Pkw-OS: Was Betriebssysteme im Auto machen

Jeder Computer, jedes Smartphone hat ein eigenes Betriebssystem. Damit lassen sich Rechenoperationen ausführen, Programme starten, Apps überhaupt benutzen. Aber auch in Autos arbeiten im Prinzip seit den ersten Steuergeräten Anfang der 1970er-Jahre Computer.

Mehr Komfort- und Sicherheitsfunktionen führten zu immer mehr Steuergeräten. Seit Einführung des sogenannten CAN-Bus-Systems Anfang der 1990er-Jahre lassen sich die Steuergeräte miteinander vernetzen. CAN steht für Controller Area Network.

Damals war die Mercedes S-Klasse W140 das erste Auto mit CAN-Bus. Heute stecken in Kompaktwagen je nach Ausstattung zwischen 30 bis 50 vernetzte Computer, bei Oberklasse-Fahrzeugen zwischen 70 und mehr als 100.

Ein Bus, der verbindet Toralf Trautmann, Physiker und Professor für Kfz-Mechatronik an der HTW Dresden, erklärt die Vorteile verbundener Systeme: «Zusatzfunktionen können einfach integriert werden, was Variantenvielfalt und Kombinationsmöglichkeiten gestattet», sagt er.

Alle Komponenten liegen ab Werk im Auto und können, müssen aber nicht alle sofort freigeschaltet werden. Immer mehr Hersteller verkaufen zusätzliche Funktionen einzeln und im Nachhinein an die Besitzerinnen und Besitzer der Fahrzeuge, auch und insbesondere bei E-Autos.

Mit zukaufbaren Angeboten wie schlüssellosem Zugang, Ferndiagnose oder Batterie-Vorwärmung für E-Autos setzen Hersteller vermehrt auf digitale Ökosysteme - und auf Kooperationen. Volvo und Polestar etwa gehörten zu den ersten Herstellern, die Googles Android-Variante Android Automotive an die Infotainment-Systeme ihrer Fahrzeuge anpassten.

Eigenentwicklungen sind sehr teuer Und Mercedes-Fahrzeuge navigieren in Europa und Nordamerika künftig mit Google Maps. Kombiniert mit den Fahrdaten des Autos bringe das ein präzises Reichweitenmanagement für Elektrofahrzeuge, sagt Magnus Östberg, Chef-Softwareentwickler bei Mercedes-Benz. Auch Videokonferenzen und Youtube-Videos kämen so aufs Auto-Display.

Wie kommt es zu diesen Kooperationen? «Ein ausgereiftes Entertainmentsystem zu entwickeln, ist sehr teuer», erklärt Peter Fintl, Leiter Technologie und Innovation bei der Technologieberatung Capgemini Engineering. «Es kostet mindestens einen mittleren zweistelligen Millionenbetrag, kann aber auch rasch dreistellig werden.» Autohersteller hätten gelernt, dass «sie bei verschiedenen Funktionen besser zukaufen als selbst entwickeln.»

Der Wechsel auf Betriebssysteme soll die Elektronikarchitektur von Fahrzeugen vereinfachen und die Entwicklungszyklen beschleunigen. Digitale Anwendungen arbeiten schneller, verbrauchen weniger Strom, sollen sicherer und leichter aktuell zu halten sein.

Die neuen Chips sprechen eine Sprache Das ist wichtig vor allem bei Assistenzsystemen und automatisiertem Fahren. Eine einheitliche Programmiersprache der neuen Chips erleichtert Updates über die Internetverbindungen der Autos, sogenannte Over-the-air-Updates (OTA).

Beim Mercedes-Benz-Betriebssystem «MB.OS» lösen vier über Ethernet verbundene, OTA-fähige Zentralrechner die bislang 100 und mehr üblichen Steuergeräte ab. «MB.OS» soll Kosten bei Entwicklung und Produktion reduzieren sowie neue, vernetzte Assistenzsysteme ermöglichen. Linux dient wie bei Tesla oder BMW als Basis von «MB.OS», das in zwei Jahren in eine neue Fahrzeug-Plattform integriert werden soll.

«Die Komplexität nimmt zwar nicht ab, dafür aber der Aufwand an Hardware. Das Gewicht der eingesetzten Steuergeräte und Kabel sinkt, ebenso die Kosten der Montage in der Produktion», sagt Professor Trautmann. Dazu verringere sich die Übertragungszeit, und die Latenzzeit zwischen den Steuergeräten falle weg. Das sei wichtig beim automatisierten Fahren, wo jede Millisekunde Reaktionszeit zähle.

Sicherheit steht an erster Stelle Überträgt ein älteres CAN-Bus-System Informationen mit 8 Megabit pro Sekunde (MBit/s), schafft der aktuelle Standard Automotive Ethernet 100 MBit/s. «Der Trend geht hin zu weniger Steuergeräten mit mehreren integrierten Prozessoren, die leistungsfähiger sind», sagt Prof. Trautmann. «Die Sicherheit steht bei neuen Funktionen für europäische Hersteller an oberster Stelle, daher dauert die Entwicklung lange.» Allerdings würden Kooperationen den Prozess beschleunigen.

Mit einem Betriebssystem denken die Hersteller das Auto neu. Digitale Funktionen seien genauso wichtig wie Antrieb oder Fahrdaten, sagt Magnus Östberg von Mercedes-Benz. «Kunden verlangen im Auto einen ähnlichen digitalen Nutzen wie von einem Smartphone.»

Peter Fintl sieht als Treiber für den Wandel unter anderem die stärkere Vernetzung der Steuergeräte untereinander. Das erhöhe die Entwicklungsgeschwindigkeit und erlaube eine Vielzahl an Funktionen.

Updates werden auch bei Autos Alltag «Damit lassen sich künftig wie bei einem Smartphone neue Apps für Komfortfunktionen nachladen sowie die Software für Fahrsysteme aktualisieren», erklärt Fintl. «Dass Autos relativ unkompliziert mit Funktionen nachgerüstet werden können, war vor ein paar Jahren noch undenkbar.

Mögliche Sorgen, dass Internetkonzerne wie Apple, Google und Co. so mehr Kontrolle übers Auto gewinnen könnten, hält Matthias Kempf von der Beratungsgesellschaft Berylls Strategy Advisors für unbegründet. Tech-Unternehmen wollten keine Autos bauen, sondern ihre Dienstleistungen verkaufen, meint Kempf.

Das könnten neben Entertainment oder Navigation auch Cloud-Lösungen sein, so Kempf weiter. In jedem Fall versuchten die Tech-Riesen, Fahrzeug-Schnittstellen mit direktem Kontakt zur Fahrerin oder zum Fahrer immer stärker mit eigenen Anwendungen zu besetzen.

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