Elektronikkompetenz bei ZF erweitert - AUTOMOBIL-ELEKTRONIK [PDF]

Ausgabe 6/Dezember 2010/ B 61060 www.automobil-elektronik.de

Mechatronik Software Management MESSTECHNIK Effiziente Busanalyse INFOTAINMENT Bericht vom 1. Infotainment-Kongress MANAGEMENT Prozesse optimieren, Performanz steigern

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Elektronikkompetenz bei ZF erweitert Exklusiv-Interview mit Harald Deiss, Technischer Geschäftsführer bei ZF Electronics, Seite 14

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Frohe Weihnachten Wir bedanken uns für die gute Zusammenarbeit und wünschen Ihnen frohe Festtage und einen guten Rutsch ins neue Jahr!


   
  
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PhotovoltaikProduktion





 


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09 | September 2010

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Umfassendes Angebot an Neuheiten

 
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Finnland: Frischer Wind aus Nordost Interview mit Dr. Peter Golz, VDMA: Die Früchte ernten Etikettendruck: Damit die Chemie stimmt

 






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Elektrische Automatisierung + Antriebstechnik 11/2010

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Messevorschau

Gerd Hoppe, Beckhoff: Konsequenter umsetzen

SPS/IPC/Drives 2010 Schauplatz Nürnberg

Sicher kreuzen

B30522 · November 2010 · Einzelpreis 12,50 € · www.elektronikjournal.de

Deutschland-Ausgabe Fertigungstechnik Ausdehnungsarme Leiterplatten mit mineralischen Füllstoffen sind fit für HF-Anwendungen Seite 52

Interview

Lothar Leder: Die Motivation des Ironman

Automatisierungslösungen für sichere Bahnübergänge

Das D+A+CH-Magazin von Profis für Profis

Leistungsbauteile Welche Mosfets eignen sich für die Gleichstromlasten mobiler Geräte? Die FOM entscheidet Seite 26

Gipfelgespräch

Windkraft Das Wärmemanagement entscheidet: Leistungsmodule leben länger mit Flüssigkeitskühlung Seite 62

Memory-Meister

ANLAGEN APPARATE VERFAHREN MESSTECHNIK UMWELTTECHNIK

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Bildquelle: Pilz

NAND-Flash-Technik für EmbeddedApplikationen und mobile Geräte Seite 16

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Hüthig GmbH Im Weiher 10 D-69121 Heidelberg

Tel. 06221/489-0 Fax 06221/489-481 www.huethig.de

IMPRESSUM www.automobil-elektronik.de www.all-electronics.de 8. Jahrgang

IHRE KONTAKTE: Redaktion: Telefon: 0 62 21/489-240, Fax: -482 Anzeigen: 0 62 21/489-363, Fax: -482 Abonnement- und Leser-Service: Telefon: 06123/9238–257, Fax: 06123/9238–258

ISSN: 0939–5326

R E DA KTION Chefredaktion: Dipl.-Ing. Siegfried W. Best (sb), (v.i.S.d.P.) Tel.: 06221/489–240, E-Mail: [email protected] Redaktion: Dipl.-Ing. Alfred Vollmer (av), Tel.: 089/60668579, E-Mail: [email protected] Dipl.-Ing. Hans Jaschinski (jj) Tel.: 06221/489–260, E-Mail: [email protected] Assistenz: Inge Breutner Tel.: 06221/489–492, E-Mail: [email protected]

ANZEIGEN Anzeigenleitung: Andreas Bausch, Tel.: 06221/489–363, E-Mail: [email protected] Mediaberater Österreich: Hagen Reichhoff, Tel.: 06221/489-304 E-Mail: [email protected] Anzeigendisposition: Martina Probst, Tel.: 06221/489–248, E-Mail: [email protected] Sonderdruckservice: Inge Breutner Tel.: 06221/489–492, E-Mail: [email protected] Zur Zeit gilt Anzeigenpreisliste Nr. 9 vom 01.10.2010

VERLAG Hüthig GmbH Im Weiher 10, 69121 Heidelberg Tel.: 06221/489-0, Fax: 06221/489-482 www.huethig.de Amtsgericht Mannheim HRB 703044. Geschäftsführung: Fabian Müller Verlagsleitung: Rainer Simon Vertrieb: Stefanie Ganser Produktmanager Online: Philip Fischer Leser-Service: E-Mail: [email protected] Tel.: 06123/9238–257, Fax: 06123/9238–258

Abonnement-Service: E-Mail: [email protected] Tel.: 06123/9238–257, Fax: 06123/9238–258 Leitung Herstellung: Horst Althammer Art Director: Jürgen Claus Layout: Susanne Brenneis, Cornelia Roth Satz und Litho: abavo GmbH, Nebelhornstr. 8, 86807 Buchloe Druck: Kessler Druck + Medien, Michael-Schäffer-Straße 1, 86399 Bobingen Erscheinungsweise: 6x jährlich Bezugsbedingungen/Bezugspreise 2010 (unverbindliche Preisempfehlung): Jahresabonnement (inkl. Versandkosten) Inland € 98, Ausland € 113. Einzelheft (zzgl. Versandkosten) € 19. Der Studentenrabatt beträgt 35%. Kündigungsfrist: jederzeit mit einer Frist von 4 Wochen zum Monatsende. Alle Preise verstehen sich inkl. MwSt. © Copyright Hüthig GmbH 2010, Heidelberg. Eine Haftung für die Richtigkeit der Veröffentlichung kann trotz sorgfältiger Prüfung durch die Redaktion, vom Verleger und Herausgeber nicht übernommen werden. Die Zeitschriften, alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen, sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Bearbeitung in elektronischen Systemen. Mit der Annahme des Manuskripts und seiner Veröffentlichung in dieser Zeitschrift geht das umfassende, ausschließliche, räumlich, zeitlich und inhaltlich unbeschränkte Nutzungsrecht auf den Verlag über. Dies umfasst insbesondere das Printmediarecht zur Veröffentlichung in Printmedien aller Art sowie entsprechender Vervielfältigung und Verbreitung, das Recht zur Bearbeitung, Umgestaltung und Übersetzung, das Recht zur Nutzung für eigene Werbezwecke, das Recht zur elektronischen/digitalen Verwertung, z.B. Einspeicherung und Bearbeitung in elektronischen Systemen, zur Veröffentlichung in Datennetzen sowie Datenträger jedweder Art, wie z. B. die Darstellung im Rahmen von Internet- und Online-Dienstleistungen, CD-ROM, CD und DVD und der Datenbanknutzung und das Recht, die vorgenannten

Nutzungsrechte auf Dritte zu übertragen, d.h. Nachdruckrechte einzuräumen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen und dergleichen in dieser Zeitschrift berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zur Annahme, dass solche Namen im Sinne des Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürfen. Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung übernommen. Mit Namen oder Zeichen des Verfassers gekennzeichnete Beiträge stellen nicht unbedingt die Meinung der Redaktion dar. Es gelten die allgemeinen Geschäftsbedingungen für Autorenbeiträge. AUSLANDSVERTRETUNGEN Frankreich, Belgien: SL REGIE, Sophie Lallonder, 12, allée des Crételles, F – 37300 Joué-Lès-Tours, Tel : +33–2–47 38 24 60, Fax : +33–2–90 80 12 22 E-Mail: [email protected] Großbritannien: Richard H. Thompson Ltd., 38 Addison Avenue, GB-London W11 4QP, Tel.: +44(0)20 7602 1065, Fax: +44(0)20 7602 2198, E-Mail: [email protected] Schweiz, Liechtenstein: Monika B. Ailinger, MarCoMedia GmbH, Obereichliweg 31, CH-6405 Immensee, Tel.: +41–41–850 44 24, Fax: +41–41–850 45 29, E-Mail: [email protected] USA und Kanada: Marion Taylor-Hauser, Max-Böhm-Ring 3, 95488 Eckersdorf, Tel.: +49 921 31663, Fax: +49 921 32875, E-Mail: [email protected] Angeschlossen der Informationsgemeinschaft zur Feststellung der Verbreitung von Werbeträgern (IVW), (Printed in Germany) Datenschutzhinweis: Ihre Angaben werden von uns für die Vertragsabwicklung und für interne Marktforschung gespeichert, verarbeitet und genutzt und um von uns und per Post von unseren Kooperationspartnern über Produkte und Dienstleistungen informiert zu werden. Wenn Sie dies nicht mehr wünschen können Sie dem jederzeit mit Wirkung für die Zukunft unter [email protected] widersprechen.

