rudolph, Samsung




Dieses Thema ist sehr divergent, weil es sehr ver-schiedene Einsatzbereiche umfasst und auch die Gesetzgebung berücksichtigen muss. „Bei dieser Bewertung sind wir nicht nur als Ingenieure unter uns, nein, es sitzen auch unsere Rechtsanwälte mit am Tisch“, sagte Keller. Eine zentrale Bedeutung bei der Automatisierung des Fahrens kommt der Umgebungswahrnehmung zu. Dabei stützt sich Daimler zunächst auf etablierte Sensorgattungen wie Kamera und Radar; in Zukunft kommen noch Lidar und Ultraschall hinzu, also „Sensortypen, die wir heute schon kennen, die wir aber in ihren Spezifikationen erweitern müssen, um sicheres Fahren in der Stadt zu gewährleisten“, so Keller.

Sensorik als Grundlage für AD Für Chris Jacobs, Vice President Autonomous Trans-portation & Automotive Safety bei Analog Devices, drehte sich alles um die Bedeutung von Sensortech-nologien für das autonome Fahren. Das Unterneh-men verfolgt dabei das Konzept „Vision Zero“: mit autonomen Fahrzeugen soll die Zahl der durch Autos getöteten Menschen und der ernsthaft verletzten Fußgänger auf Null sinken. Um dies zu erreichen gilt es, den Fahrer aus der Gleichung zu streichen, einheitliche Regulierungen zu finden und neue Technologien zu adaptieren, die teilweise von Unter-

nehmen stammen, die noch nie im Automotive-Bereich tätig waren. Zu den Schlüsselherausforderun-

Autonomie in der Stadt Automated Driving ist eine Sache. Urban Automated Driving, also das automatische Fahren in städtischen Umgebungen, ist noch einmal etwas ganz anderes, denn es stellt deutlich erhöhte Anforderungen an die Sensorik und Algorithmik des Fahrzeugs. Über dieses Thema berichtete Uwe Keller, Director Autonomous Driving bei Daimler. Ausgehend von der grundsätz-lichen Wirkungskette jeglicher Automatisierung – See, Think, Act –, lassen sich die Anforderungen an die Sensorik, Rechentechnik und Aktuatorik formulieren, die Autos zum automatisierten Fahren befähigen. Sie müssen – genau wie ein menschlicher Fahrer – die Position des Autos auf der Landkarte und im Straßen-raum erkennen, die Einzelheiten der Umgebung erfas-sen und richtig einordnen, eine Fahrstrategie und eine Trajektorie errechnen, und zu guter Letzt müssen sie die Aktorik des Fahrzeugs so ansteuern, dass daraus die gewünschte Bewegung resultiert, und zwar so exakt und zuverlässig wie möglich.

Im Rahmen dieser Definition eruierte Keller mit seinem Team und dem Entwicklungspartner Bosch, welche Situationen das autonome Fahrzeug meistern muss. Diese Manöver wurden als Use Cases definiert. Daraus leiteten die Experten sogenannte Corner Use Cases ab, die wiederum die Basis für die Beschreibung der Systemarchitektur bildet. Dabei geht es nicht nur um eine technische Bewertung, sondern auch um eine regulatorische, betonte der Daimler-Experte.

„Bei der technischen Bewertung sind wir nicht nur als Ingenieu-

re unter uns, es sitzen auch Rechtsanwälte mit am Tsich.“

Uwe Keller, Daimler

„Um das Konzept Vision Zero wahr werden zu lassen gilt es, den Fahrer aus der Gleichung

zu streichen.“Chris Jacobs, Analog Devices




dem Pro Pilot Development Concept, in dem 20 Jahre an Entwicklungszeit die ganze Erfahrung des OEMs in 360°-Active-Safety-Technologie stecken. Das Sys-tem erkennt eine Vielzahl von Verkehrsszenarien und soll durch ständige Weiterentwicklung das Vertrauen des Fahrers in die Technologie stärken und damit schließlich zu einem sicheren und stressfreien Fahrer-lebnis beitragen. Zum Umfang von Pro Pilot gehören

ein Notbremsassistent, Spurhalter, eine Toter-Winkel-Überwachung, ein Kollisionswarnsystem nach vorn, intelligenter Rundumblick, ein Rückfahrassistent und ein Notfallassistent für den Fall, dass der Fahrer das falsche Pedal bedient. Der Pro Pilot Highway Single Lane Assist ist mit derzeit etwa 350.000 Einheiten weltweit auf dem Markt. Die nächste Stufe, Pro Pilot 2.0, bietet ein intelligentes Single-Lane-Fahrsystem für die Autobahn mit Hands-Off-Modus. n




gen beim autonomen Fahren zählen für Jacobs die zuverlässige Geschwindigkeitsberechnung mit nied-riger Latenz, die Erzeugung dichter 3D-Kartendaten, die Navigation in Innenstädten und Tunnels und die Reduzierung von Wetter- und Beleuchtungseffekten auf die Sensorik. Nur ein Sensor allein könne niemals all diese Aufgaben erfüllen. Für das Imaging-Radar gehöre zum Beispiel die Winkelauflösung in Azimut und Höhe, eine längere Vorwarnzeit beziehungswei-se geringe Latenz, die ununterbrochene Geschwin-digkeitsmessung auch bei sehr hohen Geschwindig-keiten und schnelle, konfigurierbare Chirps zu den Schlüsselanforderungen – und all das als skalierbare Lösung, die sowohl für Ultra Short Range Radar wie für Long Range Radar funktioniert.

