Verbundprojekt: MANNHEIM-CeCaS - Central Car Server-Supercomputing für Automotive - Die Supercomputing-Plattform für hochautomatisierte Fahrzeuge

Abstract

Das Forschungsprojekt CeCaS - Central Car Server verfolgt die Entwicklung eines zentralen, hochperformanten Fahrzeugrechners als Schlüsselkomponente zukünftiger zonaler E/E‑Architekturen. Ausgehend von der im Arbeitspaket AP1 erstellten Anforderungsspezifikation wurde in AP2 eine grundlegende Systempartitionierung erarbeitet, die in ein modulares Cartridge‑Konzept mündete. Parallel wurden im Verbund mit MLE und Fraunhofer IPMS neuartige Multi‑Gigabit‑High‑Speed‑Kommunikationslösungen entwickelt und in einem Demonstrator als Proof‑of‑Concept validiert. Ergänzend entstanden standardisierte Steckverbindungen zu Zonensteuergeräten sowie verschiedene Board‑to‑Board‑Ansätze für die interne Cartridge‑Kommunikation. In den Arbeitspaketen AP6.3 und AP6.4 wurden innovative Thermal‑Management‑Konzepte sowie Methoden zur Zuverlässigkeitsprognose elektronischer Verpackungen mittels FEM‑Simulationen erforscht. Zudem wurden drei unterschiedliche Hardwarebeschleuniger für KI‑ und Edge‑Computing‑Anwendungen entwickelt: ein sensornaher KI‑Beschleuniger (Bosch), ein adaptiver Hochleistungsbeschleuniger (KIT) und ein neuromorpher Event‑basierten Beschleuniger (IFX Dresden). AP7 ergänzte diese Arbeiten durch eine umfassende Entwicklungsumgebung für Embedded‑AI, bestehend aus Simulationsmodellen und einem Codegenerator zur Übersetzung von TensorFlow‑Modellen in C‑Code. Der Schwerpunkt lag zunächst auf der mechanischen, thermischen und elektrischen Ausgestaltung des Servers, der Definition der Kommunikationsarchitektur sowie der Integration eines kommerziellen FPGA‑Boards zur Realisierung eines offenen, fahrzeugtauglichen Demonstrators. In enger Zusammenarbeit mit AP9 wurden Funktions‑ und Lastdemonstratorfahrzeuge spezifiziert, Schnittstellen abgestimmt und Prototypen integriert. Bis zum Ende der Projektlaufzeit wurden sämtliche Konzepte – einschließlich Mainboard, CCU, High‑Speed‑Kommunikation, Thermal‑Management und Safety/Security‑Mechanismen – getestet, optimiert und in beiden Demonstratorfahrzeugen erfolgreich in Betrieb genommen. Das Projekt zeigt, dass ein modularer, skalierbarer Central Car Server technisch realisierbar ist und legt damit die Grundlage für zukünftige zonale Fahrzeugarchitekturen mit hoher Rechenleistung, sicherer Kommunikation und effizientem thermischen Design.