FIRMENVERZEICHNIS A–M

Atmel Automotive, Heilbronn 12 Audi, Ingolstadt 8 Bosch, Robert, Stuttgart 9 Bosch, Robert, Reutlingen 47 Conductix-Wampfler, Weil/Rhein 11 Daimler, Stuttgart 11 dSPACE, Paderborn 10, 13 Eberspächer Electronics, Göppingen 17 ETAS, Stuttgart 4. US, 50 Freescale Semiconductor, München 35, 50 Getac, Düsseldorf 35 Gigatronik, Stuttgart 20 Hard & Soft, Reutlingen 23 Hirschmann Car Communication, Neckartenzlingen 29 International Rectifier, Neu-Isenburg 35 36 Johnson Controls-Saft, Hannover MeasX, Mönchengladbach 22 Mentor Graphics, München 8

M–Z

Micronas, Freiburg Microsemi, Neufahrn NDS c/o Volkswagen, Wolfsburg NXP, Hamburg PTR Messtechnik, Werne Renesas Electronics, Ratingen Rohm Semiconductor, Willich-Münchheide Schaffner-Gruppe, CH- Luterbach Secunet Security Networks, Essen Silicon Labs, Hallbergmoos Softing, Haar TDK-EPC, München Vector Consulting, Stuttgart Wöhrle electronic, Steinenbronn ZF Electronics, Friedrichshafen ZMDI Zentrum Mikroelektronik, Dresden ZVEI, Frankfurt

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

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Messen auf der Überholspur

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STANDPUNKT

S

o kryptisch und vielfältig wie das Wortspiel in der Überschrift sind auch die Herausforderungen, vor denen unsere Branche derzeit steht: Manche sehen diese „Challenges“ revolutionär, manche als natürlichen Evolutionsschritt, für andere kommen sie eher einer Revolte gleich, aber alle sind sich einig, dass die in Volt gemessene elektrische Spannung im Antriebsstrang schon (sehr) bald eine aktive Rolle bei der Traktion spielen wird. Als ich (Alfred Vollmer) vor knapp zwei Jahren mein Editorial zum Jahresbeginn 2009 unter das Thema „Elektroauto: Yes we can!“ stellte (das Heft kam kurz nach Barack Obamas Vereidigung heraus), distanzierte sich so mancher Leser von dieser Meinung. Jetzt zeigt sich, dass diese Distanzierung eher taktischer Natur war, um unter Ausschluss der Öffentlichkeit fieberhaft an dem Thema E-Mobilität arbeiten zu können. Ein deutlicheres Bekenntnis zur automobilen Welt von morgen, als es

Auf dem Weg zur rEvol(t)ution BMW-Chef Norbert Reithofer in der Süddeutschen Zeitung vom 25.11.2010 äußerte, kann man sich kaum vorstellen: „Die Elektromobilität kommt. Für Autohersteller, die da zögern, wird es verdammt eng werden.“ In den letzten beiden Jahren haben wir wesentliche Grundlagen erarbeitet sowie an den Bauplänen der E-Fahrzeuge gearbeitet. Bildlich gesprochen schachtet so mancher OEM bereits die Baugrube seiner EVs aus, um dann 2011 die Fundamente zu legen und zu befestigen. Diese Fundamente müssen einen massiven EV-Basistechnologie-Keller tragen können – ein Vorgang, der sicherlich bis 2012 dauert. Gleichzeitig bringen manche Automobilhersteller mit der Geschwindigkeit eines Fertighausbaus noch ein erstes E-Fahrzeug auf den Markt; man denke nur an Opel und die französischen OEMs. Die meisten deutschen Automobilhersteller setzen da doch lieber auf solide Massivbauweise, die schon immer etwas mehr Zeit beanspruchte, dafür aber im Alltag auch eine viel größere Haltbarkeit aufweist – ein Grundgedanke, der neben der Standardisierung auch während den Automotive-Forumsgesprächen auf der electronica (ab Seite 45) eine wesentliche Rolle spielte. Übrigens: Die E-Mobilität spielt sich bei Audi jetzt unter einem physikalischen Dach ab (Seite 8). Mit hoher Wahrscheinlichkeit wird das 3. Kompetenztreffen Elektromobilität des ZVEI, das am 23. und 24.2.2011 in Köln mit der begleitenden Fachausstellung elektro:mobilia stattfinden wird, ziemlich hohe Besucherzahlen aufweisen, weil es noch vieles zu besprechen gilt. Dennoch werden wir sicherlich auch die anderen aktuellen Themen wie Sicherheit, Fahrerassistenz und Infotainment parallel zur Elektromobilität vorantreiben, zumal sich im Gesamtsystem immer wieder thematische Überschneidungen ergeben.

Bild: © soulflier – Fotolia.com

Wir vom Redaktionsteam der AUTOMOBIL-ELEKTRONIK wünschen Ihnen Frohe Weihnachten und einen guten Rutsch in ein gesundes, erfolgreiches Jahr 2011!

Siegfried W. Best

Hans Jaschinski

Alfred Vollmer

INHALT

SZENE 3 6 8

Standpunkt: Auf dem Wegzur rEvol(t)ution ZVEI-Standpunkt: Anforderungen, Trends und Chancen Automotive Aktuell: News aus der Branche 1. FACHTAGUNG INFOTAINMENT: Das Auto als Entertainmentzentrale

26

ELECTRONICA 2010: Wie kommt der Strom ins Fahrzeug?

45 48

Schlüsselbauelemente für E-Fahrzeuge

MANAGEMENT ELEKTRONIKKOMPETENZ BEI ZF ERWEITERT Die ZF Friedrichshafen AG hat im Jahr 2009 die Cherry Corporation übernommen und führt diese als ZF Electronics GmbH weiter. AUTOMOBILELEKTRONIK erkundigte sich bei Harald Deiss, Technischer Geschäftsführer bei der ZF Electronics GmbH, nach den Hintergründen und den ersten gemeinsamen Aktivitäten. 14

Titel: Exklusiv-Interview mit Harald Deiss, Technischer GF bei ZF Electronics GmbH Erweiterte Elektronikkompetenz für ZF ein großer Zugewinn

14

Exklusiv-Interview mit Thilo von Selchow, CEO bei ZMDI Erfolgreiche Ausrichtung auf energieeffiziente Produkte

40

MESSEN/TESTEN 17 20 22

Busanalyse: Kosteneffizienz durch Individualisierung Aus welchem Grund sind Konformitätsprüfungen wichtig? Fahrdynamikmessungen: schnell, sicher und aussagekräftig

INFOTAINMENT 30

Navigation Data Standard (NDS): Bald Industriestandard?

SECURITY 32

Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser

BATTERIESYSTEME 36

Wie entsteht eine Li-Ionen-Batterie?

EFFIZIENTE BUSANALYSE Das Mess- und Analyse-Tool Caromee leitet eine neue Ära im Bereich der Analysewerkzeuge ein, denn Caromee bietet dem Anwender ein neues Maß an Offenheit und Flexibilität. Das optimiert die Kosten und macht die Arbeit effizienter. 17

LICHTSYSTEME 38

Umspülende Flüssigkühlung von Power-LEDs

PROZESSOPTIMIERUNG 42

Prozesse optimieren - Performanz steigern

NEUE PRODUKTE Neue Produkte Impressum/Firmenverzeichnis

DAS AUTO ALS ENTERTAINMENTZENTRALE Die erste Fachtagung Infotainment war mit rund 90 Teilnehmern ein echter Erfolg. AUTOMOBILELEKTRONIK war für Sie vor Ort und berichtet. 26

4

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

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Der Online-Service der AUTOMOBIL-ELEKTRONIK zeigt den Weg zu interessanten Applikationsschriften aus dem Bereich Automobilelektronik. Über einen infoDIRECT-Code, eingegeben auf unserer Webseite www.all-electronics.de, gelangen Sie direkt zu der Applikationsschrift.

Diagnosequalität – ODX hilft! DTS – das Diagnosesystem, das Sicherheit in Ihre Diagnose bringt

VERTRAUEN IST GUT, KONTROLLE IST BESSER Wenn Apps ins Fahrzeug kommen, dann stellen sich ganz neue Fragen in punkto Security (intrinsische Datensicherheit), denn die Safety (hier: Fahrsicherheit) darf nie beeinträchtigt werden. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK zeigt, wie sich dieser Security-Aspekt umsetzen lässt. 32

PROZESSE OPTIMIEREN – PERFORMANZ STEIGERN Jedes Unternehmen will seine Prozesse optimieren und die Performanz steigern. Die große Frage lautet jedoch: Wie? AUTOMOBIL-ELEKTRONIK erklärt, mit welchem Ansatz Sie Erfolg haben, und liefert zum Einstieg einen Selbsttest. 42

DTS-Venice hilft Ihnen, jederzeit schnell und fehlerfrei Diagnosedaten für Ihre Steuergeräte zu erzeugen, zu testen und zu pflegen. Die integrierte Prüffunktion testet die Daten auf Funktion und auf ODX-Konformität, aber auch die Einhaltung OEM spezifischer Vorgaben. Durch Nutzung der Komponenten der DTS Produktfamilie, z. B. DTS-Monaco, führen Sie Kommunikations- und Interpretationstests mit realen Steuergeräten schnell und einfach durch.

