Ezt a cikket a Telex és az autóMAGAZIN együttműködésének keretében olvashatják.
Amikor az autóipar átalakulásáról esik szó, többnyire a villanyautókra terelődik a szó. Sokakat érdekel, hogy milyen akkumulátorcellákat építenek az újabb típusokba, illetve az is, hogy mennyire gyorsan lehet azokat feltölteni. Mivel az utóbbi években Európában is látványossá vált a kínai gyártók térnyerése, egyre többször kerül szóba az is, hogy mennyire maradnak versenyképesek a német márkák. Ezzel párhuzamosan egy másik fontos változás is zajlik, amely jóval kisebb figyelmet kap. Ez pedig az átállás a szoftveralapú járművekre (Software-Defined Vehicle – SDV), valamint az autók ezzel együtt járó, teljesen újragondolt elektronikai felépítésére. Pontosan erre látunk példát az új Mercedes CLA-ban és BMW iX3-ban, gyártóik első, teljes egészében szoftveralapú modelljeiben.
Az SDV célja, hogy az autó teljes élettartama alatt naprakész maradjon, bármikor új biztonsági vagy kényelmi funkciókkal legyen bővíthető, és az utasokat minden kívánt információval, illetve szórakoztató tartalommal ellássa. Az ilyen funkciókért még évekkel az autó átvétele után is hajlandók fizetni a vásárlók, ahogy azt az SDV-úttörő Tesla is bizonyította.
A változás megértéséhez vessük össze az új megközelítést a hagyományos elektronikai felépítéssel, amelyet a gyártók a legtöbb új modelljükben ma is használnak!
A merev struktúrák vége
Az eddigi autókban számos különálló vezérlőegység közt oszlik meg a teljes számítási teljesítmény. A felső kategóriás modellekben akár 150 ilyen, speciális feladatokra optimalizált mikroszámítógép is működhet, amelyek jellemzően csak néhány funkcióért felelősek, például a klímaberendezést vezérlik, esetleg felügyelik a motor működését, vagy a biztonsági funkciókat irányítják.
A mikroszámítógépeket egy modellcsalád sorozatgyártásának megkezdésekor egyedileg fejlesztett szoftverrel látják el, és a beszállítóktól gyakran egy csomagként érkeznek az autógyártóhoz. Az utólagos funkcióbővítés gyakorlatilag kizárt, mivel ehhez új, az adott feladatra szabott programokkal ellátott hardvert is ki kellene fejleszteni. Bár a mobilinternet-kapcsolaton keresztüli szoftverfrissítések – azaz az „over the air” (OTA) megoldások – már eddig is lehetségesek voltak, ezek jellemzően csak korlátozott területekre terjedtek ki, például az infotainmentre, vagyis a szórakoztató és kommunikációs rendszerre ‒ a Mercedesnél ilyen az MBUX.
Az új Mercedes CLA-ban teljesen más megoldást találunk. Ebben mindössze négy nagy teljesítményű számítógép dolgozik, amelyek az összes járműfunkció vezérlését ellátják – magyarázta Magnus Östberg, a márka szoftverfejlesztési vezetője. A négy szuperagy felosztja a feladatokat, az úgynevezett doméneket. Az egyik kizárólag a vezetéstámogató rendszerekért felel, egy másik az infotainmentet irányítja, a harmadik a karosszéria- és kényelmi funkciókat vezérli, míg a negyedik minden, a hajtáslánccal és a töltéssel kapcsolatos feladatot ellát.
A nagy teljesítményű számítógépek ethernethálózaton keresztül kapcsolódnak egymáshoz, ami gyors adatcserét tesz lehetővé, ezért klasszikus vezérlőegységek már nincsenek az autóban. A CLA-ban az érzékelőkön kívül csupán aktuátorok találhatók, amelyek a szuperagyak utasításait hajtják végre fizikailag, például kinyitnak egy szelepet a klímaberendezésben, vagy elindítják valamelyik ablakemelő motorját. Az aktuátorok és a szenzorok bevált buszrendszereken, például CAN- vagy FlexRay-hálózaton keresztül csatlakoznak, mivel ezek rendkívül energiahatékonyak.