Analog Devices Lösung dafür lautet Drive 360°: die digitally assisted RF-Lösung erzeugt extrem saubere Chirps die es erlauben, zwischen verschiedenen Chirps-Profilen hin- und her zuschalten, je nachdem welche Auflösung gerade benötigt wird. Noch weiter geht der sogenannte Super Radar, eine kooperative Radarlösung, bei der ein Radarsensor nicht nur die eigenen reflektierten Signale auffängt, sondern auch die von benachbarten Sensoren. Damit erhöht sich die Auflösung des Radars deutlich – bei gleichbleibendem Footprint. Und auch beim Lidar ist Analog Devices nicht untätig und zeigt die Vorteile eines 1500-nm-FMCW-Coherent-Lidarsystems. Es soll mehr Reich-weite bieten, ist sicherer für die Augen, soll eine um den Faktor 40 höhere Ausgangsleistung und eine um den Faktor 10 bis 100 höhere Winkelauflösung als Radar bieten. Außerdem sei das System weniger anfäl-lig für Umgebungseinflüsse, vor allem bei Nebel. Die kohärente Erfassung soll das Lidar immun zu anderen, interferierenden System machen und ihm einen höhe-ren Dynamikbereich verleihen. Um die Adaption die-ses Lidaransatzes zu beschleunigen, sei jedoch noch viel Arbeit notwendig: die InGaAs-Basis sei zu teuer, das optische Assembly ist kompliziert und zu teuer und es ist eine Elektronik mit hoher Rechenleistung notwendig.

Blickpunkt Japan Die Strategie von Nissan hin zum autonomen Fahren und wie sich das Thema in Japan generell entwickelt stellte Takashi Yoshizawa, VP Electrical, Electronics and System Engineering (quasi E/E-Leiter) von Nissan vor. Die japanische Regierung fördere das autonome Fahren als strategisches Innovationsprogramm sehr stark. So gibt es in Japan die Dynamic Map Platform, an der alle japanischen OEMs beteiligt sind. Mit Stand vom März 2019 enthält die Plattform bereits 29.000 km an Straßendaten aller japanischen Autobahnen und ausgewählter weiterer Straßen. Die Daten stehen auch allen OEMs gleichermaßen zur Verfügung. Bei Nissan selbst liegt ein Entwicklungsschwerpunkt auf

„Im Pro Pilot Development Concept stecken 20 Jahre Ent-wicklungszeit und die ganze

Erfahrung von Nissan.“Takashi Yoshizawa, Nissan

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK Kongress Vernetzte Mobilität


Vernetzte Mobilität Photonik-Lösungen und Cyber-Sicherheit per Hardware

Lidar-Systeme sind noch immer hochpreisige Komponenten im Fahrzeug. Hier gilt es gemein-sam mit dem Anwender Optimierung zu betreiben. Doch auch hier sind funktionale Sicherheit und Cyber-Sicherheit essenziell. Autoren Dr.-Ing. Nicole Ahner, Christoph Hammerschmidt

pe gekauft, die nur für Lidar einsetzbar ist, bestehen wenig Möglichkeiten, die Systemkosten zu senken. Wird für Detektoren oder Laser aber ein Materialsys-tem benutzt, das auch in großen Skalen anderweitig Einsatz findet, sind niedrigere Systemkosten durchaus realisierbar. „Aufgabe ist es, solche Dinge gemeinsam zu bewerten und dann auch Referenz-Designs auf-zusetzen und zu validieren. Nur so gelingt es uns, die Kosten für die Systeme deutlich zu reduzieren“, so Kampmann. Auf der Systemebene gibt es noch keine Referenzmodelle, deshalb fokussiert Osram sich der-zeit auf die Lichtquelle. Hier unterstützt unter ande-

In jedem aktuellen Megatrend gibt es Themen, die photonische Lösungen fordern, sagt Dr. Stefan Kampmann, CTO von Osram Licht, auf dem 23.