FOCUS ELEKTROMOBILITÄT Auf der electronica 2010 veranstaltete der ZVEI zwei Podiumsdiskussionen, die jeweils von AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Redakteur Alfred Vollmer moderiert wurden. Am Mittwoch ging es um das Thema „Wie kommt der Strom ins Fahrzeug?“, am Donnerstag um die „Schlüsselbauelemente für E-Fahrzeuge“. Die wichtigsten Statements finden Sie ab Seite 45

Gleich informieren! Tel.: 089/456 56 420, www.softing.com

Automotive Electronics GmbH

ZVEI-STANDPUNKT

Anforderungen, Trends und Chancen Dr. Rolf Becker ist Leiter des ZVEIArbeitskreises Technologieplattform. Er arbeitet bei der Robert Bosch GmbH im Geschäftsbereich Automotive Electronics

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sen durch Sensoren und Aktuatoren wird sich signifikant erhöit seiner Technologie-Roadmap gibt der Arbeitskreis hen, um angepasste und effizientere Geräte zu entwickeln. Technologieplattform im ZVEI-Fachverband ElectroEin anderer, nicht unwesentlicher Faktor ist die zunehmennic Components and Systems einen Ausblick auf die de Orientierung in Richtung Südostasien. Dies betrifft sowohl technologische Entwicklung von elektronischen Bauelementen die Herstellung aber auch den Absatz in diesen Regionen. Um und Baugruppen bis zum Jahr 2020. Auf etwa 190 Seiten wernicht in die Bedeutungslosigkeit abzusinken, müssen die Beden erstmals neben den technologischen Ausblicken und Progdürfnisse des südostasiatischen (Massen-)Marktes in der Entnosen auch nicht-technische Einflussfaktoren analysiert und wicklung mit berücksichtigt werden. Man muss sich bewusst berücksichtigt. sein, dass Europa und Nordamerika von den BevölkerungszahGenerell werden auf Bauteil- und Systemebene neben der len nur eine Minderheit der Weltbevölkerung darstellen (2010: Materialsubstitution aufgrund von Stoffbeschränkungen 18%). (RoHS, REACh, usw.) weiterhin die Integrationsfähigkeit, eine Getrieben vom Klimaschutz und der notwendigen Nachhalverbesserte Funktionalität, Miniaturisierung, steigende Komtigkeit wird der Einfluss an staatlichen Regulierungen (lokal, plexität und eine verbesserte Aufbau- und Verbindungstechnik wesentliche Einflüsse auf die Entwicklungen haben. Eine treibende Rolle bei Effiziente und wettbewerbsfähige Entwicklungen können der Produktion wird die Schonung von Ressourcen bei gleichzeitig optimierter nicht separat und in einzelnen Segmenten der ElektronikNutzung vorhandener Energien (Enerindustrie erfolgen, sondern müssen die Endanwendung im gieeffizienz) spielen. Zunehmende „integrierte Funktionalitäten“ werden StanVisier haben. dardbauelemente eher in den Hintergrund drängen. Andererseits wird versucht, auf Basis von hochflexiblen „Plattformen“ individuelle national und international) weiter zunehmen. Die Industrie Kundenwünsche zu erfüllen, um Kostenvorteile durch Voluwird sich dem nicht entziehen können, so dass diese Forderunmenfertigung nicht zu verlieren. gen auch Einfluss auf die Herstellung von Produkten haben Als wesentliche Faktoren für zukünftige Technologieentwerden. Effiziente und wettbewerbsfähige Entwicklungen könwicklung werden sich die Priorisierung der Energie und die Vernen zudem nicht separat und in einzelnen Segmenten der Elekknappung der Ressourcen darstellen. Dadurch bedingt vertronikindustrie erfolgen, sondern müssen die Endanwendung schiebt sich der Fokus auf Leistungsbauelemente sowie das im Visier haben. Bauelemente und Materialien müssen zueiEnergiemanagement elektronischer Systeme und Schaltungen. nander kompatibel sein und als Ganzes im Endprodukt(-gerät) Wesentliche Tendenzen im Bezug auf Energieverbrauch und zusammenwirken. Nutzen elektrischer Energie lassen sich zum Beispiel bereits Die Technologie-Roadmap liefert ein „Spielfeld an technisch heute im Bereich der Kfz-Elektronik beobachten. Aufgrund von Machbarem“. Dabei lassen sich Handlungsoptionen und Priorinicht-technischen Megatrends wird sich die Kommunikation täten identifizieren. So werden, ausgehend vom Stand der Techvom reinen Informationsaustausch verstärkt in Richtung einer nik, Aussagen über Art, Geschwindigkeit und Richtung mögli„Unterstützung und Sicherheit“ bewegen. So führt beispielscher Technologieentwicklungen formuliert. Darüber hinaus weise eine zunehmende „alternde Bevölkerung“ zwangsläufig werden technische Fortschritte an ausgewählten weltweiten zu Entwicklungen, die vor allem den Medizinbereich im HinMegatrends gespiegelt. blick auf Monitoring aber auch Diagnostik revolutionieren könDie Publikation ist über den ZVEI Fachverband Electronic nen. Das Erfassen und Berücksichtigen von UmgebungseinflüsComponents and Systems erhältlich unter [email protected].

6

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

AUTOMOTIVE AKTUELL

E-Mobilität bei Audi: Jetzt unter einem Dach

Thermomanagement

Audi hat ein neues Entwicklungs- und Prüfzentrum für elektrifizierte Antriebe am Standort Ingolstadt in Betrieb genommen. Künftig werden dort rund 840 Mitarbeiter die Themen Antrieb, Batterie und Leistungselektronik weiter vorantreiben – und zwar „in einer stark vernetzten Arbeitsweise“. „Mit dem neuen Entwicklungs- und Prüfzentrum für elektrifizierte Antriebe haben wir einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zur E-Mobilität gesetzt“, betont AudiEntwicklungsvorstand Michael Dick: „Die räumliche Zusammenführung der am Entwicklungsprozess beteiligten Mitarbeiter ermöglicht schnelle und effiziente Lösungswege.“ Audi hat in den vergangenen beiden Jahren rund 65 Millionen Euro in den Neubau mit 14.000 Quadratmeter Fläche investiert. Auf insgesamt sieben Stockwerken testen die Ingenieure zunächst die einzelnen Komponenten, simulieren dann das Zusammenspiel von Antrieb, Batterie und Leistungselektronik und führen schließlich den gesamten Antriebsstrang zusammen und erproben ihn. In der Höhensimulationskammer und den Tiefkälteprüfständen werden im nächsten Entwicklungsschritt mit dem kompletten Fahrzeug Testläufe bei vielen unterschiedlichen klimatischen Bedingungen auf 4200 m Höhe und von –40 °C bis +60 °C getestet und freigegeben. „Die Vernetzung zeigt sich nicht nur bei den Prüfständen, sondern spiegelt sich in der

Mentor Graphics präsentiert mit FloTHERM v.9 die nächste Generation seiner 3D-Strömungssimulationssoftware (Computational Fluid Dynamics – CFD) für Anwendungen im Bereich der Kühlung von Elektronik. Die neue Version verfügt nach Angaben von Dr. Erich Bürgel, General Manager der Mechanical Analysis Division bei Mentor, über „die branchenweit ersten Funktionen, die Engpässe in thermischen Designs finden und Lösungen zur schnellen Entwärmung empfehlen“. Dr. Bürkel erläutert die Technologie hinter der Tool-Erweiterung: „Mit der zum Patent angemeldeten Technologie bietet die FloTHERM-Software Bottleneck- und ShortcutBereiche, so dass Ingenieure erstmals identifizieren können wo eine Stauung des Wärmeflusses in einem Elektronikdesign auftritt und warum. Zudem ermittelt diese Technologie ‚thermische’ Abkürzungen zur schnellen effizienten Lösung eines Designproblems.“ Mit diesen Neuerungen bietet FloTHERM den Entwicklern neue Möglichkeiten bei der Umsetzung des Wärmemanagements bereits in der Planungsphase. Details zum Einsatz des Tools in der Praxis finden Sie in der Langversion dieses Beitrags per

gesamten Architektur des Gebäudes wieder“, erklärt Richard Schmidmeier, der als Projektleiter die Erweiterung des Aggregate-Centers seit dem Baubeginn im September 2008 begleitet hat. So seien die Arbeitsplätze in den neuen Büros ergonomisch, hell und weitläufig gestaltet. Zusätzlich haben die Planer sogenannte „Think Tanks“ eingerichtet, in denen sich die Mitarbeiter spontan zusammenschließen können, um Fragestellungen zu erörtern. „Der offene Charakter und die vielen Besprechungsräume vermitteln eine Spur Campus-Atmosphäre“, betont Schmidmeier. Bereits im Jahr 2011 soll der Audi Q5 Hybrid auf den Markt kommen, und für Ende 2012 plant Audi, den Elektrosportwagen R8 e-tron in einer kleinen Stückzahl auf die Straße zu bringen.

infoDIRECT Link zu Audi

www.all-electronics.de 387AEL0610

infoDIRECT

www.all-electronics.de

Link zu Mentor und zur Langversion

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NACHRICHTEN >> Die Adam Opel GmbH hat die Änderung der Rechtsform zur AG beantragt.

>> Gentex wird die automatisch abblendenden Innenspiegel für die VolvoS60-Modelle liefern.

>> PLS Programmierbare Logik & Systeme und Logic Technology haben ein paneuropäisches Distributionsabkommen unterzeichnet.

>> NAVTEQ hat das den 3D-Spezialisten PixelActive übernommen.

>> Europäische Ford-Modelle auf Basis der

>> Die koreanische Foundry Dongbu HiTek

Focus Plattform werden künftig mit der elektrischen Zahnstangen-Lenkug (Belt Drive EPS) von TRW Automotive ausgestattet.

hat für Prozesstechnologien und IP AECQ100-Zertifizierungen erworben, um so verstärkt das Automotive-IC-Segment zu bedienen.

>> Der Multi-Threaded-Core MIPS32 34K

>> Bang & Olufsen, Molex, Nippon Seiki,

von MIPS Technologies dient als Herzstück für das Unfallvermeidungssystem C2–270 von Mobileye.

Toyoda Gosei und TTTech sind jetzt neue Mitglieder der MOST Cooperation.

>> Visteon hat einen kompakten elektrischen Kältemittelverdichter fürHybridund Elektrofahrzeuge vorgestellt.

>> VDA-Präsident Matthias Wissmann wur-

>> 60 E-Fahrzeuge des Typs Peugeot iOn

de einstimmig für weitere zwei Jahre wiedergewählt.

bringt Eon in einer eigenen Testflotte auf die Straße.

