Abo
  • IT-Karriere:

Wasserkühlung erforderlich: Leistungshunger von Auto-Rechnern soll stark steigen

Entwickler erwarten einen deutlich höheren Leistungsbedarf für die Prozessoren autonomer Autos. Doch nicht nur die erforderliche Kühlung, auch der Energiehunger könnte zum Problem werden.

Artikel von veröffentlicht am
Der Leistungshunger der Steuergeräte bringt Probleme mit sich.
Der Leistungshunger der Steuergeräte bringt Probleme mit sich. (Bild: Pixabay)

Die künftigen Steuergeräte für selbstfahrende Autos haben nach Ansicht von Entwicklern einen deutlich höheren Strombedarf als die bisherigen Chips. Während heutige Controller 35 bis 40 Watt benötigten, könnten die Steuergeräte in einigen Jahren "im Bereich von 250 Watt und 800 Watt Verlustleistung liegen", sagte Chefingenieur Rainer Denkelmann vom Automobilzulieferer Aptiv (früher Delphi) auf einer VDI-Tagung in München. In Kombination mit Nebenrechnern, Sensoren und Stromversorgung komme man "relativ schnell auf eine Leistung von zwei Kilowatt für ein solches System", sagte Denkelmann. Das erfordere etwa zwei Liter zusätzlichen Treibstoff pro 100 Kilometer oder reduziere die Reichweite von Elektroautos.

Inhalt:
  1. Wasserkühlung erforderlich: Leistungshunger von Auto-Rechnern soll stark steigen
  2. Autonomes Fahren verliert an Effizienz

Der stark steigende Leistungsbedarf des Steuersystems hat nach Darstellung von Aptiv seinen Grund in der erforderlichen Rechenleistung und den höheren Sicherheitsanforderungen beim autonomen Fahren. So müsse das Steuerungssystem über eine Ausfallsicherheit nach der höchsten Stufe ASIL D verfügen (ASIL = Automotive Safety Integrity Level). Das setze beispielsweise eine redundante Systemarchitektur mit parallelen Zentralrechnern und zusätzlichen Prozessoren für Sicherheit und Bilderkennung voraus.

Sensoren sollen "dümmer" werden

Der Sicherheitscontroller vergleiche dabei permanent die Ergebnisse von zwei Rechenpfaden, die jederzeit das gleiche Ergebnis liefern müssten. Da bei unterschiedlichen Ergebnissen in einem der beide Pfade ein Fehler vorliege, müsse in einem solchen Notfall ein drittes System das Auto noch in einen sicheren Zustand überführen können. Zudem reichten die Hardware-Fortschritte nach Moore's Law nicht aus, um den erforderlichen Zuwachs an Rechenleistung zu garantieren. Daher seien mehr parallele Chips erforderlich.

  • Das autonome Fahren erfordert laut Aptiv ein komplexes System aus Sensoren und zentralen Steuergeräten. (Grafik: Aptiv)
  • Die Sicherheitsanforderungen nach ASIL D machen Doppelsysteme und ein Notfallsystem erforderlich. (Grafik: Aptiv)
  • Die benötigte Rechenleistung steigt stark an und muss von zusätzlichen Prozessoren geliefert werden. (Grafik: Aptiv)
  • Von derzeit 35 Watt pro Steuergerät steigt die Leistung in den kommenden Jahren auf bis zu 800 Watt. (Grafik: Aptiv)
  • Die hohe Verlustwärme lässt sich nur mit Hilfe von Flüssigkeiten abführen. (Grafik: Aptiv)
  • Dazu entwickelt Aptiv bereits spezielle Kühlkörper. (Grafik: Aptiv)
Das autonome Fahren erfordert laut Aptiv ein komplexes System aus Sensoren und zentralen Steuergeräten. (Grafik: Aptiv)

Darüber hinaus wollen die Entwickler laut Denkelmann künftig wieder mehr Rechenleistung im Steuergerät ansiedeln, um die Auswertung der Sensordaten aus den Sensoren selbst in das Steuergerät verlagern zu können. Vor allem Radare und Lidare würden dadurch "dümmer als am Anfang", sagte der Chefingenieur. Das hänge damit zusammen, dass es für die sogenannte Sensordatenfusion besser sei, wenn die Daten noch nicht zu stark von den Sensoren selbst ausgewertet würden. Allerdings werde die Rechenleistung künftig noch nicht ausreichen, um beispielsweise direkt die Punktewolken aus den einzelnen Lidaren zu verarbeiten. Aptiv geht allerdings davon aus, dass die Bussysteme künftig auf zehn Gigabit pro Sekunde ausgelegt werden.