A négy fő számítógéphez egy kommunikációs modul is kapcsolódik, amely mobilinternetes kapcsolatot tart a Mercedes központi szervereivel. Így érkeznek meg az autóba a forgalmi információk, a zenei streamek és a szoftverfrissítések. A rendszer alapjául szolgáló intelligencia központosítása miatt a frissítések az autó összes funkciójára kiterjedhetnek. Mindezt a cég saját fejlesztésű, MB.OS elnevezésű operációs rendszere vezérli. Ez szigorúan véve egy szoftverplatform, amelyen belül klasszikus operációs rendszerek, például a QNX vagy a Linux is futnak.
Az új elektronikai architektúra további fontos jellemzője a hardver és a szoftver szétválasztása. A szuperagyakon különböző gyártók programjai futnak, ami lehetővé teszi, hogy az autókat az egyes piacok igényeihez igazítva, egyedileg konfigurált vezetéstámogató vagy infotainment szoftverrel lássák el, figyelembe véve az adott ország jogszabályi előírásait vagy a vásárlók ízlését. Különösen a kínai ügyfeleknek lényeges, hogy a beszállás után megszakítás nélkül használhassák megszokott alkalmazásaikat és szolgáltatásaikat, vagyis saját digitális ökoszisztémájukat.
A ChatGPT beköltözött az autóba
A BMW iX3 elektronikai felépítése nagyon hasonló a Mercedeséhez. Ebben is négy számítógép dolgozik, amelyek az infotainment, az automatizált vezetés, a menetdinamika, valamint az alapfunkciók doménje között osztják fel számítási kapacitásukat. Az alapfunkciókhoz tartozik minden, ami a hozzáféréssel, a klimatizálással, a komfortfunkciókkal, a világítással és hasonló rendszerekkel kapcsolatos. Összesen több mint száz funkcióról van szó, ötven csatlakoztatott érzékelő bevonásával. A négy számítógép együttes számítási teljesítménye körülbelül hússzorosa a hagyományos vezérlőegységek összteljesítményének. A Mercedeshez hasonlóan a BMW is saját operációs rendszert fejlesztett, az Android-alapú Operating System X-et.
A központosítás további előnyöket is hoz, amelyekre elsőre talán nem is gondolnánk. Az autó kábelkötegében például 600 méterrel rövidebb a vezetékek hossza, így 30 százalékkal könnyebb is a korábbi típusokban használt vezetékhálózatnál. A kábelköteg mindössze négy, teljes mértékben automatizált gyártásra alkalmas részkötegből áll. A 2021-es modellévi X5-höz viszonyítva a háromezred részére csökkent a lehetséges kábelezési variánsok száma az új BMW iX3-ban. A Mercedesszel ellentétben a BMW a négy fő számítógép alatti részegységeket is etherneten keresztül köti hálózatba, mégpedig egy új ethernetprotokoll segítségével, amely a BMW tájékoztatása szerint képes kiváltani a klasszikus buszrendszereket, például a CAN-t vagy a LIN-t.
Azzal, hogy a BMW SDV-re áll át, egy másik, régóta használt alkatrész, a hagyományos olvadóbiztosíték is eltűnik az autókból. Ebből korábban akár 150 darab is helyet kapott a biztosítéktáblán. Ezeket „okos e-biztosítékok” váltják fel, amelyek intelligensen szabályozzák az energiaelosztást az egyes összetevők között, és a jármű aktuális állapotától függően – például haladás, töltés vagy parkolás közben – lekapcsolják a nem szükséges fogyasztókat. Ennek köszönhetően az iX3 belső hálózatának energiaigénye húsz százalékkal kisebb a korábbi BMW-kénél.
Amennyiben egy gyártó valamennyi modellje ugyanarra a folyamatosan frissíthető szoftverplatformra épül, a funkciók fejlesztése leválik az adott modellcsalád gyártásának kezdetéről. Korábban, ha egy funkció nem készült el időre, utólag csak jelentős ráfordítással lehetett bevezetni. Ehhez ma már elegendő egy over-the-air frissítés.
Sok alkalmazás is profitál a számítógépek nagyobb számítási teljesítményéből, ami a vásárlók körében is nagyobb elfogadottságot eredményez. Ez nem merül ki abban, hogy az érintőképernyőn végzett műveletekre gyakorlatilag késleltetés nélkül reagál a rendszer. Jó példa erre a CLA hangasszisztense is. „Az ügyfelekkel végzett előzetes tesztek során a ChatGPT bevezetése hatszorosára növelte a használati arányt a korábbi hangvezérléshez képest” – mondta Magnus Östberg. A ChatGPT nemcsak jóval többet tud és ért a hagyományos hangvezérléseknél, de képes korábbi beszélgetésekre is visszautalni és háttér-információkat megjegyezni.