>> Infineon hat für seine Mikrocontroller

>> Die Neusoft Corporation, ein Anbieter

den Bayerischen Staatspreis für Elektromobilität in der Kategorie „Antriebstechnik“erhalten.

von IT-Lösungen und Dienstleistungen in China, ist jetzt Mitglied der GENIVI Alliance.

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

>> Bosch hat bereits über eine Million Denoxtronic-Systeme für Nutzfahrzeuge gefertigt.

>> ZF Friedrichshafen hat Preh in der Kategorie Betriebsbedarf mit dem ZF Supplier Award ausgezeichnet.

>> Knorr Bremse hat mittlerweile über 20 Millionen Scheibenbremsen ausgeliefert.

>> Toyota testet den Prius Plug-In jetzt auch in China.

Solutions for clean and safe mobility – with semiconductors, sensors and IP modules from Bosch.

Share the benefits of Bosch’s 40 years of experience in the development and manufacture of innovative electronic components for the automotive market. Our semiconductors, power semiconductors, and sensors cover a wide range of automotive applications. Our IP modules make the integration of communication and general functions fast and easy. For additional information go to: www.bosch-semiconductors.com

clean & economical

safe

AUTOMOTIVE AKTUELL

Partnerprogramm für dSPACE TargetLink

NAMEN Dipl.-Ing. Alf Henryk Wulf, Vorstandsvorsitzender der Alcatel-Lucent Deutschland AG, wird am dem 1.1.2011 neuer VDE-Präsident.

Dipl.-Ing. Jürgen Pampel (46) ist neuer Technischer Leiter bei EcoCraft Automotive, dem Hersteller des emissionsfreien elektrischen Kleinlieferwagens EcoCarrier. Avnet Abacus hat Michael Hettrich als European Asset Director benannt.

Als Account Manager für den Automobilzulieferer Continental hat Stephan Büchner eine neue Herausforderung im Vertrieb bei der iSYSTEM AG angenommen. Frank-Peter Böhm hat OpenSynergy verlassen. Dr. Stefaan Sonck Thiebaut, derzeitiger CTO, und Rolf Morich, derzeitiger COO, werden die Aufgaben des CEOs gemeinsam übernehmen. Harald Oettl, der bislang Business Unit Director für Architektur und Bauwesen bei Autodesk und Mitglied der Geschäftsführung war, steht nun als Geschäftsführer an der Spitze von Autodesk in Zentraleuropa. Der FVA wählte Manfred Herrmann (Opel) zum Vorsitzenden des Arbeitskreises ‚Elektrische Energie-Speichertechnik’. Kay Seidensticker ist Geschäftsführer des neu gegründeten Ipetronik-Geschäftsbereichs „Ipetec Prüfstandtechnik“ mit Sitz in Hamburg.

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

dSPACE hat ein Partnerprogramm rund um die modellbasierte Entwicklung von Steuergeräte-Software mit dem Seriencode-Generator TargetLink ins Leben gerufen. Die Produkte der am Programm teilnehmenden Partnerfirmen ergänzen und erweitern TargetLink. Anwender erhalten damit zusätzliche Unterstützung für ein effizientes, modellbasiertes Entwicklungsvorgehen. TargetLink-Produktmanager Michael Beine erklärt: „Wir setzen gezielt auf Partnerschaften, um unseren Kunden eine vollständige Werkzeugkette anbieten zu können, basierend auf Best-in-Class-Lösungen, die alle nahtlos mit TargetLink zusammenspielen. Die Produkte unserer Partner bieten dabei Lösungen in angrenzenden Bereichen wie modellbasiertes Testen und automatische Modellüberprüfung und unterstützen beispielsweise auch eine standardkonforme Entwicklung von sicherheitsrelevanten Anwendungen.“ Als TargetLink Strategic Partner mit an Bord sind die Firmen BTC Embedded Systems AG sowie die Model Engineering Solutions GmbH. Als TargetLink Partner beteiligen sich bereits die Firmen PikeTec GmbH,

Aktuelle TargetLink-Partner

Reactive Systems Inc., die AFT Atlas Fahrzeugtechnik GmbH sowie Emerge-Engineering.

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Link zum TargetLink Partner Progam von dSPACE 382AEL0610

Test und Transport von Li-Ionen-Batterien Ihre eigenen Produkte auf Herz und Nieren prüfen lassen können Hersteller und Anbieter von Lithium-Ionen-Zellen/-Akkus im neuen Testlabor, das die batteryuniversity.eu mit Unterstützung des BMZ Batterien-Montage-Zentrum in Karlstein in Betrieb genommen hat. In der Einrichtung, eine der modernsten ihrer Art in Europa, lassen sich Zellen bei 0 bis 5 V mit bis zu 10/120 A sowie Akkus bei 0 bis 60 V mit bis zu 200 A beziehungsweise bis 12 kW testen. Batteryuniversity.eu bietet darüber hinaus auch die Durchführung kompletter UN-Transport-Tests inklusive fachlicher

Unterstützung bei einem eventuell notwendigen Re-Design des Akku-Packs und der Ausstellung der für den Transport von Lithium-Ionen-Zellen beziehungsweise Akkus mit den notwendigen Gutachten und Zertifikate an. Ausführliche Details zu Sicherheitsstandards, Transportbestimmungen, Testreihen und Regelungen finden Sie in der Langversion dieses Beitrags.

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SB LiMotive beginnt Batteriefertigung SB LiMotive hat im koreanischen Ulsan eine neue Fabrik für die Fertigung von LithiumIonen-Batteriezellen für Hybrid- und Elektrofahrzeuge offiziell in Betrieb genommen. Nach der Grundsteinlegung im September 2009 wurde die Fertigung in Ulsan binnen neun Monaten aufgebaut. Die Produktionsfläche ist rund 34 000 Quadratmeter groß. Die Produktion startet mit Batteriezellen für Vorserienprojekte. Im kommenden Jahr

beginnt dann die Großserienfertigung. Bis 2015 will SB LiMotive die Kapazität der Zellenfertigung auf gut vier Gigawattstunden pro Jahr hochfahren – ausreichend für rund 180 000 Elektrofahrzeuge. Weitere Details finden Sie in der Langversion.

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AUTOMOTIVE AKTUELL

Kabelloses Laden von Elektrofahrzeugen

Schaffner liefert in EVs

Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) hat ein Forschungsprojekt zum induktiven Laden von Elektrofahrzeugen auf den Weg gebracht. Im Rahmen des Förderprojekts erforschen die beteiligten Partner, die Conductix-Wampfler AG in Weil am Rhein sowie die Daimler AG in Stuttgart die technische Realisierbarkeit eines komfortablen Ladesystems mit hohem Wirkungsgrad und die Potenziale des kabellosen Ladens für automobile Anwendungen. Beim kontaktlosen, induktiven Laden verläuft das Aufladen der Batterie dagegen deutlich einfacher: Der Ladevorgang startet automatisch, sobald das für das induktive Laden ausgerüstete Fahrzeug auf einem entsprechenden Ladepunkt abgestellt wird. Diese induktiven Ladepunkte lassen sich völlig unsichtbar und vandalismussicher im öffentlichen Raum wie beispielsweise in Parkhäusern und Parkflächen integrieren. Eine Realisierung für Privathaushalte ist ebenfalls möglich. Das induktive Laden erfordert keinerlei Bedienung durch den Fahrer, wenn man von einmal getroffenen Voreinstellungen absieht, die unter anderem die gewünschten Stromtarife und Reichweiten berücksichtigen. Die Energieübertragung erfolgt induktiv über den Luftspalt zwischen der fest installierten Bodenspule und der Spule im Fahrzeugunterboden ähnlich wie bei einem Transformator. Die Elektronik der Bodenspule erkennt die korrekte Position des Fahrzeugs automatisch und tauscht über eine

Die Schaffner Gruppe hat von einem großen europäischen Autohersteller einen Auftrag im unteren zweistelligen Millionenbereich zur Lieferung von Komponenten für ein Serienfahrzeug mit Elektroantrieb erhalten. Die Schaffner-Gruppe entwickelt und liefert EMVund Power Quality-Komponenten für den elektrischen Antriebsstrang im Fahrzeug (inkl. Hybride) sowie für die Ladeinfrastruktur. Nahfeldkommunikation alle für den Ladevorgang notwendigen Informationen mit dem Fahrzeug aus. Durch den Automatismus beim kabellosen Laden können bei entsprechender Infrastruktur mehr Ladevorgänge bei geringerer Ladestrommenge durchgeführt werden und dadurch zu einer längeren Batterielebensdauer führen. Der Fahrzeughersteller integriert die von den Partnern entwickelten fahrzeugseitigen Komponenten des kabellosen Ladesystems mechanisch und elektrisch in das Elektrofahrzeug und erprobt das System unter praxisgerechten Einsatzbedingungen. Das Hauptziel des Verbundprojekts „Kabelloses Laden“ ist ein fahrzeugtaugliches Ladesystem mit hohem Wirkungsgrad und Komponenten mit möglichst wenig Gewicht, Bauraum und Kosten mit besonderer Berücksichtigung aller erforderlichen Sicherheitsanforderungen.

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Link zu Schaffner

Opel nimmt Reservierungen für den Ampera an

Obwohl Opel noch keinen Liefertermin für den rein elektrisch angetriebenen Ampera (das europäische Pendant zum Chevrolet Volt) nennt, nimmt das Unternehmen jetzt Reservierungen an. Details zum aufschlussreichen Prozedere finden Sie in der Langversion.

