Autonomes Fahrzeug PCB-Design | Elektronikentwicklung für selbstfahrende Autos

PCB-Designs für autonome Fahrzeuge implementieren Sensorfusionsplattformen, redundante Rechenarchitekturen, Hochbandbreiten-Netzwerke und funktionale Sicherheit, die ISO 26262 ASIL-D-Bewertungen erreichen und automatisiertes Fahren der Stufen 3-5 unterstützen. Dies erfordert die Echtzeitverarbeitung von Kamera-, Radar- und Lidar-Daten mit einem Durchsatz von >100 GB/s und einer Latenz von <100 ms, während die fehlertolerante Betriebsfunktion aufrechterhalten wird, um einen sicheren Betrieb trotz Einzelfehlern in Robotaxis, autonomen Lastwagen und ADAS-Plattformen zu gewährleisten, die eine validierte Sicherheit und Zuverlässigkeit über eine Betriebslebensdauer von 10-15 Jahren erfordern.

Bei APTPCB bieten wir spezialisierte Design-Dienstleistungen für autonome Fahrzeuge an, die redundante Architekturen, Hochgeschwindigkeitsschnittstellen und Sicherheitsvalidierung mit PCB-Schutzlackierung zum Schutz von Domain-Controllern bis hin zu L5-Autonomieplattformen implementieren.

Erreichen fehlertoleranter Redundanz

Autonome Fahrzeuge erfordern eine fehlertolerante Betriebsfähigkeit, die den sicheren Betrieb trotz Ausfällen der Rechenplattform, der Sensoren oder des Netzwerks durch redundante Verarbeitung, diverse Sensoren und validierte Degradationsmodi aufrechterhält. Herausforderungen bei der Redundanz umfassen die Synchronisierung paralleler Rechenpfade, die Verwaltung von Sensorabweichungen und die Validierung des fehlertoleranten Verhaltens. Eine unzureichende Redundanzimplementierung verhindert die L3+-Zertifizierung, schafft einzelne Fehlerquellen oder verursacht unsichere Degradationen – was die Sicherheitszertifizierung und die autonome Fähigkeit erheblich beeinträchtigt.

Bei APTPCB implementieren unsere Designs validierte Redundanz, die fehlertolerante Betriebsfähigkeit und Sicherheitskonformität erreicht.

Redundanzimplementierung

Duale Rechenplattformen: Unabhängige Verarbeitungspfade mit diversen Algorithmen, die Gleichartigkeitsfehler reduzieren, mit der Präzision der speziellen Leiterplattenfertigung.
Sensorredundanz: Überlappende Abdeckung von Kameras, Radaren, Lidaren, die den kontinuierlichen Betrieb trotz Sensorfehlern ermöglicht.
Netzwerkredundanz: Duplizierte Ethernet-Netzwerke, die die Kommunikation trotz Netzwerkausfällen aufrechterhalten.
Stromversorgungsredundanz: Unabhängige Stromversorgungen, die den kontinuierlichen Betrieb trotz elektrischer Fehler gewährleisten.
Degradationsmanagement: Sichere Degradationsmodi, die ein Manöver mit minimalem Risiko in einen sicheren Zustand während Fehlern ermöglichen.

Sicherheitskritischer Betrieb

Durch redundante Architektur und umfassende Validierung, koordiniert mit der Entwicklung der NPI-Montage, ermöglicht APTPCB ausfallsichere autonome Systeme.

Implementierung von Sensornetzwerken mit hoher Bandbreite

Autonome Fahrzeuge verarbeiten 4-12 Kameras (8MP bei 30-60fps), 5-10 Radare, 1-5 Lidare, die >100GB/s Rohdaten erzeugen und Automotive-Ethernet-Netzwerke (1000/2500BASE-T1, 10GBASE-T1), PCIe-Verbindungen und Echtzeitverarbeitung erfordern. Herausforderungen bei der Vernetzung umfassen deterministische Latenz, Zeitsynchronisation und elektromagnetische Verträglichkeit. Unzureichende Vernetzung führt zu Sensor-Datenverlust, Timing-Jitter, der die Fusion beeinträchtigt, oder EMI, die Sensoren beeinflusst – was die Wahrnehmungsqualität und den sicheren Betrieb erheblich beeinträchtigt.

Bei APTPCB implementieren unsere Designs validierte Sensornetzwerke mit hoher Bandbreite, die Echtzeitleistung erzielen.