Automobil-Elektronik Kongress in Ludwigsburg. In vielen Beleuchtungssystemen befinden sich schon heute Sensoren, also Elektronik. Und diese Systeme lassen sich damit auch miteinander vernetzen, ein Beispiel hierfür sind ganz klassisch Straßenleuchten. Die richtige Ausleuchtung des Fahrwegs ist alles andere als trivial. Als Beispiel brachte Kampmann die Nachtfahrt ins Spiel: welche Beleuchtungsstärke ist die richtige? Sollte sie über oder unter 1 Lux liegen? Wichtig ist, dass genügend Licht zur Verfügung steht, um Gefahren zu erkennen, aber auch gleichzeitig den Gegenverkehr nicht zu blenden.

Früher waren Auf- und Abblendlicht hierfür die Lösung. Aber gerade mit Abblendlicht lassen sich komplizierte Situationen nachts eben nur schwer erkennen – und das gilt nicht nur für den Fahrer selbst, sondern auch für die Kameras. Eine Lösung hierfür ist der Einsatz mehrerer, kombinierter LEDs, die auch dimmbar sind. Osrams Anwort hierauf ist Eviyos 1.0, eine monolithische, hochauflösende ADB-Lösung. Das Modul enthält 1024 LED-Pixel mit 3 lm pro Pixel und einer Auflösung von 0,25°. Enthalten sind auch ein integriertes Treiber-IC sowie ein Kommunika-tions-Interface. Für volle Funktionalität und ein voll digitales Autolicht besteht die Lösung aus vier Licht-quellen mit dann insgesamt 4096 Pixel.

Lidar-Kosten senkenEin zentrales Thema für Osram ist es, die Kosten für Lidar zu senken. „Dafür muss man zusammen mit den Kunden eine saubere Systemanalyse betreiben. Dafür muss auch der Signalpfad optimiert werden.“ Dabei ist aber auch zu berücksichtigen, welche Kom-ponenten einfließen und wie die industriellen Lern-kurven aussehen: also woher kommen die Kompo-nenten und aus welchem industriellen Ökosystem lassen sie sich beziehen? Wird nur eine Materialgrup-

„Um den Preis von Lidar zu senken, muss man zusammen mit dem Kunden eine saubere

Systemanalyse betreiben.“Dr. Stefan Kampmann, Osram


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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK Kongress Vernetzte Mobilität


rem Infineon bei Anwendungen wie Gestenerken-nung im Fahrzeug oder dem Freischalten von Geräten durch Iris-Scans – alles Lösungen, die in der Consu-mer-Elektronik schon lange zum Einsatz kommen. Hier gibt es bereits Referenzmodelle die es erleichtern, diese Funktionen auch ins Fahrzeug zu bringen.

Datensicherheit durch Kryptographie Wo funktionale Sicherheit davon abhängt, dass die Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit von Daten und Rechenressourcen intakt ist, rückt die Cybersicherheit ins Blickfeld. Prof. Dr.-Ing. Christof Paar von der Ruhr Universität Bochum ging in seinem Vortrag diesem Zusammenhang auf den Grund. Datensicherheit, so Paars Einstieg in das Thema, hat sehr viel mit Kryptographie zu tun. „Kryptographie ist für die Datensicherheit ungefähr so wichtig wie der Motor für das Auto,“ so Professor Paar.

„Es ist sehr schwer, eine Datensicherheits-Anwen-dung ohne Kryptographie zu implementieren“. Das gelte auch für das Auto. Beispiele sind die Car-to-X-Kommunikation, Software-Updates über die Luft-schnittstelle (Over the Air) einschließlich Online-Diagnose, eCall oder das automatisierte Fahren.

Symmetrisch und asymmetrisch Dabei gilt es, zwei große kryptographische System-familien zu unterscheiden: Symmetrische und asym-metrische Verschlüsselung, wobei letztere auch Pub-lic-Key-Kryptographie genannt wird. Ein Anwen-dungsbeispiel für das Public-Key-Verfahren ist das OTA-Update der Softwarebestände im Auto. Paar zog die Analogie zu etablierten Verfahren aus der Welt der IT, die jedem PC-Besitzer vertraut sein dürften – die regelmäßigen Betriebssystem-Updates. Auch hier kommen Verschlüsselungen und digitale Signaturen zum Einsatz. Diese Verfahren lassen sich sowohl in Hardware als auch in Software implementieren.

Beides hat seine Vor- und Nachteile. Softwarelö-sungen sind sehr flexibel, leicht und preiswert zu implementieren und profitieren von der freien Verfüg-barkeit von Softwarebibliotheken. Hardwarelösungen punkten dagegen mit hoher Resilienz gegen Manipu-lationsversuche und erheblich besserer Performanz.