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Baden-Baden: Elektrisches Fahren in der Praxis „Die deutsche Industrie war in punkto Elektromobilität im Winterschlaf“, erklärte Dr. Wolfgang Runge, Leiter der VDI-Tagung „Baden-Baden Spezial“ während der Veranstaltung, aber mittlerweile sei die Branche mehr als aufgewacht. Entsprechend praxis- und lösungsorientiert lief auch dieser Kongress ab, der den Untertitel „Elektrisches Fahren machbar machen“ trug. Für die 380 Teilnehmer hatte Dr. Runge sein Kongressmotto sehr pragmatisch formuliert: „Die E-Mobilität kommt. Lasst uns nicht darüber reden, was nicht geht, sondern darüber, was geht.“ Dr. Runge ist sich sicher: „Wir brauchen einen Bewusstseinswechsel in den Köpfen unserer Ingenieure. Lasst uns die Skepsis weglassen, lasst uns das machen, was machbar ist.“ Den Grund dafür liefert der ehemalige Leiter von ZF Lenksysteme gleich mit:„Die deutsche Automobilindustrie ist gezwungen, das Thema

Elektromobilität schnellstmöglich zum Massenprodukt zu machen.“ BMBF Prof. Dr. Wolf-Dieter Lukas, Ministerialdirektor, Abteilung Schlüsseltechnologien – Forschung für Innovationen, im BMBF, erklärte dann auch: „1 Million Elektrofahrzeuge in 2020 sind sein Primär-, sondern ein Sekundärziel. … Wir müssen nicht Leitmarkt, sondern Leitanbieter sein.“ Batterien Trotz Schwerpunktinvestitionen in die Elektrochemie wird es sicherlich ein schwieriges Unterfangen. Prof. Dr. Dirk Uwe Sauer vom Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe an der RWTH Aachen erklärte, warum es so schwierig ist: „Bei der Produktion von Batterien sind uns die Asiaten voraus, weil sie 20 Jahre Erfahrung mit der Fertigung von Consumer-Zellen haben. … Wir müssen tatsächlich auch die Maschinen zur Batteriefer-

tigung erst entwickeln, wir müssen die Prozesse erst entwickeln und ausprobieren.“ Exakt hier sieht Prof. Sauer das große Problem: „Die Zeitkonstanten sind so, dass wir die Zellen innerhalb eines Jahres nicht zerstört haben; es dauert somit sehr lange, bis wir Rückwirkungen aus der Produktion haben.“ Neues Denken Elektrizität sei genügend vorhanden in Deutschland, so Prof. Sauer, denn alle Fahrzeuge zusammen, die in Deutschland fahren, benötigten bei vollelektrischem Betrieb gerade einmal 17% des aktuellen deutschen Stromverbrauchs. Prof. Lukas lenkte das Thema noch in eine andere Richtung, die bereits auch von OEM-Seite mehrfach angesprochen wurde, obwohl sie bei den OEMs nicht gerade beliebt ist. Prof. Lukas: „Ich glaube, wir müssen in punkto Mobilität denken und nicht nur in punkto Auto.“ (av) AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

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AUTOMOTIVE AKTUELL

TERMINE 3. ZVEI-Kompetenztreffen Elektromobilität und elektro:mobilia 23.-24.2.2011, Köln www.elektromobilia.de Leistungselektronik in der Automobiltechnik 23.-25.2.2011, Regensburg www.otti.de Embedded World 1. - 3.3.2011, Nürnberg www.embedded-world.de EMV 15. - 17.3.2011, Stuttgart www.mesago.de Fachtagung Assistenzsysteme 6. - 7.4.2011, Heidelberg www.m-i-c.de PCIM Europe 17. -19.5.2011, Nürnberg www.mesago.de Automotive Testing Expo 2011 17. - 19.5.2011, Stuttgart www.testing-expo.com Sensor +Test 7. - 9.6.2011, Nürnberg www.sensor-test.de 15. Fachkongress Fortschritte in der Automobil-Elektronik 7.-8.6.2011, Ludwigsburg www.elektronik-tagung.de

AES-128-Open-Source Protokoll-Stack für Wegfahrsperren Atmel hat einen kompletten Wegfahrsperren-Protokoll-Stack auf der Basis des Kryptographie-Standards AES-128 unter OpenSource-Lizenz vorgestellt. Durch die OpenSource-Lizenz können alle bei der Erstellung einer Wegfahrsperre Beteiligten innerhalb eines gesetzlich definierten Rahmens Beiträge hierzu liefern. „Open Source bedeutet, dass andere IC-Hersteller, Automobilzulieferer und Kfz-Hersteller einen Beitrag zur Verbesserung des Protokolls liefern können, wobei die Bauteil-Kompatibilität beibehalten wird“, erklärt Nicolas Schieli, Senior Marketing Manager für Car-Access-Produkte bei Atmel. „Außerdem können andere Firmen unter den selben Lizenzbedingungen weitere Funktionen hinzufügen, um anwendungsspezifische Anforderungen zu erfüllen.“ Nach Angaben von Schieli ist Atmels AES-128-Immobilizer-Protocol-Stack „das erste Produkt dieser Art, das unter einer offenen Lizenz erhältlich ist und somit die Kompatibilität zwischen ICs verschiedener Hersteller ermöglicht“. Schieli weiter: „Bei herkömmlichen Lösungen sind die erforderlichen KommunikationsprotokollSchichten so genannte Closed-Source-Software oder patentiert, so dass die Automobilhersteller ihre Beschaffungsstrategie auf nur einen einzigen Lieferanten ausrichten müssen. Dies führt zu einseitigen Lieferanten-Bindungen, die sich als kontraproduktiv erwiesen haben, wenn Qualitätsprobleme auftreten.“

„Allocation“ beim CEO Round-Table auf der electronica 2010

Hoher Besuch auf der electronica (v. l. n. r.): Peter Bauer, CEO von Infineon, Henri Richard, Senior Vice President Global Sales and Marketing bei Freescale, Carlo Bozotti, President und CEO von STMicroelectronics sowie Rick Clemmer, President und CEO von NXP mit Moderator Kilian Reichert. Foto: Messe München (Alex Schelbert)

Das Thema Allocation kam in ungewöhlicher Form während des CEO Round-Tables auf der electronica zur Sprache. Im Rahmen einer Frage aus dem Publikum verschaffte sich ein Automotive-Kunde Luft, indem er einen der anwesenden CEOs vor den gut 400 Zuhörern persönlich ansprach, wann er denn endlich die dringend benötigten und zugesagten Bauteile liefern wolle. Nach einer direkten Antwort dieses CEOs erklärten

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

die anderen drei Diskussionsteilnehmer einhellig und von sich heraus, dass dem Kunden diese Situation beim eigenen Unternehmen auch hätte passieren können. Statt Öl in die Wunden des Wettbewerbs zu gießen, solidarisierten sich die Top-Manager somit förmlich untereinander – eine aufschlussreiche Gesamtinfo, dass die Allocation bei diversen Bauteilen bei weitem noch nicht ausgestanden ist. (av)

Car

Key

Antenna

Antenna

Physical Layer

Physical layer

Logical layer

Logical layer

Protocol AES

Protocol AES

Industry Standard Open Source Immobilizer Stack

Der Wegfahrsperren-Protokoll-Stack definiert alle erforderlichen Schichten von der physikalischen Ebene bis zur AES-CryptoEngine und adressiert somit sowohl den Autoschlüssel als auch die Basisstation auf der Fahrzeugseite. Die physikalische Ebene basiert auf dem FDX-Verfahren (Vollduplex), das von den etablierten IC-Herstellern verwendet wird, um eine Abwärtskompatibilität zu ermöglichen. Daher können auch die meisten ICs für Basisstationen und Autoschlüssel diesen Protokoll-Stack problemlos unterstützen. Durch die weitreichende Konfigurierbarkeit des Protokoll-Stacks lassen sich die kritischen Parameter im Hinblick auf die speziellen Anwendungs-Anforderungen optimieren. So können die Authentifikationsverfahren (einzelne oder gegenseitige Authentifizierung), Challenge- und Response-Längen, Datenrate und Modulation, die Anzahl der Geheimschlüssel sowie die AES-Berechnungszeit konfiguriert werden. „Dies erlaubt es, eine optimale Reaktionszeit bei minimalem Kopplungsfaktor für eine gegebene Anwendung zu ermitteln“, konstatiert Schieli. Weiterhin spezifiziert das Protokoll auch Schlüssel-Lernprozesse, bei denen optional ein zusätzlicher Übertragungsschlüssel zur weiteren Sicherung der Lieferkette verwendet werden kann. Dieser Mechanismus erlaubt die Verschlüsselung der ursprünglichen „Paarungs“-Kommunikation zwischen dem Autoschlüssel und dem Fahrzeug, die am Bandende des Autoherstellers stattfindet.

