Flexible Modelle und innovative Algorithmen für den Entwurf von komplexen Bordnetzen im Automobil; des Projekts unter der Richtlinie zur Förderung von Forschung zur "Elektronik und Softwareentwicklungsmethoden für die Digitalisierung der Automobilität (MANNHEIM)"; Integrale agile E/E-Entwicklung für fusionierte und standardisierte Energie- und Datenbordnetze - KI4BoardNet"

Abstract

Im Teilvorhaben "Flexible Modelle und innovative Algorithmen für den Entwurf von komplexen Bordnetzen im Automobil" der TU Dresden wurden Methoden zur automatischen Erzeugung, Optimierung und zum Vergleich von Zonenarchitekturen für Fahrzeugbordnetze entwickelt. Ziel ist es, den Einfluss von Architekturentscheidungen auf den Kabelbaum frühzeitig bewerten zu können. Die zonale Partitionierung (basierend auf dem p-Median-Problem als ILP) erzeugt optimale Zoneneinteilung und Platzierung der Zonencontroller. Die anschließende Verdrahtung (Mehrgüterfluss als ILP) erzeugt den Kabelbaum unter Berücksichtigung von Kapazitätsgrenzen. Beide Schritte sind im prototypischen Werkzeug ARANEA integriert, das industrielle Formate (KBL, STL) sowie OpenBoardNet-Daten importiert. Die Auswertung zeigt: Mit steigender Zonenzahl sinken Gesamtkabellänge, Kabelgewicht und -kosten, während die Kosten für Zonencontroller steigen. Die optimale Zonenzahl ist anwendungsabhängig. Das Werkzeug ermöglicht einen schnellen Architekturvergleich und unterstützt die Entwicklung zukünftiger Bordnetze. In the subproject "Flexible Models and Innovative Algorithms for the Design of Complex Automotive On-Board Networks" at TU Dresden, methods for the automated generation, optimization and comparison of zonal architectures for vehicle electrical systems were developed. The aim is to evaluate the impact of architectural decisions on the wiring harness at an early stage. Zonal partitioning (based on the p-median problem as an ILP) generates optimal zone assignment and placement of zone controllers. Subsequent routing (multi-commodity flow as an ILP) creates the wiring harness while respecting capacity constraints. Both steps are integrated into the prototypical tool ARANEA, which imports industrial formats (KBL, STL) as well as OpenBoardNet data. Evaluation shows that with an increasing number of zones, total wiring length, cable weight and costs decrease, while zone controller costs increase. The optimal number of zones depends on the specific application. The tool enables rapid architectural comparison and supports the development of future vehicle electrical systems.