„Bei der Software liegt die Laufzeit eines Algorith-mus schon mal bei 100 Millisekunden, was bei man-chen Anwendungen unangenehm sein kann“, sagte Paar. Auch bei der Energieeffizienz hat die Hardware die Nase vorne, und zwar um zwei bis drei Größen-ordnungen. Erhöhte Software-Sicherheit sei für das Auto ein ganz großes Thema, erläuterte Paar. Dabei steht der Aspekt der Separation im Vordergrund. „Wir haben im Auto verschiedene Software-Stacks ganz unterschiedlichen Zulieferern laufen. Wenn sich etwa im Infotainment-Bereich ein Virus einnistet, müssen wir sicherstellen, dass der nicht in die Safety-kritischen

Bereiche überspringt.“ Einen Ansatz in diese Richtung liefern Hardware-basierte Features wie etwa die „Trustzone“ in ARM-Prozessoren oder die „Trusted Execution“-Technik von Intel.

Ein weiterer neuerer Ansatz zur hardwarebasierten Sicherheit ist die Physical Layer Security (Physec), die gerade für einen bestimmten Anwendungsfall im Fahr-zeug besonders relevant ist: Viele schlüssellose Zugangssysteme für Autos sind anfällig für sogenann-te Relay Attacks. Ein Physec-Ansatz besteht darin, die Entfernung zwischen Auto und Schlüssel in das Ver-schlüsselungsschema einzuarbeiten, etwa über die Laufzeit des Funksignals oder über Multipath-Refle-xionen. Zusätzlich zum „Proof of Knowledge“ (dem kryptographischen Schlüssel) wird damit die „Proof of Location“ als Nachweis für die Berechtigung des Zugangs genutzt. So hat ein Relay-Angriff keine Aus-sicht auf Erfolg, das Auto ist wieder sicher. n


„Kryptographie ist für die Datensicherheit ungefähr so

wichtig wie der Motor für das Auto.“

Prof. Dr. Christoph Paar, Ruhr-Universität Bochum



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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK Kongress Tools


Entwicklungsprozess neu gedachtDisruptive Elemente im Automobil-Entwicklungsprozess

Der Fahrer gilt als größter Unsicherheitsfaktor. Um ihn aus dem Fahrzeug herauszunehmen, bedarf es ganz neuer Wege, wie Entwicklungsprozesse ablaufen müssen – und das vom Chip-Design über die Modellierung bis zum Gesamtsystem Auto. Autorin: Dr.-Ing. Nicole Ahner

nehmen ab Level 2 und darüber exponentiell zu. Nur wenn alle Funktionen hochintegriert sind, lassen sich Kosten senken. Der ASIL-D-kompatible Safety Mana-ger verringert Kosten, Stromverbrauch, Platzver-brauch und bietet erweiterte Security. Grundgedan-ke ist hier ein Triple Shift Left. Shift Left I befasst sich mit dem SoC-Design und soll Funktionen wie zum Beispiel Embedded Vision und ADAS-Anwendungen als dedizierte Funktionen auf dem Chip integrieren. Shift Left II geht dann so weit, eine ECU-Testing-Plattform basierend auf SoC-Modellen bereitzustellen,

Allein in den USA gibt es jedes Jahr 40.000 Verkehrstote. Dafür gibt es viele Gründe, die einfach von den Personen abhängig sind.

Der Fahrer ist der größte Unsicherheitsfaktor: „Der Mensch ist ein schlechter Autofahrer“, konstatiert Dr. Burkhard Huhnke, Vice President Automotive Stra-tegy bei Synopsys, in Ludwigsburg. Auch Ablenkun-gen wie der Blick aufs Smartphone tragen dazu bei. Ziel muss sein, hier Unterstützung zu bieten und zum Beispiel Radar-Systeme weiter zu entwickeln und jedes Jahr mit der Einführung neuer Funktionen die Sicherheit im Straßenverkehr zu erhöhen. „Nimmt man den Fahrer aus dem Fahrzeug, würde es 90 Pro-zent weniger tödliche Unfälle geben. Nur ist die Technologie dafür schon bereit? Nein“, sagt Huhnke.

Ein Prototyp der sich auf eine Massenproduktion hochskalieren lässt, beinhaltet schon statistische Feh-ler in den Auswahlwahrscheinlichkeiten, die nicht in den Griff zu bekommen sind. Auch die Elektronik erleidet Ausfälle, sodass zwar aus 40.000 dann statis-tisch gesehen 4000 Verkehrstote werden – aber auch das ist immer noch zu viel. „Die einzige Chance die ich sehe: Wir müssen einen ganz durchgängigen De-signprozess aufsetzen und das SoC-Design ganz genau anschauen. Ebenso müssen wir einen Blick in die EDA- und Halbleiter-Welt werfen. Wir brauchen einen zusammenhängenden Prozess vom SoC hoch zum Auto“, sagt Huhnke.