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System Architecture

Rapid Control Prototyping

ECU Autocoding

HIL Testing

TITEL

Exklusiv-Interview mit Harald Deiss, Technischer GF bei ZF Electronics GmbH

Erweiterte Elektronikkompetenz für ZF ein großer Zugewinn Die ZF Friedrichshafen AG hat im Jahr 2009 die Cherry Corporation übernommen und führt diese als ZF Electronics GmbH weiter. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK erkundigte sich bei Harald Deiss, Technischer Geschäftsführer bei der ZF Electronics GmbH, nach den Hintergründen und den ersten gemeinsamen Aktivitäten. Die Übernahme der Cherry Corporation und die Gründung der ZF Electronics GmbH im Jahr 2009 hatte zum Ziel, die Position der ZF Friedrichshafen AG als führenden Autozulieferkonzern weiter auszubauen. Ist dieses Ziel erreicht und mit welchen Produkten/Maßnahmen? Die Elektronik gilt seit langem als Innovationstreiber Nummer eins im Automobil. ZF ist Innovationstreiber in der Antriebsund Fahrwerktechnik. Die Akquisition der Cherry Corporation war also die logische Konsequenz, um die Elektronikkompetenz und das Know-how zur Produktion entsprechender mechatronischer Komponenten zu schärfen. Durch den Zukauf des Unternehmens unterstreicht ZF zudem die Positionierung als Anbieter von Komplettsystemen aus Elektronik und Mechanik. Die Integration der Cherry Corporation in den Konzernverbund verlief sehr erfolgreich. Bereits in diesem Jahr konnten erste gemeinsame Projekte in Serie gehen. Neben diesen konzerninternen Projekten setzt die ZF Electronics GmbH jedoch auch weiterhin auf die erfolgreichen Komponenten im Bereich Karosserie und der Sicherheit im Automobil. Mit Schaltungsträgern für Seitentürschlösser, Lenksäulenverriegelungen oder Sensor Cluster möchte ich nur einige Beispiele nennen. Unser Unternehmen beliefert mit diesen Produkten seit Jahren erfolgreich den Tier-1-Markt. Mittlerweile arbeiten wir nun weltweit auch mit mehreren OEMs als Partner im Bereich Antrieb und Fahrwerk zusammen. In Systemen von ZF wie Automatgetriebe, Wankstabilisierung und variable Dämpfungssysteme kommt Steuerungselektronik von ehemals Cherry zum Einsatz. War das ein Hauptbeweggrund, die Firma zu übernehmen? Wie gesagt, der Hauptbeweggrund, die Firma zu übernehmen, war die Stärkung der Elektronikkompetenz und damit die Positionierung als Systemkomplettanbieter, was einen Mehrwert für den Kunden darstellt. Natürlich setzen wir darauf, Synergieeffekte nutzen und Systeme aus einer Hand anbieten zu können. Aber besonders das Know-how der Entwickler vor Ort in Bezug auf Mechatronik

Die Elektronik ist nach wie vor der Innovationsbringer Nummer eins im Automobil. 90% aller Innovationen im Automobil werden durch Elektronik getrieben. Harald Deiss 14

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

TITEL

und Elektronik, aber auch die Aufbau- und Verbindungstechnik und die Organisation der Produktion konnte ZF überzeugen. Für ZF ergab sich eine Stärkung der Innovationskraft durch die Elektronikkompetenz und durch die Fertigungskompetenz. Wenn man weiß, was produktionstechnologisch an Alternativen zur Verfügung steht, und diese bereits beim Systemdesign berücksichtigt, dann hat man einen deutlichen Vorteil. Mit dem Zukauf von Cherry schärft ZF sein Profil in einem Kompetenzfeld, das zunehmend an Bedeutung gewinnt: Steuerungselektronik und ihre Integration. Wie ist die Situation in diesem Betätigungsfeld jetzt zwei Jahre nach der Übernahme? Es konnten bereits einige gemeinsame konzerninterne Projekte umgesetzt werden. So stellt ZF Electronics beispielsweise das Steuergerät sowie Sensoren auf MEMS-Basis für das elektrische Dämpfersystem CDC (Continuous Dumping System) von ZF Sachs. Ein weiterer Schwerpunkt liegt im Bereich der Getriebeelektronik. Hier entwickeln wir neben elektronischen Steuergeräten für den An- und Wegbau speziell auch mechatronisch integrierte Einheiten für hohe Temperaturanforderungen bis 150 °C und einer Lebensdauer von bis zu 50.000 Stunden direkt im Getriebe. In diesem Feld haben Sensoren, Aktuatoren, Modulträger, Elektronik und Leistungsansteuerung eine hohe Bedeutung. Ein weiterer Fokus liegt auf der Elektrifizierung im Antriebsstrang. Die Produktstrategie von ZF stellt dabei den Kundennutzen, also die Einsparung von Kraftstoff und somit die Reduzierung der Betriebskosten ganz klar in den Vordergrund. Wir favorisieren den Parallelhybrid, bieten aber zur Erfüllung spezifischer Anforderungen wie etwa Packaging im Bereich der Stadtbusse auch serielle Hybride mit einer elektrischen Achse an. ZF Electronics unterstützt das ZF-Komplettsystem mit den Komponenten Hybridsteuerung, HyControl und zukünftig auch mit dem DC/DCConverter. Dabei bekommen die Systemoptimierung und die Erhöhung des Wirkungsgrads immer mehr Bedeutung. Welche Aktivitäten hat ZF Electronics bei Hybridlösungen für Pkw? ZF arbeitet bereits seit über 10 Jahren an Hybridantrieben. Seitdem hat es zahlreiche Vorentwicklungsprojekte gegeben, und im Mai 2008 wurde am ZF-Sachs-Standort in Schweinfurt die erste Produktionsstätte Deutschlands zur industriellen Fertigung von Hybridantriebsmodulen eröffnet. Die Serienproduktion wurde noch im selben Jahr aufgenommen. Zwischen 2008 und 2012 liefen und laufen dort insgesamt acht Serienentwicklungsprojekte für vier Fahrzeughersteller. Hinsichtlich der Hybridlösung hat sich ZF von Beginn an klar positioniert. Aufgrund der kleineren Bauform und der damit verbundenen Kostenreduktion sehen wir die Vorteile auf Seiten des Parallelhybrids. Unsere Erfahrung in der Getriebeentwicklung und -fertigung ermöglicht es uns, im Gegensatz zu anderen Herstellern integrierte Lösungen anzubieten. Hier spielt beispielsweise das Thema Bauraum-Neutralität eine große Rolle. Doch wir fungieren nicht nur als Komplettanbieter sondern wir bieten unsere Hybridmodule auch einzeln an. Unser Hybridbaukasten besteht aus elektrischer Maschine, Kupplung, Wechsel-

richter und Getriebe. Die ZF Electronics GmbH beschäftigt sich dabei im Schwerpunkt mit Lösungen für die Leistungsansteuerung. In diesem Bereich arbeiten wir eng mit Partnern und einem Expertennetzwerk zusammen. Aktuell entwickeln wir im Rahmen eines dieser Forschungsprojekte einen Bordnetzwandler für PKW und NKW. Welchen Weg geht ZF Electronics bei der Fahrdynamik-Regelung und im Bereich Fahrerassistenzsysteme? Zur Fahrdynamik-Regelung liefert ZF Electronics das Steuergerät sowie Sensoren auf MEMS-Basis für das elektrische Dämp-

Der Zukauf der Cherry Corporation unterstreicht die Kompetenz des ZF-Konzerns für mechatronische Systeme. Elektronik und Mechanik aus einer Hand. Cherry war ein Zugewinn. Harald Deiss

fersystem CDC der ZF Sachs. In Bezug auf Fahrerassistenzsysteme arbeitet die ZF AG daran, die Komponenten im Antrieb und Fahrwerk so zu gestalten, dass Assistenzsysteme über entsprechende Schnittstellen und Architekturen der Software unterstützt und entsprechend befähigt werden. Zur Erprobung und Auslegung haben wir dazu in unserer Zentralen Technik das System iWD (Intelligent Wheel Dynamics) entwickelt und auch bereits in Fahrzeugen vorgestellt. Die Kooperation mit dem Technologiepartner Intel und die neu entwickelte Hard- und Softwareplattform ‚Openmatics’ zeigt darüber hinaus unsere Entwicklung in Richtung Telematik-Anwendungen. Openmatics besteht aus einer On-Board-Unit für die Fahrzeuge und einem webgestützten Software-Portal für die Auswertung. Die eingesetzten Software-Anwendungen (‚Apps’) können beispielsweise zur Unterstützung des Fuhrparkmanagements oder in Stadtbussen eingesetzt werden. Unter der Marke Cherry vertreiben sie Non-Automotive Produkte. Welchen Anteil haben diese am Gesamtportfolio von Auerbach? Die Produktmarke Cherry steht nach wie vor für unsere Produkte im Bereich der Computereingabegeräte sowie für spezielle Schalter und Steuerungen – beispielsweise für die Hausgeräteindustrie. Der Gesamtumsatz des Unternehmens verteilt sich wie folgt auf die einzelnen Geschäftsfelder: Automotive: 47%, Schalter und Steuerungen: 32%, Computereingabegeräte: 21%. Wie viele Firmen nutzte auch ZF das Krisenjahr 2009 zur Restrukturierung. Für 2010 verkündeten sie das Ziel, die Stammbelegschaft in Deutschland zu halten. Das Jahr ist bald vorbei, können sie das Ziel halten? Wie ist die Situation in Auerbach? AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

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Alle Fotos: ZF Electronics

TITEL

Harald Deiss im Gespräch mit Siegfried W. Best, Chefredakteur der AUTOMOBIL-ELEKTRONIK.