Wasserkühlung erforderlich

Stellenmarkt
  1. CPA Software Consult GmbH, Langenfeld
  2. RSG Group GmbH, Berlin

Auch wenn die Leistungsangaben aus einem frühen Entwicklungs- und Forschungsstadium stammten, hält Denkelmann sie durchaus für realistisch. Was die Aptiv-Entwickler vor drei, vier Jahren zum Leistungsbedarf gesagt hätten, "hat leider gestimmt". Diese hätten schon damals darauf hingewiesen, dass "viel mehr Rechenleistung als erwartet" benötigt würde, während man selbst noch "viel optimistischer" gewesen sei. Das gelte vor allem für das urbane Fahren.

Der Leistungshunger der Steuergeräte bringt allerdings weitere Probleme mit sich. "Der nächste Schritt ist ganz klar: Ich brauche Wasserkühlung", sagte Denkelmann. Auch wenn mit sogenannten Latentwärmespeichern (Phase Change Material) eine bessere Kühlung als mit Wärmeleitmaterialien (Thermal Interface Material) erzielt werden könne, sei das nicht mehr ausreichend. Bei einer maximalen Umgebungstemperatur von 85 Grad Celsius und einer maximalen Sperrschichttemperatur von 105 Grad Celsius müsse das thermische Management "sehr gut funktionieren", sagte Denkelmann. Schon beim Design müsse daher das Kühlproblem berücksichtigt werden. Aptiv entwickele dazu spezielle Kühlkörper (Cold Plate) mit inneren Strukturen, die einen besonders hohen Wärmeaustausch ermöglichen sollen.

Autonomes Fahren verliert an Effizienz 
  1. 1
  2. 2
  3.  


Anzeige
Top-Angebote
  1. (u. a. Corsair K70 RGB MK.2 Tastatur für 119,99€, Elgato Stream Deck mini für 74,99€, Corsair...
  2. 199,90€
  3. (u. a. PS4 Slim 500 GB inkl. 2 Controller & Fortnite Neo Versa Bundle für 249,99€, PS4 500 GB...
  4. 89,99€ (Release 24. September)

t0ncul 18. Mai 2019

Erstmal alternative Antriebe und deren Auftankung/Aufladung als Konkurrenz zu heutigen...

Lebenszeitverme... 14. Mai 2019

Wenn man bedenkt, dass ein Stromer schon merklich weniger weit kommt, wenn man beim...

marcel151 13. Mai 2019

Bei den Taxifahrern und Sehbehinderten bin ich ja noch bei dir. Aber warum soll es auf...

marcel151 13. Mai 2019

Solange man keine Sensoren auf dem Dach haben möchte die in alle Richtungen schauen...

Herr_Be 13. Mai 2019

Quatsch, das ist alles bereits in den Abopreisen enthalten! Wer braucht schon ein...


Folgen Sie uns
       


Xiaomi Mi 9T Pro - Fazit

Das Mi 9T Pro von Xiaomi ist eines der ersten Smartphones, das der chinesische Hersteller offiziell in Deutschland anbietet. Im Test überzeugt das Gerät durch sehr gute Hardware zu einem verhältnismäßig geringen Preis.

Xiaomi Mi 9T Pro - Fazit Video aufrufen
HP Pavilion Gaming 15 im Test: Günstig gut gamen
HP Pavilion Gaming 15 im Test
Günstig gut gamen

Mit dem Pavilion Gaming 15 bietet HP für 1.000 Euro ein Spiele-Notebook an, das für aktuelle Titel genügend 1080p-Leistung hat. Auch Bildschirm und Ports taugen, dafür nervt uns die voreingestellte 30-fps-Akku-Drossel.
Ein Test von Marc Sauter

  1. Gaming-Notebooks Asus ROG mit Core i9 und fixen oder farbstarken Displays

Ryzen 7 3800X im Test: Der schluckt zu viel
Ryzen 7 3800X im Test
"Der schluckt zu viel"

Minimal mehr Takt, vor allem aber ein höheres Power-Budget für gestiegene Frequenzen unter Last: Das war unsere Vorstellung vor dem Test des Ryzen 7 3800X. Doch die Achtkern-CPU überrascht negativ, weil AMD es beim günstigeren 3700X bereits ziemlich gut meinte.
Ein Test von Marc Sauter

  1. 16-Kern-CPU Ryzen 9 3950X erscheint mit Threadripper v3 im November
  2. Epyc 7H12 & Ryzen 5 3500X AMD bringt 280-Watt-CPU und plant günstigen Sechskerner
  3. Agesa 1003abba Microcode-Update taktet Ryzen 3000 um 50 MHz höher

MINT: Werden Frauen überfördert?
MINT
Werden Frauen überfördert?

Es gibt hierzulande einige Förderprogramme, die mehr Frauen für MINT begeistern und in IT-Berufe bringen möchten. Werden Männer dadurch benachteiligt?
Von Valerie Lux

  1. Recruiting Wenn das eigene Wachstum zur Herausforderung wird
  2. Recruiting Alle Einstellungsprozesse sind fehlerhaft
  3. LoL Was ein E-Sport-Trainer können muss

    •  /