Robuste Designs Aktuelle Automotive-Designs sind noch nicht robust genug. Hier gilt es, immer ASIL im Auge zu behalten. Das Design für Hochleistungscomputer und Sensoren (Kamera, Lidar, Radar) muss neu gestaltet werden. Um dies zu ermöglichen, ist eine Fusion von Big Data und Sensoren nötig sowie updatebare Connectivity – und das alles mit höchsten Anforderungen an Zuver-lässigkeit, Safety und Security. Erforderlich sind außerdem mehrfache Redundanzen in den Systemen, besonders auf dem Chip selbst. Die Kosten dafür

„Nimmt man den Fahrer aus dem Fahrzeug, würde es

90 Prozent weniger tödliche Verkehrsunfälle geben.“

Dr. Burkhard Huhnke, Synopsys


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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK Kongress Tools


die eine frühe Software-Entwicklung basierend auf Virtualisierung ermöglicht. So entstehen zum Beispiel virtuelle Prototypen. Mit Shift Left III schließlich wird die Abdeckung erhöht und Testzyklen laufen schnel-ler ab. Eine automatisierte Regression erlaubt auf die-se Weise häufige Software-Updates. Die in das Chip-Design integrierten Automotive-Anforderungen redu-zieren die Anzahl der Komponenten und ermöglichen eine umfassende Sicherheit. Virtuelle Hardware-Steu-ergeräte für die frühe, agile Softwareentwicklung beschleunigen nicht nur den Testablauf, sondern ermöglichen auch die frühzeitige Erkennung von Hardware-Defekten und sparen Kosten bei Hard-waremustern, reduzieren die Time to Market und erhöhen die Qualität.

Kollaboration und Agilität Mit der Integration von künstlicher Intelligenz ist es notwendig, den kompletten Entwicklungsansatz zu überdenken, sagt Jim Tung, Chief Strategist bei Mathworks. „Dabei geht es nicht nur um die reine Integration der KI, sondern auch um die Fragestel-lung, wie sie sich verifizieren und robust gestalten lässt“, so Tung. Es gibt viele neue Architekturen, die vom SoC bis zu Modulebene reichen und den gesam-ten weiten Raum zwischen Embedded-Systemen und Cloud bedecken. Hinzu kommt ein großer Mangel an Software-Entwicklern. Die Einstellung und Bindung von Mitarbeitern, die mit tiefen Lern- und KI-Tech-niken vertraut sind und die Abstimung des KI-Spe-zialisten mit den Automobilingenieuren ist eine gro-ße Herausforderung. „Wie bringt man diese Leute zusammen, besonders wenn beide Seiten verschie-dene Werkzeuge und verschiedene Wege im Entwick-lungsprozess gehen?“, gibt Tung zu bedenken.

Und auch die Verschiebungen, die in den Bezie-hungen zwischen OEMs und Zulieferern, aber auch zwischen Tier1 und Tier2 selbst derzeit geschehen, führen dazu, dass sich der Entwicklungsprozess grundlegend ändert. „Wie binde ich Mitarbeiter, wie halte ich sie fest? Wie entwickelt man neue Instru-mente, die nachhaltig sind? Und wie nutzt man sie mit bestehenden Tools? Und wie schulen Sie Mitar-beiter, um sie effektiv einzusetzen?“.

Modelle können als Kollaborationsmechanismus dienen. Die Beziehung zwischen Modellen und Code – oft als modellbasiertes Design bezeichnet – hat zwar durchaus seine Existenzberechtigung, aber dies gilt es gründlich zu überdenken. Und was bedeutet Agi-lität eigentlich wirklich? „Wenn wir über modellba-siertes Design nachdenken, sagen uns unsere Kunden, dass dies schon immer agil war“, so Tung. Die Zusam-menarbeit mit den OEMs und Zulieferern sei besonders wichtig. Es stellt sich die Frage: Wie lassen sich Model-le nutzen, um die Teams zusammenzubringen, damit sie mehr darüber nachdenken können, wie ihre

Zusammenarbeit aussehen soll, während sich die Tech-nologie weiterentwickelt. Zwischen OEMs und Tier1s sowie zwischen Lieferanten und ihren Kunden haben sich Simulationsmodelle zu einer Möglichkeit entwi-ckelt, das gewünschte Systemverhalten zu klären. Das ist ein wichtiger Aspekt in der Zusammenarbeit.

Software-Ingenieure, die neu dazukommen, haben mittlerweile eine ganz andere und unverwechselba-re Vorstellung davon, was Agilität bedeutet. Sie bedeu-tet kontinuierliche Integration: ein Stück der gewünschten Funktionalität wird aus der Warte-schlange genommen, implementiert, gebaut, getestet, integriert und lässt sich dann als Software-Modul versenden. Aus Software-Sicht ist das so in Ordnung, aber wie ist in diesem Zusammenhang über Systeme nachzudenken? Ein Stück Code lässt sich mit Model-len anderer Verhaltensweisen umgeben – und so ent-stehen Systeme. In die Cloud geschickt können so alle Partner davon profitieren. n


„Bei der Integration von KI geht es auch um die Fragestel-lung, wie sie sich verifizieren und robust gestalten lässt. “