Implementierung von Hochgeschwindigkeitsnetzwerken

Automotive-Ethernet-Backbone: 1-10 Gbit/s geschaltete Netzwerke, die Sensoren mit Rechenplattformen verbinden.
Zeitsensitives Networking: TSN-Protokolle, die eine deterministische Latenz von <1ms für zeitkritische Daten erreichen.
PCIe Gen4/5 Verbindungen: Hochbandbreiten-Kommunikation zwischen Recheneinheiten zur Unterstützung der Sensorfusion.
Sensorsynchronisation: Precision Time Protocol (PTP), das Sensoren auf <100ns synchronisiert und eine genaue Fusion ermöglicht.
EMV-konformes Design: Abschirmung und Filterung, die EMI-Einflüsse auf die Sensor- oder Netzwerkleistung verhindern. Durch Fachwissen im Hochgeschwindigkeitsdesign und Validierung, koordiniert mit der Skalierbarkeit der Massenproduktion, ermöglicht APTPCB autonome Sensornetzwerke.

PCB-Design für autonome Fahrzeuge

Erreichen der ISO 26262 ASIL-D Konformität

L3+-Autonomiesysteme erfordern die Implementierung funktionaler Sicherheit nach ASIL-D durch Sicherheitsanalysen (FMEA, FTA), architektonische Sicherheitsmechanismen und Validierungsaktivitäten, die eine Ausfallrate von <10 FIT demonstrieren. Zu den ASIL-D-Herausforderungen gehören das Erreichen einer Diagnoseabdeckung von >99 %, die Validierung der systematischen Fähigkeit und der Nachweis der Sicherheit während der gesamten Entwicklung. Eine unzureichende Sicherheitsimplementierung verhindert die Zertifizierung, schafft Haftungsrisiken oder schränkt die autonome Fähigkeit ein – was die Produktlebensfähigkeit und Markteinführung erheblich beeinträchtigt.

Bei APTPCB unterstützen wir ASIL-D-Designs, die höchste Sicherheitsintegritätsstufen im Automobilbereich erreichen.

ASIL-D Implementierung

Sicherheitsarchitektur

Hardware-Fehlermetriken, die ASIL-D-Ziele für zufällige Hardwarefehler erreichen.
Umfassende Diagnosen, die >99 % potenzieller Fehler erkennen.
Übergang in einen sicheren Zustand, der ein Manöver mit minimalem Risiko bei kritischen Fehlern ermöglicht.
Interferenzfreiheit, die verhindert, dass nicht-sicherheitsrelevante Funktionen die Sicherheit beeinträchtigen.

Entwicklungsprozess

ISO 26262 V-Modell-Entwicklung mit Anforderungsrückverfolgbarkeit.
Sicherheitsvalidierungsaktivitäten einschließlich Fehlerinjektion und Tests im reduzierten Modus.
Systematische Fähigkeitsdemonstration durch kontrollierte Prozesse.
Unabhängige Sicherheitsbewertung zur Validierung der Konformität.

Durch ISO 26262-Expertise und Erfahrung in der automobilen Sicherheit ermöglicht APTPCB ASIL-D-Autonomiesysteme, die eine Zertifizierung erreichen.

Unterstützung der Integration von Domänencontrollern

Autonome Domänencontroller integrieren Rechenleistung, Vernetzung, Stromversorgung und Wärmemanagement in zentralisierte Plattformen, die eine kompakte Bauweise, umfassende E/A und automobile Qualifizierung erfordern. Integrationsherausforderungen umfassen das Wärmemanagement von 200-500W-Plattformen, die Steckverbinderdichte und die Einhaltung automobiler Umweltstandards. Eine unzureichende Integration begrenzt die Leistung, führt zu Zuverlässigkeitsproblemen oder verhindert die Verpackung – was die Systemmachbarkeit und kommerzielle Rentabilität erheblich beeinträchtigt.

Bei APTPCB unterstützen wir das Design von Domänencontrollern, um Integration und automobile Konformität zu erreichen.

Implementierung von Domänencontrollern

Hochleistungsrechner: NVIDIA Drive, Qualcomm Snapdragon Ride oder Mobileye Plattformen mit KI-Beschleunigern.
Umfassende E/A: Automotive Ethernet, PCIe, CAN, LIN zur Unterstützung verschiedener Fahrzeugschnittstellen.
Fortschrittliches Wärmemanagement: Flüssigkeitskühlung oder Hochleistungs-Kühlkörper zur Bewältigung von mehreren hundert Watt Verlustleistung.
Automobile Qualifizierung: Erweiterte Temperatur-, Vibrations- und EMV-Tests gemäß automobilen Anforderungen.
Skalierbare Architektur: Modulare Designs, die L2+ bis L5-Fähigkeiten über verschiedene Fahrzeugplattformen hinweg unterstützen.

Durch Fachwissen im Bereich Domänencontroller und eine mit der Komponentenbeschaffung qualifizierter Teile koordinierte Automobilfertigung ermöglicht APTPCB autonome Fahrzeuge der nächsten Generation.