Automobilelektronik 19.03.2004, 18:29 Uhr

Mehr Mechatronik – weniger Unfälle

VDI nachrichten, Heidelberg, 19. 3. 04 -In Pkw und Lkw werden zukünftig immer mehr mechatronische Systeme zu finden sein. Doch bis zum breiten Serieneinsatz von vollelektrischen/elektronischen Brems- und Lenkanlagen dürfte es noch ein langer weiter Weg sein. Diese „Entwicklung mit „x-by-Wire“-Architektur ist zurzeit ausgesetzt“, stellte jetzt Prof. Hermann Winner von der TU Darmstadt ernüchternd fest, zumindest was die Aktivitäten innerhalb der Fahrzeugindustrie angehe.

Die Mechatronik hat im Pkw und Nutzfahrzeug längst Einzug gehalten. Von ABS und Airbag, über den Schleuderschutz „ESP“ bis hin zu komfortablen Fahrerassistenz-Systemen mit immer komplexeren Funktionen reicht die Bandbreite ihres Einsatzes. Doch es geht nicht nur um das technisch Machbare, sondern das vom Menschen Bedienbare, wie die VDI-Fachtagung „Autoreg 2004“ verdeutlichte.
„Moderne Steuerungs- und Regelungssysteme in Fahrzeugen erhöhen die Fahrzeugsicherheit und sind mit ein Grund, warum die Zahl der Verkehrstoten in Deutschland auf dem niedrigsten Stand seit 50 Jahren ist“, meinten Verkehrsexperten auf der Tagung „Steuerung und Regelung von Fahrzeugen und Motoren“, die von der VDI/VDA-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik und der VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik am 2./3. März in Wiesloch bei Heidelberg ausgerichtet wurde.
Da der Fahrer letztlich immer für seine Aktionen – und für die seines Wagens – verantwortlich ist, wird es unfallfreies Fahren auch nie geben können. Aber das ist auch gar nicht das erklärte Ziel der Fahrzeugentwickler. „Wir haben Notbrems-Systeme in der Entwicklung, die Unfälle nicht vermeiden, sondern eher ihre Schwere reduzieren helfen“, sagte Dr. Dieter Ammon, Leiter Fahrzeugsystemdynamik bei DaimlerChrysler in Stuttgart.
Unfallforscher des Verkehrstechnischen Instituts der Deutschen Versicherer haben nachgewiesen, dass viele schwere Unfälle besonders bei Lkw vermieden werden könnten: Bremssysteme mit elektronischem Stabilitätsprogramm (ESP) entfalten bei 40 % aller Alleinunfälle mit Personenschaden eine positive Wirkung. Und mechatronische Bremssysteme, die einen Stau früher erkennen als der Mensch und die Schreckreaktionszeit verkürzen, bringen ein Plus an Sicherheit: „Eine halbe Sekunde früher bremsen – und 45 % aller Auffahrunfälle könnten vermieden werden“, erklärte Prof. Dr.-Ing. Rolf Isermann vom Institut für Automatisierungstechnik der TU Darmstadt.
Aber zu den Aspekten der Mechatronik gehörten auch intelligente Motorsteuerungen und verbesserte Sensoren, so Isermann, mit denen die Verbrennung weiter optimiert werden könne – eine weitere Verbrauchsminderung ohne zwangsweise Erhöhung der Stickoxid-Emission. Neben Umwelt-Argumenten bestünden auch finanzielle Anreize, denn elektrische Bremssysteme sparten hydraulische Elemente komplett ein.
Doch das dürfte eine eher theoretische Überlegung sein. In den Werkstätten weiß jeder Kfz-Meister sein Leid darüber zu klagen, dass immer weniger zu reparieren ist, immer komplexere Teile ausgetauscht werden müssen. Längst ist aus dem Kfz-Mechaniker ein -Mechatroniker geworden. Der Umgang mit prozessorgesteuerten Diagnose-Systemen ersetzt heute Fingerspitzengefühl und handwerkliche Erfahrung.
Diese Entwicklung bestätigte auch Ammon von DaimlerChrysler. Insgesamt rechnet er kaum mit einer Verbilligung durch den wachsenden Einsatz mechatronischer Elemente, „allerdings wird der Preis pro Funktion sinken“. Mit anderen Worten: die Fahrzeuge werden in Zukunft kaum billiger, dafür aber mit noch mehr Funktionen ausgestattet sein. Um damit überhaupt umgehen zu können, versuchen die Fahrzeugentwickler verstärkt, Kunden frühzeitig in die Entwicklung einzubinden. „Wir wollen keine späteren Konflikte mit dem Kunden provozieren, weil er mit dicken Handbüchern oder Bedienmenüs in mehreren Ebenen überfordert ist, sondern die Mechatronik so einsetzen, dass sie intuitiv bedienbar wird“, sagte Ammon. Gleichzeitig soll die Technik im Notfall eingreifen, falsche Reaktionen korrigieren und wenigstens die Schwere eines unvermeidbaren Unfalls mindern.
Ob die in Fachkreisen vielfach diskutierte „x-by-Wire“-Architektur, also der Ersatz von mechanisch, hydraulisch und/oder pneumatisch gekoppelten Funktionseinheiten durch Sensoren, elektrischen Leitungen und Aktoren – z.B. ein vollelektronisches/elektrisches Brems- bzw. Lenksystem -, noch das richtige Ziel für die Serienfertigung ist, wird zunehmend bezweifelt. „Die Entwicklung von Brems- und Lenksystemen mit „x-by-Wire“-Architektur ist zurzeit ausgesetzt“, stellte Prof. Dr. Hermann Winner vom Fachgebiet Fahrzeugtechnik der TU Darmstadt ernüchternd fest, zumindest was die Aktivitäten innerhalb der Fahrzeugindustrie angehe. Im Pkw-Bereich herrsche derzeit absoluter Entwicklungsstillstand.
Das hat offensichtlich zwei Gründe: Es fehlen im Pkw-Bereich noch die Fahrerassistenz-Systeme, die von dieser Technik profitieren. Dazu zählen Stauassistenz, Spurführung oder automatische Notbremsung. Erst wenn diese in hohen Stückzahlen etabliert sind und somit rentabel produziert werden können, mache eine vollelektrische Bremsanlage Sinn – derzeit sei ein solches System schlicht zu teuer, hieß es. Ferner fehle für eine vollelektrische Bremse bzw. Lenkung die notwendige Energiequelle: Ein Wechsel vom 12-V- zum 42-V-Bordnetz sei nicht in Sicht.
Schließlich müsse die Industrie laut Winner mit neunstelligen Entwicklungskosten rechnen, da eine „x-by-Wire“-Technologie völliges Neuland darstelle. „Außerdem brauchen wir eine ausreichende Redundanz als Sicherheitspuffer“, so der Wissenschaftler, und da seien die Hochschuleinrichtungen gefragt, um Methoden für den Nachweis der technischen Zuverlässigkeit mechatronischer Systeme zu entwickeln. MARTIN BOECKH/WOP

Steuerung und Regelung von Fahrzeugen und Motoren – Autoreg 2004: VDI-Berichte 1828. Tagung Wiesloch 2./3.03.2004. VDI Verlag, Düsseldorf. 747 S., 449 B., 22 Tab., inkl. CD-ROM. 148,00 €.

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