A leglátványosabban a menetdinamikát szabályozó rendszerekben mutatkoznak meg az előnyök. A BMW által Heart of Joynak keresztelt szuperagy lenyűgözően fogja össze az iX3 hajtását, a kormányzást és a fékrendszer működését, így az elérhető kanyarsebességek a fizikai terhelhetőség határán mozognak. Különböző gyártóktól származó vezérlőegységek sokszínű keverékével és az ebből adódó adatátviteli késleltetésekkel elképzelhetetlen lenne ilyen szabályozás. A Heart of Joy azt is lehetővé teszi, hogy úgy hangolják az autó viselkedését, hogy az útburkolat tapadási viszonyaitól függetlenül, valamint minden kerékmérettel és gumiabroncstípussal nagyjából azonos módon viselkedjen.
Elektronikus kormányzás a Boschtól
Azt, hogy mekkora szabadságot kínál a hangolás terén egy ilyen tervezési megközelítés, a Bosch egy átalakított Lexus RZ 450e példáján mutatta meg szerkesztőségünknek. Az autót a cég saját fejlesztésű Vehicle Motion System rendszerével szerelték fel. Ez a központi vezérlőegység egyszerre fér hozzá a fék, a kormányzás, a hajtás és a futómű aktuátoraihoz, és a Bosch boxbergi tesztpályáján tartott tesztvezetésén a Lexus egyetlen gombnyomásra volt képes kényelmes, lágy rugózású cruiserként viselkedni, majd éles reakciójú sportmodellé változni, amely határozottan fordul be, és nagy lelkesedéssel veti bele magát a legszűkebb kanyarokba is.
A hangolási lehetőségek tovább bővülnek, ha a kormányzásnál Steer-by-Wire rendszer is megjelenik, vagyis a kormánykerék és az első kerekek között nincs mechanikus kapcsolat. A kormányparancsokat a kormánykeréknél elhelyezett szenzorok érzékelik, majd adatvezetéken keresztül továbbítják a kormánymű aktuátorához.
Ennek működését egy szintén a Bosch által átalakított Mercedes EQS-ben próbálhattuk ki. Lenyűgöző volt, mennyire szabadon lehetett változtatni a kormányáttételt, manőverezéskor az extrém közvetlentől egészen a nagyobb tempónál kényelmesen nyugodt beállításig – és mindezt kizárólag szoftveresen. A kormányparancsok továbbítása a kormánykeréknél lévő szenzortól egészen a fogaslécen történő végrehajtásig olyan gyors, hogy a vezető késedelemmentesnek érezheti.
A kormánykerékhez is kapcsolódik egy aktuátor, ez felel a kormányérzet kialakításáért. Így tudja a kormány továbbadni a visszajelzéseket az útfelületről. Ennek során a nyomvályúk vagy a kátyúk okozta hatások a gyártó elképzeléseinek megfelelően teljes mértékben kiszűrhetők, csillapíthatók vagy akár felerősíthetők. Ez utóbbit azért, hogy a sportos vezetési élményt kereső vásárlók különösen informatív kormányzást kapjanak.
Míg a hagyományos menetstabilizáló rendszerek (ESP) a határhelyzetekben finoman adagolt fékbeavatkozásokkal igyekeznek a kívánt nyomon tartani az autót, a Steer-by-Wire ugyanezt aktív ellenkormányzással is elérheti. Magas fokon automatizált vezetés esetén a kormánykerék akár a műszerfalba süllyeszthető, így a vezető, aki ilyenkor utassá válik, több helyet kap maga körül. A Mercedes idén kezdi meg a Steer-by-Wire sorozatgyártását, ám egyelőre nem ismert, hogy pontosan mely modellben, illetve az sem, hogy a rendszerben rejlő lehetőségek mindegyike azonnal elérhető lesz-e, mert ezeket nem árulja el a gyártó. Az azonban már most egyértelmű, hogy a szoftveralapú szemlélet alapjaiban változtatja meg az autóépítés módját, és nem csak a villanyautókét.
