Les véhicules définis par logiciel nécessitent un système d’exploitation automobile

Les véhicules définis par logiciel (SDV) disposent d’une plate-forme flexible qui permet aux fournisseurs de fournir des véhicules avec différentes caractéristiques ainsi que de fournir des mises à jour pour améliorer les performances et la sécurité. Ainsi, une telle plate-forme matérielle peut prendre en charge différentes exigences et services en fonction du logiciel installé et activé sur la plate-forme.

SDV augmente la complexité des conceptions automobiles en raison de la nature du système qui comprend plus d’applications. En règle générale, le logiciel fonctionne sur des processeurs de système sur puce (SoC) et plusieurs unités de commande de moteur (ECU) augmentent encore la complexité du système. Une grande partie de ces logiciels doit répondre à des normes strictes telles que ISO 26262, ASIL B et ASIL D. Cela inclut le système d’exploitation.

J’ai discuté avec le Dr Moritz Neukichner, responsable de l’architecture logicielle chez Électrobitpour obtenir plus d’informations sur les SDV qui utilisent un système d’exploitation de qualité automobile.

Avant d’aborder le système d’exploitation automobile, nous avons beaucoup entendu parler des véhicules définis par logiciel. Comment définissez-vous le terme ?

Dans le passé, il s’agissait peut-être simplement d’avoir des fonctions qui dépendent fortement du logiciel dans un véhicule. Aujourd’hui, la définition est claire : c’est un véhicule dans lequel vous pouvez modifier ou mettre à jour les caractéristiques et fonctionnalités en mettant à jour son logiciel. Les changements technologiques, y compris les processeurs hautes performances, les capacités de cybersécurité avancées et la connectivité cloud, rendent cela possible.

Nous avons également entendu parler des constructeurs automobiles et de leurs systèmes d’exploitation automobiles, comme VW.OS et MB.OS. En quoi diffèrent-ils des systèmes d’exploitation Linux et Android ou d’un système d’exploitation en temps réel comme QNX ? Comment travaillent-ils?

Le système d’exploitation automobile dont nous parlons est différent d’Android Automotive ou du système d’exploitation Blackberry QNX que vous connaissez peut-être. Ce n’est pas seulement un système d’exploitation. Un système d’exploitation automobile est la plate-forme logicielle harmonisée qui contrôlera tous les systèmes des véhicules de nouvelle génération d’un constructeur automobile.

Les véhicules définis par logiciel nécessitent une refonte complète de leurs fondements logiciels-matériels. Nous constatons une réduction du nombre d’ECU au profit de contrôleurs moins nombreux et plus puissants. De plus, chaque constructeur automobile crée une plate-forme logicielle standard pour ses SDV – son “Automotive OS” – afin de gérer de manière centralisée le logiciel d’un véhicule. Cette approche standardisée/réutilisable représente une avancée significative pour l’industrie et permettra aux constructeurs automobiles de commercialiser plus rapidement des fonctionnalités logicielles plus complexes, même pour des véhicules déjà vendus.

Pour le dire dans les termes les plus simples, le système d’exploitation automobile résume le réseau complexe d’ECU du véhicule en un seul appareil qui peut ensuite être géré, supervisé et mis à jour comme une seule entité. L’objectif est de découpler les cycles de vie des fonctions logicielles et du véhicule, permettant ainsi ce que nous appelons un « véhicule défini par logiciel ».

Pourquoi un système d’exploitation automobile ? Quelle fonction remplit-il ?

Traditionnellement, le logiciel faisait partie d’un ECU qui était conçu pour répondre à un ensemble spécifique de fonctionnalités pour un véhicule, par exemple l’infodivertissement ou les vitres électriques/verrouillage des portes. Cependant, à mesure que la pertinence des logiciels augmentait, les parties logicielles communes de ces ECU ont été normalisées pour permettre la réutilisation et l’harmonisation des concepts et de la sémantique du système. Des normes, telles que OSEK et AUTOSAR, ont émergé pour permettre des degrés plus élevés d’intégration et de réutilisation des logiciels entre différents OEM.

