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Fahrdynamik-Software optimieren

KI-Algorithmen von ZF und Infineon

12. September 2024, 12:36 Uhr | Irina Hübner

Die Entwicklung und Implementierung der KI-Algorithmen erfolgte im Rahmen des Projekts EEmotion.

ZF und Infineon haben im Rahmen des Projekts EEmotion KI-Algorithmen für die Entwicklung und Steuerung von Fahrzeugsoftware entwickelt und implementiert. Die KI-Algorithmen steuern beim automatisierten Fahren alle Aktuatoren entsprechend der vorgegebenen Fahrtrajektorie und optimieren diese.

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Wenn Lastwagen im sogenannten Platooning auf der Autobahn automatisiert hintereinander unterwegs sind oder Autos automatisch die Spur wechseln, müssen alle Fahrzeugbewegungen ohne menschlichen Fahrer präzise und schnell berechnet und ausgeführt werden. Dank Software und KI-Algorithmen werden Antrieb, Bremsen, Vorder- und Hinterradlenkung sowie Dämpfungssysteme sicher gesteuert.

Je effizienter die KI-Algorithmen sind, desto besser lässt sich die Rechenleistung nutzen. Darum haben ZF und Infineon im Projekt EEmotion KI-Algorithmen für die Entwicklung und Steuerung von Fahrzeugsoftware entwickelt und in einem Versuchsfahrzeug getestet.

ZF-Software implementiert in Aurix-MCUs

ZF hat seine beiden bestehenden Softwarelösungen cubiX und Eco Control 4 ACC um KI-Algorithmen erweitert, die auf Infineons Mikrocontroller Aurix TC4x mit integrierter Parallel Processing Unit (PPU) implementiert wurden. Das Ergebnis: Die KI-Algorithmen werden effizienter und die Rechenleistung wird besser genutzt. Das wiederum führt zu einer besseren Fahrleistung und höherer Fahrsicherheit.

Im Vergleich zu konventionellen Ansätzen ohne KI konnten die beiden Unternehmen beweisen, dass ihre Lösung beispielsweise automatisierte Spurwechsel deutlich genauer durchführen kann. Außerdem wurde die Energieeffizienz von Fahrerassistenzsystemen wie der Adaptive Cruise Control gesteigert. Die bessere Fahrleistung zusammen mit geringerer Rechenleistung öffnen den Weg für kosteneffiziente Assistenzsysteme des Level 2+.

Softwaregesteuerte Fahrwerkskontrolle mit KI optimiert

Die Software cubiX von ZF ermöglicht die Steuerung aller Fahrwerkkomponenten von Pkw und Nutzfahrzeugen. Dies umfasst die Längs- und Querdynamik sowie die Vertikaldynamik des Fahrzeugs. Zudem wird der vorausschauende Abstandsregeltempomat Eco Control 4 ACC mit einem rechenintensiven Optimierungsalgorithmus und modellprädiktiver Regelung weiterentwickelt, um bis zu 8 Prozent mehr Reichweite im realen Fahrbetrieb zu erzielen.

Im Projekt EEmotion wurden auch KI-Algorithmen entwickelt, die schon während der Entwicklungsphase anknüpfen. So kann Fahrzeugsoftware effizienter gestaltet werden und schneller für die Kunden verfügbar gemacht werden. Die beschleunigte und KI-unterstützte Applizierung der Fahrzeugsoftware bietet den Fahrzeugherstellern klare Vorteile bei der Anpassung an verschiedene Fahrzeugmodelle.

Mikrocontroller von Infineon ermöglicht Nutzung der KI-Algorithmen

Schlanke, KI-basierte Algorithmen benötigen sehr viel Rechenpower; empfehlenswert ist es daher, diese in leistungsstarke Mikrocontroller wie den Aurix TC4x zu integrieren. Die Aurix-TC4x-Mikrocontroller von Infineon setzen die neuesten Trends in KI-Modellierung, Virtualisierung, Sicherheit, Cybersecurity und Netzwerkfunktionen um. Sie adressieren neue E/E-Architekturen und die nächste Generation von software-definierten Fahrzeugen. Ein wichtiger Teil des Aurix TC4x ist die Parallel Processing Unit (PPU), die dank ihrer schnellen und parallelen Datenverarbeitung rechenstarke KI-Anwendungen ermöglicht.

Schnellere und effizientere Produktentwicklung dank KI

»Das Förderprojekt EEmotion zeigt auf, dass unsere auf künstlicher Intelligenz basierenden Algorithmen unseren Kunden neuartige Vorteile verschaffen: Durch KI können Produkte mit neuen Funktionen ausgestattet sowie schneller und effizienter entwickelt werden«, sagt Torsten Gollewski, Leiter Forschung und Entwicklung bei ZF.

»Mit unseren weltweit führenden Halbleiterprodukten, Software und Dienstleistungen ermöglicht es Infineon Kunden, ihre eigenen KI-Anwendungen zu entwickeln«, ergänzt Peter Schiefer, Präsident der Automotive-Division von Infineon. »Unser Aurix TC4x eignet sich ideal für KI-Anwendungen im Auto. Er ermöglicht dank seiner Parallel Processing Unit die schnelle und parallele Verarbeitung von Daten, was für Künstliche Intelligenz unerlässlich ist und die nächsten Schritte beim automatisierten Fahren hin zum autonomen Fahren vereinfacht.«

Das Projekt EEmotion

Das Projekt EEmotion zielte darauf ab, ein Regelsystem für das automatisierte Fahren zu entwickeln, das auf KI-Algorithmen basiert und eine genauere Trajektorienregelung in verschiedenen Fahrsituationen gewährleistet. Die Durchführung des Projektes umfasste die Festlegung der Anforderungen an die KI-basierten Funktionen, die Entwicklung eines Gesamtkonzepts und entsprechender Hardware sowie die Entwicklung der Integration von KI in Regelungsarchitekturen für sicherheitskritische Anwendungen.

Daneben wurden Aspekte wie die Entwicklung sicherer KI-überwachter Kommunikation und die Untersuchung der simulativen Entwicklung und Validierung von Fahrdynamiksystemen berücksichtigt. Infineon fungierte als Verbundkoordinator für das Projekt mit einem Gesamtvolumen von 10,4 Millionen Euro, wovon 59 Prozent vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) kamen. Das Projekt lief von September 2021 bis August 2024 und umfasste Partnerschaften mit ZF Friedrichshafen, b-plus, Samoconsult, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen und Universität zu Lübeck.