Automobilelektronik 13.10.2000, 17:26 Uhr

CD, Video und Laptop neben dem Lenkrad

Noch weniger Spritverbrauch und Schadstoffemissionen, noch mehr Fahr- und Bedienkomfort sind ohne intelligente Halbleiter-Steuerungen nicht denkbar. Deutsche Unternehmen sind bei der Weiterentwicklung der Elektronik im Fahrzeug Spitze.

Der Siegeszug der Elektronik im Pkw ist nicht aufzuhalten. „In einem neuen Oberklasse-Fahrzeug sind 90 % aller Innovationen elektronisch gesteuert,“ sagt Dr.-Ing. Wolfgang Runge, Entwicklungsleiter Elektronik beim Automobilzulieferer ZF Friedrichshafen AG. Schon heute zählen deshalb die meisten Unternehmen der Branche die Entwicklung von Hard- und Software zu ihren Kernkompetenzen. „Die deutschen Unternehmen stehen technologisch heute an der Spitze“, so Runge auf der VDI-Tagung „Elektronik im Kraftfahrzeug“. Über 1000 internationale Experten trafen sich am 5. und 6. Oktober 2000 in Baden-Baden zu diesem Informationsaustausch.
In drei Bereichen wird der Kraftfahrzeug-Elektronik eine große Zukunft prognostiziert: Fahrerassistenz, Infotainment und Mechatronik. Assistenzsysteme wie ABS, Stabilitätskontrollen oder jüngst die automatische Abstandsregelung mit Hilfe von Radarsensorik haben bereits ihren festen Platz erobert. In der Entwicklung sind derzeit Assistenten für die Spurhaltung, für Spurwechsel und Abbiegen oder zur Fahrerüberwachung gegen Übermüdung.
Navigationssysteme gelten als Keimzellen für die erwartete Nachfrage an Infotainment im Auto. Nach Einschätzung von Peter Gresch, Entwicklungsleiter Elektronik bei Opel, wollen die Autofahrer ihre Hausausstattung wie Radio, CD, DVD-Video, Mobiltelefon und Laptop zunehmend auch im Auto nutzen. Die Technik kommt dem entgegen: „Sinkende Mobilfunkkosten und höhere Bandbreiten mit UMTS fördern das Internet auf Rädern“, so Gresch. Er rechnet deshalb auch mit der Entwicklung einer einheitlichen Schnittstelle für den Datenaustausch über das Internet, ähnlich dem WAP-Standard für internetfähige Handys.
Die Mechatronik als dritter Schwerpunkt wird vor allem Grundfunktionen des Automobils wie Lenken und Bremsen durch die sogenannte „by wire“-Technologie revolutionieren. Mechatronic ist der Oberbegriff für mechanische Systeme mit elektronischer Steuerung. Die konventionelle mechanische Lenkung hat ein festgelegtes Übersetzungsverhältnis, das zwar mit zunehmendem Radeinschlag progressiver wird, die Lenkbefehle des Fahrers aber immer gleich überträgt. Dieser Zwang entfällt mit der elektromechanischen Lenkung: Ein Vorteil des „Steer-by-Wire“: Der Fahrer kann den Wagen in alltäglichen Situationen wie Parken, Spurwechsel oder auch im Hochgeschwindigkeitsbereich komfortabler und sicherer manövrieren.
Mit der elektromechanischen Bremse entfällt nicht nur das aufwändige Hydrauliksystem samt Bremskraftverstärker. Alle Funktionen wie ABS, Stabilitätsregelung und Bremsassistent sind ausschließlich im Zentralsteuergerät enthalten. Der Vorteil liegt jedoch nicht in der Integration allein, der Fahrer kann sowohl bisherige als auch neue Funktionen wie automatische Feststellbremsungen besser nutzen. Die Mechatronik mit elektrisch angetriebenen, bedarfsgeregelten Kompressoren wird die Klimatisierung des Pkw optimieren.
Damit die Ablösung einer mechanischen durch eine elektronische Verbindung und der Einsatz einer elektromechanischen Aktuatorik keine Nachteile für Zuverlässigkeit und Sicherheit hat, müssen zwei wesentliche Grundlagen noch geschaffen werden: fehlertolerante Bussysteme zur sicheren Datenübertragung und ein leistungsfähigeres Bordnetz. In beiden Bereichen sind Lösungen abzusehen. So wurden mehrere Softwarekonzepte für sicherheitsrelevante Steuerungen auf der VDI-Tagung vorgestellt. Bereits in wenigen Jahren wird das 42-Volt-Bordnetz, auf das sich Hersteller und Zulieferer geeinigt haben, die bisherige 12- Volt-Stromversorgung ablösen. Grund ist der wachsende Strombedarf von bis zu 6000 Watt, der mit 500 Ampere bei einem konventionellen 12-Volt-Netz die Möglichkeiten der Erzeugung und Übertragung sprengen würde.
Statt der riemenangetriebenen „Lichtmaschine“ werden dann kurbelwellengetriebene Startergeneratoren zwischen Motor und Getriebe die Stromerzeugung übernehmen. Um die Einflüsse auf den Kraftstoffverbrauch möglichst gering zu halten, soll der Wirkungsgrad der neuen Generatoren von derzeit rund 60 % auf bis zu 80 % steigen. Parallel dazu soll mit ihrer Hilfe gebremst und damit Strom erzeugt werden. „Eine S-Klasse könnte schon heute im Stadtverkehr den Strombedarf allein durch Umwandlung der Bremsenergie in Strom erzeugen“, so Dr. Heinz-Georg Burghoff, Leiter Elektrik/Elektronik bei DaimlerChrysler. Eine weitere Einsparmöglichkeit ist die intelligente Steuerung der Verbraucher, die Hochlastspitzen durch abwechselndes Zu- und Abschalten von Systemen mit hohem Strombedarf vermeidet.
Der rasche Fortschritt in der Halbleitertechnologie hat indes auch Schattenseiten. So ist der Produktzyklus bei Computern oder in der Kommunikationsbranche nach Angaben von VDI-Tagungsleiter Christian Trowitzsch von der Firma Hella drei- bis vier Mal schneller als im Automobilbereich. Zudem nähmen Fahrzeugindustrie und Maschinenbau nur 6 % bis 8 % der Halbleiter-Produktion ab. „Für ältere Fahrzeuge stellt sich die Frage, wie man die Ersatzteilversorgung sicherstellen kann“, so Trowitzsch. Darüber beraten derzeit mehrere Gremien von Autoherstellern und Chip-Lieferanten.
Dass sich letztere aus dem Kfz-Markt zurückziehen könnten, sei jedoch trotz der relativ geringen Stückzahlen nicht zu befürchten: „Neuentwicklungen für den Automotive-Bereich sind ein Aushängeschild für die Halbleiterhersteller“ so Dr.-Ing. Wolfgang Runge. Der Branche könnte allerdings in absehbarer Zeit das dringend benötigte Personal fehlen: Experten für Hard- und Software sind in Deutschland Mangelware. „In der ganzen Branche“, fügt Runge hinzu, „haben wir keinen einzigen Mitarbeiter mit Green Card.“ PETER WEIDENHAMMER

Von Peter Weidenhammer
Von Peter Weidenhammer

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