Jim Tung, Mathworks

AutorinDr.-Ing. Nicole Ahner Redakteurin AUTOMOBIL-ELEKTRONIK

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Neue Produkte


Für 25 Prozent dünnere DesignsLötfreier wasserdicher DetektorschalterDas Schaltermodell aus der SPVQ8-Serie von Alps Alpine erreicht durch kur-ze abgewinkelte Anschlussdrähte ein um 25 Prozent dünneres Design.Der kompakte Detektorschalter dient zur Erfassung beweglicher Mechanis-

men in Automobilen, zum Beispiel das Öffnen und Schließen von Sei-tentüren, Motorhauben, Kofferraum-deckeln und Gurtschlössern. Mittels Stanztechnik entwickelt, verfügt der Schalter über kurze, abgewinkelte Gabelklemmen, was dünnere und leichtere Anwendungen ermöglicht. Das lötfreie Design gestattet die

schnelle Bestückung von Platinen. Die Verwendung eines doppelseitigen Schleifkontakts sorgt auch bei Vibrationen und mechanischen Belastungen für einen stabilen Kontakt. Der nach IP 67 staub- und wasserdichte Schalter ist 8,3 mm × 5,3 mm × 7,0 mm groß und ist für Ströme von minimal 50 µA bis maxiamal 0,1 A ausgelegt. Im Arbeitstemperaturbereich von -40 °C bis +85 °C beträgt die Lebensdauer des Schalters 300.000 Schaltzyklen.


Autonome PrüfabläufeFahrerassistenzsysteme absichern lassenDie EDAG-Gruppe hat ein System zur Funktionsabsicherung von Fahreras-sistenzsytemen entwickelt. Mit dem ED Scene genannten System können Prüfabläufe autonom durchgeführt werden. Es zeichnet sich nach Anga-

ben des Entwicklungspartners der Automobilindustrie durch eine hohe Messgenauigkeit und reproduzier-bare Ergebnisse aus. Für das Mess-System mit Roboter und anderen Umgebungssimulationen hat EDAG ein Patent angemeldet. Das Unter-nehmen bietet ED Scene in zwei Va-rianten an: einmal unter dem Namen

ED Scene Portable als mobil einsetzbares Validierungssystem, das die Ab-sicherung von Assistenzfunktionen der Einparkhilfe unterstützt. Und ein-mal ED Scene Laboratory, das die Fahrzeugumgebung unter Laborbedin-gungen nachstellen soll.


Echtzeitfähige SensormodelleReale Sensortechnologien virtuell testenMit dem Release 8.0 der Carmaker-Produktfamilie erweitert IPG Automoti-ve sein Sensorportfolio um das Lidar Raw Signal Interface (Lidar RSI). Bei

Lidar RSI handelt es sich um ein auf Raytracing basierendes, physikali-sches Sensormodell, das zur detail-lierten Modellierung von Lidarsen-soren geeignet ist. Das Release 8.0 ermöglicht es, spezifische Eigen-schaften des Lidar auch virtuell zu modellieren und mithilfe einer Viel-

zahl an Parametern individuell zu gestalten. So lassen sich Einbauposition und -ausrichtung, Zykluszeit oder Sendeleistung und sogar das „beam pattern“ benutzerdefiniert einstellen. Zudem ist es möglich, in der Simula-tion rotierende Lidarsysteme für 360-Grad-Rundumblicke abzubilden. Um die nachgelagerten Algorithmen oder Assistenzsysteme testen zu können, lassen sich auch Eigenschaften der zu detektierenden Objekte wie Trans-parenz, Retroreflektivität, diffuse Streuung und Spiegelung modellieren.


Weitere Miniaturisierung bei ADAS-KameramodulenKompakte automotive-taugliche MOSFETsRohm Semiconductor bietet mit der RV4xxx-Serie MOSFETs mit den Maßen 1,6 mm × 1,6 mm. Die MOSFETs sind AEC-Q101-qualifiziert. Es gibt Versionen mit Einschaltwiderständen von typisch 75 bis 400 mΩ und Drain-Source-

Spannungen von 30 und 20 V. Der Drain-Strom beträgt 3,1 beziehungs-weise 2,0 A. Die Steuerspannung ist mit 4,0 und 2,5 V spezifiziert. Die proprietäre Gehäusetechnologie von Rohm ermöglicht die weitere Minia-turisierung von Komponenten, die hohe Qualitätsansprüche stellen. Zudem bietet die Wettable-Flank-

Technologie die für Fahrzeuganwendungen nötige Elektrodenhöhe von 130 µm. Das Ergebnis ist auch bei Produkten mit Bodenelektroden eine konstante Lotqualität, sodass automatische Inspektionsmaschinen die Löt-bedingungen nach der Bestückung einfach überprüfen können.