Malgré cette normalisation, chaque ECU est toujours sourcé et construit individuellement. En conséquence, il existe une variété d’implémentations de middleware et de concepts utilisés dans différents domaines de fonction au sein d’un même véhicule. Ce concept devient limitant à mesure que le degré d’intégration logicielle, les interdépendances entre les fonctions et le nombre de mises à jour augmentent. Pour résoudre ces problèmes, des concepts architecturaux, tels que la communication orientée services et la technologie de virtualisation, ont été introduits. Cependant, les gains de productivité requis ne sont pas encore réalisés.

Le système d’exploitation automobile vise à éliminer les variantes de la technologie middleware sur différents calculateurs. Autrement dit, utiliser la même implémentation et harmoniser les concepts et la sémantique du système au niveau du véhicule, ce qui se traduit par une abstraction de véhicule harmonisée pour une plate-forme de véhicule donnée.

Quel logiciel spécifique se trouve dans le système d’exploitation typique du constructeur automobile ?

L’architecture de haut niveau du système d’exploitation automobile comprend quatre couches : la couche logicielle principale, la couche middleware, la couche de services de plate-forme et la couche d’applications. La couche logicielle principale comprend les logiciels dépendant du matériel, tels que les systèmes d’exploitation et la technologie de virtualisation. La couche middleware gère le logiciel d’application et son cycle de vie sur un ECU ou une partition. La couche de services de plate-forme amène le plan de contrôle de la plate-forme logicielle à un niveau à l’échelle du véhicule. Et la couche des applications est l’endroit où les applications sont exécutées.

L’harmonisation de ces couches pour une plate-forme de véhicule complète offre des avantages significatifs en termes d’efficacité de développement, de mises à jour logicielles et de maintenance logicielle. La clé est d’éliminer les variantes de la technologie middleware sur différents ECU, d’éliminer les variantes spécifiques au domaine et d’harmoniser les concepts et la sémantique du système au niveau du véhicule. Ce logiciel embarqué est complété par un CI/CD basé sur le cloud et un cadre de simulation et de validation pour permettre l’évolutivité des processus de développement logiciel entre les parties prenantes.

Quelle partie de ce logiciel Elektrobit fournit-il ? Quels produits logiciels ?

Nous fournissons une large gamme de logiciels et de services d’ingénierie qui peuvent aider à réduire la charge des constructeurs automobiles lorsqu’ils s’attaquent à leurs systèmes d’exploitation automobiles.

Nos produits phares comprennent les gammes EB tresos et EB corbos, qui constituent la base du système d’exploitation automobile, ainsi que notre logiciel de sécurité, EB zentur, et notre logiciel de gestion de réseau, EB zoneo. Notre logiciel prend en charge à la fois Classic AUTOSAR et Adaptive AUTOSAR, des normes pour les architectures E/E que de nombreux constructeurs automobiles adoptent. Elektrobit est un membre fondateur du consortium AUTOSAR et possède une expertise approfondie dans le développement et la mise en œuvre.

Nous avons également annoncé récemment une version open-source d’EB corbos : EB corbos Linux—construit sur Ubuntu, basé sur l’intérêt de nos clients pour les options open-source. En plus de cela, nous proposons EB cadian pour les mises à jour OTA plus Argus IDPS (Argus étant notre filiale de logiciels de sécurité).

Nous continuerons à développer et à affiner des produits pour le système d’exploitation automobile, ainsi qu’à collaborer avec des partenaires sur de nouvelles offres à valeur ajoutée.

Avec quels équipementiers Elektrobit travaille-t-il pour activer ses systèmes d’exploitation automobiles ?

Nous travaillons avec un certain nombre de constructeurs automobiles, à la fois des constructeurs automobiles établis et certains qui sont nouveaux dans le secteur. L’un que nous avons récemment annoncé publiquement est JLR, qui travaille avec Elektrobit pour activer son architecture électrique EVA Continuum de nouvelle génération. La nouvelle architecture sera intégrée à la gamme complète de véhicules JLR à partir de 2024.