Ja, dieses Ziel wurde erreicht. Durch das Instrument der Kurzarbeit konnte die ZF Electronics GmbH die Stammbelegschaft wie angekündigt halten. Anfang des Jahres wurden die zuvor bestehenden fünf Unternehmensbereiche vier Divisionen zugeordnet. Welche Divisionen sind das, und wo findet man Auerbach in dieser neuen Organisation? Die neue Struktur richtet sich stärker an den Bedürfnissen des Marktes und der Kunden aus. Die bisherigen fünf Unternehmensbereiche werden im Sinne einer kundenorientierten Aufstellung in vier Divisionen neu gegliedert: Antriebstechnik, Fahrwerktechnik, Nutzfahrzeugtechnik und Industrietechnik. Die ZF Electronics mit ihrem breiten Kompetenzspektrum wird zukünftig in der vierten Säule, also der Industrietechnik zu finden sein. Wie sieht die wirtschaftliche Erholung aus Sicht ZF Electronics aus? Man spricht von langen Lieferzeiten für PKW aus Deutschland. Grund sei, dass die Zulieferer nicht nachkommen. Fühlen Sie sich schuldig? Wir sind mit der Entwicklung seit Beginn des Jahres zufrieden. Unsere Umsätze liegen seit einigen Monaten deutlich über der moderaten Wachstumsplanung vom Anfang des Jahres, und aktuelle Kundenanfragen belegen, dass wir bezüglich Weiterentwicklung unseres Kompetenzprofils die richtige Richtung einschlagen haben. Die ZF Electronics GmbH kann derzeit alle Lieferverträge uneingeschränkt erfüllen. Infineons CEO Bauer unterstrich am Rande eines Symposiums der Verbände der Elektroindustrie, VDE und ZVEI, dass die Mikroelektronik für das Zukunftsprojekt Elektroauto entscheidend sei. Er bezeichnet die Absage der steuerlichen Förderung von Forschung und Entwicklung als falsch. Wie sehen Sie das? Sollte die Elektromobilität durch Forschungsgelder oder durch Kaufanreize wie zum Beispiel in den USA gefördert werden?

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

Weniger Subventionen in Forschung und Entwicklung zu investieren würde dazu führen, dass die Einführung neuer Technologien länger dauert. Damit wird sich die Konkurrenzsituation deutscher Anbieter auf dem internationalen Markt weiter verschärfen. Auf der anderen Seite halte ich Kaufanreize für unbedingt notwendig, um die Hürde, auf neue Technologien zu

Wir setzen auf die Hybridtechnologie. Sie wird die notwendige Brücke auf dem Weg vom Verbrennungs- zum E-Motor. Harald Deiss

setzen, auf Kundenseite so gering wie möglich zu halten. Hier ist die Solartechnologie meiner Ansicht nach derzeit das beste Beispiel. Kurz und gut: Man muss das Eine tun, ohne das Andere zu lassen. Wie sehen Sie die Entwicklung bei Hybrid und Elektrofahrzeugen in den nächsten zwei Jahren? Für die kommenden Jahre sehen wir keinen adäquaten Ersatz zum Verbrennungsmotor. Allerdings können wir beobachten, dass sich ein deutlicher Hybridtrend abzeichnet. Nach einiger Zeit der Unsicherheit im Markt wird die Hybridtechnologie zur notwendigen Brücke auf dem Weg vom Verbrennungs- zum E-Motor.

Das Interview führte Siegfried W. Best, Chefredakteur der AUTOMOBIL-ELEKTRONIK.

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MESSEN/TESTEN

Busanalyse: Kosteneffizienz durch Individualisierung Das Mess- und Analyse-Tool CAROMEE leitet eine neue Ära im Bereich der Analysewerkzeuge ein, denn Caromee bietet dem Anwender ein neues Maß an Offenheit und Flexibilität. Das optimiert die Kosten und macht die Arbeit effizienter, während gleichzeitig die Zukunftssicherheit der Investitionen sichergestellt wird. Caromee kommt an vielen Stellen der Absicherung innerhalb der Prozesskette zum Einsatz.

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lektronische Systeme sind die Schlüsselelemente für neue Funktionalitäten im Fahrzeug, aber je mehr Elektronik zum Einsatz kommt, umso komplexer wird das rollende Gesamtsystem. Nur mit entsprechenden Vernetzungslösungen lassen sich die komplexen mechatronischen Systeme der Fahrzeuge von heute überhaupt noch entwickeln und verifizieren. Diese Vernetzung leitet in ihren zahlreichen Datenbahnen viele Informationen quer durch das Fahrzeug. Es handelt sich dabei um Informationen, die Rückschlüsse auf die Funktion zulassen und deshalb möglichst einfach analysiert werden sollen. Da gleichzeitig die Entwicklungszyklen immer kürzer, die Zeitpläne knap-

per und die Budgets kleiner werden, muss der Fahrzeugentwicklungsprozess so produktiv wie nur möglich werden, während die Entwicklungsteams zusätzlich immer mehr Aufgaben bewältigen müssen. Neben diesen Herausforderungen müssen auch die Werkzeuge zur Analyse der Fahrzeugkommunikation effektiver werden und immer mehr Soft- und Hardware-Anforderungen erfüllen, was derzeit eingesetzte Werkzeuge nur begrenzt leisten können.

Die Aufgabe Von der Entwicklung und Absicherung der Steuergeräte bis zur Fahrzeugintegration und Fahrerprobung stehen die Ent-

wickler täglich vor neuen Herausforderungen. Zum einen, weil ihre bestehenden Werkzeuge bestimmte anwendungsspezifische Funktionen wie beispielsweise ein spezielles Protokoll nicht unterstützen, oder weil es sehr lange dauert, bis der Werkzeuglieferant diese Funktion anbietet. Um keine Zeit zu verlieren, müssen die Entwickler daher mit hohem Aufwand in Eigenregie eine alternative Lösung erstellen. Oftmals arbeiten sie an einer neuen Technologie, für die es noch keine Werkzeugunterstützung gibt, da es sich für den Werkzeughersteller noch nicht lohnt, eine Lösung für diese neue Technologie anzubieten. Eventuell ist auch die Anbindung an das verwendete Tool nur mit höherem Aufwand möglich.

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MESSEN/TESTEN

Alle Grafiken: Eberspächer Electronics

Unter Umständen streben die Entwickler aber auch nur die Nutzung von vorhandenen Messsystemen an, für die es keine Anbindung in ihrer eingesetzten Software gibt. Hat der Lieferant eines Werkzeugs dann keine Kapazitäten für Anpassungen oder verlangt auf Grund der Single-Source-Situation ein signifikant hohes Entgelt, führt dies zu Problemen bei der Umsetzung von Projekten.

Die Lösung

Bild 1: Im Topologie-Editor bildet Caromee die Konfiguration des Messsystems ab.

Bild 2: Der JournalViewer zeigt übersichtlich die einzelnen Ereignisse. Über eine Art Zoomfunktion lässt sich die zeitliche Abfolge von Ereignissen exakt visualisieren und auch mit hoher Granularität anzeigen.

Konfrontiert mit diesen Problemstellungen hat sich vor einigen Jahren ein deutscher OEM für die Entwicklung einer eigenen Mess- und Analyse-Software entschieden. Der Anspruch war, eine möglichst leistungsfähige Basissoftware zu schaffen, die über offene Schnittstellen sowie eine schnelle und kostengünstige Anpassung an die jeweilige Aufgabenstellung verfügt. Die Erfahrungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass die erwarteten Ziele mit der Software vollständig erreicht werden konnten. Ein weiterer, äußerst nützlicher Aspekt war eine optimale Anpassung der Software an den realen Arbeitsablauf des Nutzers. Das Werkzeug orientiert sich dabei sehr stark am Prozess des Automobilherstellers und nicht an abstrakten Vorgaben, die die Bedienbarkeit im realen Einsatz einschränken, was die Arbeitseffizienz steigert und die Analyse der Messdaten erleichtert. Im Rahmen einer langfristigen Kooperation stellt nun Eberspächer Electronics diese Lösung unter dem Namen „Caromee“ zur Verfügung. Außerdem wird Eberspächer Electronics die Anwendungsfelder der Software in Zukunft weiter ausbauen.

Basissoftware Grundelement dieser Lösung ist eine Basissoftware, die alle notwendigen Grundfunktionen bereitstellt, wobei eine Vielzahl offener Schnittstellen dafür sorgt, dass die Software in mehrere Richtungen erweiterbar ist. Über diese Basissoftware ist zum Beispiel die Adaption verschiedener Hardware unterschiedlicher Hersteller, die Integration in bestehende Prozessketten sowie die Anbindung speziell angepasster Auswertefunktionen möglich. Die folgenden Anwendungen erläutern, wie Caromee die tägliche Messpraxis unterstützt.

Logging und Auswertung von Busdaten bei der Fahrerprobung

Bild 3: MessageViewer mit Check-Control-Meldung Caromee.