Standardisiertes FrameworkConnext DDS für autonome FahrzeugentwicklungRTI bietet mit Connext DDS ein standardisiertes Framework zur Unterstüt-zung der autonomen Fahrzeugentwicklung von der Forschung bis zur Pro-duktion. RTI Connect DDS kommt als primäres Konnektivitäts-Framework

für die Kommunikation im Auto zum Einsatz. Es erfüllt die Anforderungen an Latenz, Durchsatz und Skalierbar-keit selbst bei anspruchsvollsten An-wendung wie zum Beispiel bei ska-lierbarer Sensorfusion mit umfang-reichen QoS-Parametern, Peer-to-Peer-Konnektivität und effizientem Umgang mit großen Datenmengen.

Das Framework benötigt keine Server oder Broker und lässt sich dank ei-nes flexiblen, erweiterbaren Datenmodells einfach und anwendungsbezo-gen skalieren. Die Laufzeitbibliotheken stellen Entwicklern Publish/Subscribe-Kommunikations-APIs zur Verfügung, welche die Applikations-logik vereinfachen. Weiterhin bietet das Framework Interoperabilitäts-Support für verschiedene Plattformen und unterstützt Autosar und ROS2.


Automotive-Beschleunigungssensor Diebstahlsichere FunkschlüsselDer Beschleunigungssensor AIS2DW12 von ST Microelectronics verleiht den Funkschlüsseln von PKE-Systemen (Passive Keyless Entry) hohe Ro-bustheit und Diebstahlsicherheit bei geringem Stromverbrauch von 380

nA bei 1,6 Hz. Herkömmliche PKE-Funkschlüssel warten stän-dig auf einen „Entriegeln“-Be-fehl vom Fahrzeug. Diebe kön-nen so mittels einer Relay-Atta-cke einen Schlüssel dazu veran-lassen, einen Entriegelungsbe-

fehl zu senden. Verfügt der Funkschlüssel jedoch über einen zusätzlichen Beschleunigungssensor, ignoriert er die weitergeleiteten Übertragungen. Solange der Schlüssel nicht bewegt wird und sich außerhalb der Reichwei-te befindet, wird der Empfänger deaktiviert. Dank seiner Betriebsspan-nung von 1,8 V

DC lässt sich der Sensor von einer Lithiumzelle speisen. Er er-

zeugt ein digitales Ausgangssignal über einen Vollausschlagsbereich von bis zu 4 g.


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Impressum/Verzeichnisse


Analog Devices TitelseiteContinental Automotive 9DELO 37dSPACE 11ETAS 4. US

Gentex 35Konica Minolta 29Mahle 27Media-Manufaktur 51, BeilageMesse Berlin GmbH 13

MKU - Metrofunk 3. USNoffz 15Optimal+ 31Parasoft 15Schaeffler 7

secunet 43Silver Atena 17Softing 5Sonceboz 47Vector 2. US

2getthere 14AAM 12AKKA 12Alps Alpine 64Analog Devices 20, 56Aptiv 54Argo AI 8Argus 12, 48ARM 60Audi 36, 54Baidu 12BMW 20Borg Warner 18Bosch 6, 8, 13, 18, 28, 56B-Plus 52CAPL 12Cerence 12Comsol Multiphysics 10Continental 8, 12, 18Cypress Semiconductor 46Daimler 8, 12, 13, 20, 56

Daimler Trucks 12dSPACE 8, 10Easy-Mile 14EDAG 64Elektrobit 12Escrypt 36ETAS 8Faurecia 12Fluxunit 12Ford 8, 20Gentex 14Hitex 12Hochschule Luzern 12Infineon 12, 28, 32, 60Intel 60IPG Automotive 64Jaguar 12JLR 20Kugler Maag 6Light Field Lab 13Mahle 8, 12, 18

Marquardt 12Mathworks 62Microchip 44Microsoft 12Nexperia 12Nissan 56Nuance 12NXP 24, 28Onespin Solutions 28ON Semiconductor 8Optimal Plus 10Osram 60Parasoft 12Phoenix Testlab 10Q-Tronic 10Recogni 12Renesas 28Rohm 64RTI 64Ruhr Uni Bochum 60Rutronik 8

Samsung 56Schaeffler 12, 18ST Microelectronics 64Symeo 20Synopsys 10, 62Tesla 28Toyota 12TÜV SÜD 12Understand AI 8, 10Valeo 18Vector Informatik 40Visteon 56Vites co Technologies 13Volkswagen 8, 12Webasto 18Xain 32ZF 14, 18ZKW 12ZVEI 6

Adlkofer, Hans 32Almeida, Antonio 40Bapp, Falco K. 40Bornemann, Martin 54Ebner, André 54Glotter, Dan 10Grosse, Jörg 28Huhnke , Burkhard 62Jacobs, Chris 56

Kampmann, Stefan 60Keller, Uwe 56Kessler, Philipp 10Klein, Tobias 36Koller, Patrick 12Kriso, Stefan 6Lawande, Sachin 56Lederer, Dieter 66Liedtke, Thomas 6