JLR a sélectionné Elektrobit dans le cadre de son initiative visant à favoriser la standardisation et la prévisibilité de la plate-forme logicielle de la nouvelle architecture, ce qui lui permettra de commercialiser rapidement et efficacement de nouveaux véhicules. Grâce aux logiciels et aux services d’ingénierie d’Elektrobit, JLR a pu accélérer la production de véhicules électriques et d’autres voitures de nouvelle génération.

Les logiciels et solutions Elektrobit ont permis à JLR de développer plus facilement des calculateurs, réduisant à la fois le temps de développement de nouvelles fonctionnalités innovantes et les coûts cachés, sans compromettre la qualité, la sûreté et la sécurité.

Il semble y avoir beaucoup de défis pour les OEM ces jours-ci concernant la transition vers le logiciel. Quels sont les problèmes ?

Les problèmes dépendent de l’OEM. Certains traitent de questions technologiques, d’autres de questions organisationnelles. D’un point de vue technologique, l’un des défis est que nous examinons un paysage largement fragmenté, avec de nombreux fournisseurs différents.

L’une des promesses des SDV est la réduction du temps de mise sur le marché. Par conséquent, chaque constructeur automobile cherche des moyens de rationaliser et d’accélérer l’approvisionnement, le développement et l’intégration pour passer plus rapidement à la production. C’est là que la virtualisation est importante. Ainsi que la collaboration. Nouveaux types de pratiques de développement.

Dans certaines entreprises, les enjeux sont plus organisationnels que techniques. Les constructeurs automobiles fonctionnent de manière cloisonnée depuis des décennies, chaque ECU provenant d’un fournisseur différent. Ils repensent tout. Ils recherchent l’architecture over-the-air orientée services et les moyens de minimiser ou d’éliminer totalement les tests et la qualification répétitifs.

Quelle est l’importance des partenariats et de la collaboration ?

Les partenariats et la collaboration sont extrêmement importants, et nous voyons cela augmenter.

Nous pensons qu’il est avantageux de tirer parti de frameworks tels que SOAFEE, Eclipse SDV, ainsi que d’adopter l’open source pour accélérer l’innovation. Nous contribuons activement à ces projets et nos produits comme EB Linux ou EB hyperviseur sont basés sur l’open source.

Cependant, alors que la plupart de nos clients adoptent également des cadres, des normes et davantage de collaboration, ils le font en créant leurs propres systèmes d’exploitation automobiles. Ces plates-formes sont construites sur des solutions et des normes établies comme AUTOSAR. Et pour cela, beaucoup se tournent vers des experts comme Elektrobit pour fournir l’expertise (nous travaillons avec AUTOSAR depuis sa création) et les composants logiciels pour ceux-ci.

Comment les différents types de constructeurs automobiles (équipementiers établis ou nouveaux venus) abordent-ils le développement du SDV ?

De toute évidence, les équipementiers établis repensent tout, c’est donc à la fois un défi technologique et organisationnel.

Les entreprises technologiques qui se lancent dans le secteur automobile et les startups ont leurs propres défis. Ils se tournent également vers Elektrobit pour l’expertise. Notre collaboration de plusieurs années avec Sony… et maintenant Sony Honda Mobility (SHM) est un exemple d’un excellent partenariat pour construire un véhicule défini par logiciel de nouvelle génération.

Elektrobit a créé l’architecture logicielle innovante du prototype SHM AFEELA, permettant à SHM de tirer parti de l’ensemble de l’écosystème Sony pour créer un nouveau niveau d’expérience utilisateur. Elektrobit a développé le système de cockpit, y compris le logiciel pour les processeurs de calcul haute performance (HPC) de Qualcomm et la pile logicielle jusqu’à la conception UX alimentant tous les écrans du cockpit.

En outre, Elektrobit a fourni des services d’intégration pour le système de cockpit englobant tous les composants logiciels et matériels et les applications de Sony et de ses partenaires.