Marchese, Sergio 28McAslan, Steve 24Mengler, Marc 10Metzker, Eduard 40Müller, Thomas M. 36Oberdorfer, Phillip 10Paar, Christof 60Palmer, Shalini 20Rudolph, Matthias 56

Schäfer, Christine 52Slack, Todd 44Stumpf, Frederic 36Tung, Jim 62Unseld, Markus 46Welker, Nada Lea 48Wolf, Andreas 13Yoshizawa, Takashi 56Zaeper, Klaus 52

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Chefredaktion: Dipl.-Ing. Alfred Vollmer (av) (v.i.S.d.P.) Tel: +49 (0) 8191 125-206, E-Mail: [email protected]

Redaktion: Dr.-Ing. Nicole Ahner (na) Tel: +49 (0) 8191 125-494, E-Mail: [email protected]. Hans Jaschinski (jj) Tel: +49 (0) 8191 125-830, E-Mail: [email protected]. Gunnar Knüpffer (gk) Tel: +49 (0) 8191 125-145, E-Mail: [email protected] Probst (prm) Tel: +49 (0) 8191 125-214, E-Mail: [email protected]é Oliver Klein (aok), Volontär Tel: +49 (0) 8191 125-403, E-Mail: [email protected] Mitarbeiter: Jens Wallmann (jwa)

Office Manager und Sonderdruckservice: Waltraud Müller, Tel: +49 (0) 8191 125-408, E-Mail: [email protected]

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VERLAG

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Verlagsleitung: Rainer Simon

Leitung Zentrale Herstellung: Hermann Weixler

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www.automobil-elektronik.dewww.all-electronics.deISSN 0939-532617. Jahrgang 2019

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Es war zum Haare-Raufen: Nichts funktionierte, und obendrein behauptete der Kunde, seine

Anforderungen seien nicht verstanden. Es ging um ein Testsystem für autono-mes Fahren, bei dem sich die Implemen-tierung der Algorithmik als bedeutend anspruchsvoller herausstellte als zu Pro-jektbeginn angenommen. Mittlerweile war der Kunde richtig sauer und drohte mit der Aufkündigung der Zusammen-arbeit.

Ein Turnaround musste her, und zwar schnell. Da auch in anderen Projekten die Gefahr bestand, ins Hintertreffen zu gera-ten, fasste sich der Engineering-Chef ein Herz und setze kurzfristig ein außeror-dentliches Review für alle größeren Pro-jekte an.

Doch leider hatte er die Rechnung ohne seinen Kollegen, den Projektdirektor, gemacht. Dieser fühlte sich ob des Vorpre-schens brüskiert und griff kurzerhand zum allerletzten Mittel: er drohte mit Kündi-gung, falls es bei dem Review bliebe. Die

Folgen: Absage, offener Konflikt, massive Irritation bei den Projekten und der Füh-rungsmannschaft.

Was unternehmerisch völlig richtig war, geriet zum Fiasko. Ja, es wäre ele-ganter gewesen, den Kollegen sofort mit einzubeziehen. Doch nein, es kann nicht sein, dass das Ego eines Einzelnen über das Wohl und Wehe wichtiger Projekte entscheidet. Gang und gäbe ist es den-noch, und das Umfeld schreckt meist davor zurück, solche Ego-Shooter in ihre Schranken zu verweisen. Sie scheinen wohlgelitten, trotz ihres unternehmerisch kontraproduktiven Verhaltens.

Ego über alles?Daher lohnt sich der Blick auf drei typische Verhaltensweisen, die darauf hindeuten und ein Gegensteuern brauchen.

• Drohen statt Unterstützen: „Ich bin wichtiger als die Sache“ ist die Aussage, die meist in Drohungen steckt. Damit wird das Klima sofort und nachhaltig vergiftet. Das ist ein nicht zu tolerierendes No-Go.

• Abwerten statt Lösen: „So geht es auf kei-nen Fall!“ Wie gut, dass einer den Mut hat, es auszusprechen – oder? Komischerwei-se bevorzugt in großen Runden und nach eigener Beteiligung bei der Vorbereitung. Das ist destruktive Doppelzüngigkeit.

• Abgrenzen statt Anpacken: „Ich weiß, wie es geht, doch ich packe nicht mit an.“ Es ist doch viel bequemer, nur die Richtung zu weisen, sich jedoch selbst herauszuhal-ten, denn schließlich müsste sonst geliefert werden. Das ist eine unangemessene Abgrenzung.

Es ist an der Zeit, Ego-Shootern Einhalt zu gebieten. Das muss explizit geschehen; das alleinige Ballen der Faust in der Hosentasche ist nutzlos. Ein guter Teil von ihnen dürfte belehrbar sein, beim anderen Teil ist die Frage nach der Zukunft zu stellen, denn „Destruktion by Ego“ ist untragbar. (av) ■

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