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

Zur Aufbereitung und Auswertung der sehr großen Datenmengen, die in Erprobungsfahrzeugen anfallen, ist ein Logging-Tool erforderlich, das die Ingenieure

MESSEN/TESTEN

zielgerichtet unterstützt. Da es immer zu unerwarteten Fehlern im Fahrzeug kommen kann, müssen bei Testfahrten möglichst alle ausgetauschten Daten erfasst werden. So besteht die Möglichkeit, die Daten gezielt auf Fehler hin zu untersuchen, ohne erst eine weitere Testfahrt mit dem Fahrzeug durchzuführen. Ein modernes Tool muss somit in der Lage sein, alle Daten, die im Fahrzeug über einen langen Zeitraum hinweg erfasst wurden, in übersichtlicher Weise als „Journal“ darzustellen und bestimmte Ereignisse darin übersichtlich zu kennzeichnen. Eine weitere wichtige Eigenschaft des Tools sind die Analyse-Filter, mit denen sich große Datenmengen nicht nur auf bestimmte Ereignisse hin durchsuchen beziehungsweise filtern lassen. Es besteht vielmehr die Möglichkeit, bereits beim Füllen von Logdateien nur bestimmte Daten abzuspeichern. Mit einem guten Analyse-Tool können die Ingenieure diese Filter-Einstellungen einfach und schnell in der Praxis nutzen, um so bei Testfahrten zügig ein Ergebnis zu erhalten. Exakt diese Aufgaben übernimmt das Mess- und Analyse-Tool Caromee, indem es den gesamten Datenverlauf einfach und komfortabel erfasst sowie schnell und verständlich grafisch darstellt – und zwar inklusive Filterfunktionen. Abhängig von der aktuellen Anwendung erfolgt dieser Filterprozess bereits während der Datenerfassung oder auch erst später bei der Auswertung der großen Datenfülle. Caromee ermöglicht somit eine effiziente Nutzung großer Datenmengen bei einfacher Bedienung.

das Mess- und Analyse-Tool die Filterung der teilweise sehr umfangreichen Datenmengen auf relevante Nachrichten übernimmt. Zahlreiche Zusatzinformationen wie zum Beispiel Klemmenstatus, Check-Control-Meldungen oder ErrorFrames erlauben eine einfache Nutzung des Werkzeugs.

Individuelle und flexible Anpassung Mit seinen vielfältigen Einsatzmöglichkeiten bietet sich Caromee als Alternative für zahlreiche Mess- und Analyseaufgaben im Rahmen der Fahrzeugentwicklung an. Bereits jetzt arbeitet Eberspächer Electronics an einer Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten, um so eine komplette Lösung rund um alle Themen der Netzwerkabsicherung zu bieten. Allerdings ist der Kreis der Anwender, die das Werkzeug weiterentwickeln beziehungsweise individualisieren können, nicht auf Eberspächer Electronics beschränkt. Vielmehr kann jeder Werkzeughersteller, jede Fachabteilung, jeder Entwickler oder auch jede Hochschule eigene Funktionen erstellen, so dass die Software selbst für Nischenanwendungen oder streng vertrauliche Projekte geeignet ist, während gleichzeitig eine optimale und kosteneffiziente Anpassung erfolgt. Mit diesem Konzept leitet Caromee eine neue Ära im Bereich der Analysewerkzeuge ein, die dem Anwender ein bisher unerreichtes Maß an Offenheit und Flexibilität bietet – eine Investition, die Arbeitseffizienz, Kostenoptimierung und Zukunftssicherheit sicherstellt.

über eine Vielzahl offener Schnittstellen in mehrere Richtungen erweiterbar ist, schafft den Spagat zwischen den individuellen Anforderungen. Über diese Basissoftware ist zum Beispiel die Adaption verschiedener Hardware unterschiedlicher Hersteller, die Integration in bestehende Prozessketten und die Anbindung speziell angepasster Auswertefunktionen möglich. Das Konzept leitet eine neue Ära im Bereich der Analysewerkzeuge ein, die dem Anwender ein noch nie da gewesenes Maß an Offenheit und Flexibilität anbietet und damit die Arbeitseffizienz, Kostenoptimierung und Zukunftssicherheit seiner Investitionen sicherstellt. Dipl.-Ing. B. Sc. (FH/TU) Thomas Bachmann ist bei Eberspächer Electronics als Projektmanager für AnalyseTools zuständig.

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Fazit Absicherung und Integration von E/E-Komponenten im Gesamtsystem Caromee wird bereits intensiv zur Absicherung und Integration der E/E-Komponenten im Gesamtsystem genutzt. Zum Anwendungsspektrum gehören die Verifikation von Kabelbaum, Busphysik und Buslogik genauso wie die Verifikation und Analyse des Netzwerkmanagements, des Fahrzeugzustandsmanagements und der Klemmensteuerung. Darüber hinaus erfolgt auch die Überprüfung des Energiebordnetzes unter Verwendung von Caromee. Mit Caromee bewältigen die Ingenieure beispielsweise die Online-Analyse oder das Aufzeichnen/Loggen des Datenstroms. In der täglichen Praxis sind dabei wichtige Funktionen wie beispielsweise eine umfangreiche und komfortable Suche oder die Visualisierung von bestimmten Informationen sehr nützlich. Das steigert die Produktivität signifikant, weil

Im Rahmen eines Fahrzeug-Entwicklungsprozesses sind von der Steuergeräteentwicklung und -absicherung bis zur Fahrzeugintegration und Fahrerprobung diverse Absicherungsschritte notwendig, die unter hohem Zeitdruck bei knappen Terminplänen und Budgets durchgeführt werden müssen. Daher benötigen die Analysewerkzeuge der Zukunft nicht nur offene Schnittstellen, sondern sie müssen auch ein effizientes Arbeiten mit großen Datenmengen ermöglichen. Gleichzeitig sind einfache und intuitive Bedienung, hohe Verfügbarkeit sowie ein hoher Wiederverwendungsgrad gefragt. Diese Anforderungen wurden in eine kosten- und funktionsoptimierte Lösung implementiert, die im Rahmen einer langfristigen Kooperation nun auch über Eberspächer Electronics für alle Anwender und Entwickler zugänglich wird. Eine Basissoftware, die alle notwendigen Grundfunktionen bereitstellt und

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MESSEN/TESTEN

Aus welchem Grund sind Konformitätsprüfungen wichtig? Betrachtet man die Historie der Automobilindustrie der letzten 20 Jahre, so erkennt man, dass die Vernetzung und das Kommunikationsaufkommen innerhalb des Fahrzeugs enorm angestiegen sind. Insbesondere im Bereich BUSSYSTEME hat eine rasante Entwicklung stattgefunden.

N

dass Fehlfunktionen durch Verletzung der Toleranzbereiche erst spät und/oder sporadisch auftreten. Die Komplexitätserhöhung durch die rasante Entwicklung in der Vernetzung und den Technologien, führte zu immer mehr „unerklärbaren“ Kommunikationsausfällen. Bisher ausreichende Funktionalaussagen durch empirische Überprüfung der Interoperabilität scheitern

nehmend zu hohem Zeit- und Kostenaufwand durch langwieriges Austauschen von Steuergeräten bis die Fehler nicht mehr auftraten.

Die neue Komplexität

Die Situation heute hat sich grundlegend geändert. In aktuellen Fahrzeugen sind Steuergeräte, intelligente Sensoren und Aktoren bis zu einer Anzahl im dreistelligen Bereich miteinander vernetzt. Mit der Konformitätsprüfung lässt sich die Belastbare AusInteroperabilität indirekt überprüfen, so dass sagen über die Interoperabilität der vergleichbare Testergebnisse entstehen. vernetzten Steuergeräte und deren zunehmend am Testaufwand, insbesonBauelemente sind weiterhin ein zentradere durch die wachsende Anzahl von les Entwicklungsziel. Um dies beherrEinflussparametern (zum Beispiel Anschen zu können, mussten neue Methozahl der Teilnehmer, heterogene Zulieferden, Tools und Prozesse etabliert werden. landschaft, Topologieausprägung, KabelIndustriebaukästen helfen, nicht wetteigenschaften, Stecksysteme, Temperabewerbsbehaftete Komponenten zu stantur, Toleranzen usw.). dardisieren. Dies ermöglicht es den OEMs Diese Entwicklung führte in den und den Zulieferern, Kosten, EntwickWerkstätten bei der Fehlerbehebung zulungszeit und Absicherung zu optimie-

Alle Grafiken: Gigatronik

och vor wenigen Jahren wurden Steuergeräte (ECUs) mit vergleichsweise langsamen Übertragungsraten von 1 Kbit/s bis 9,6 Kbit/s vernetzt. Die eingesetzten Kommunikationsprotokolle waren zudem überwiegend OEM-spezifisch (nur auf die Anforderungen eines Fahrzeugherstellers zugeschnitten). Aufgrund der überschaubaren Anzahl vernetzter Steuergeräte und geringer Datenmengen waren die zugehörigen Prozesse beherrschbar und leicht zu bedienen. Eine Absicherung erfolgte in der Regel auf funktioneller Basis auf manuellem Wege. Nur bei Fehlfunktionen auf Anwenderebene wurden unter anderem die Busphysik (PhysicalLayer) und das Kommunikationsprotokoll (Data-Link-Layer) auf Fehler untersucht. Da die Implementierungen der einzelnen Bausteine (Mikrokontroller, Transceiver, Kabel etc.) und damit letztendlich das Steuergerät eine meist höhere Fehlertoleranz aufwiesen als von den Spezifikationen verlangt, konnte es passieren,

Bild 1: Da die Steuergeräte systembedingt manchmal besser und manchmal schlechter als die Spezifikation sind, müssen entsprechende Tests erfolgen.

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MESSEN/TESTEN

mieren. Das direkte Absichern der Interoperabilität ist aus den zuvor genannten Gründen nicht umsetzbar. Simulation wäre eine elegante Möglichkeit, die Interoperabilität zu bestätigen; hier sind allerdings noch einige Hürden zu bewältigen, bevor man auf dieses Mittel zurückgreifen kann. Heute kommt eine weitere Methode erfolgreich zur Anwendung: die Konformitätsprüfung, mit der sich die Interoperabilität indirekt überprüfen lässt. Konformität ist die Überprüfung der Übereinstimmung mit den zugrundeliegenden Spezifikationen, Normen und eventuell zugehörigen Implementierungsvorgaben. Die Konformitätsprüfung ermöglicht reproduzierbare sowie vergleichbare Testergebnisse und gibt einen Überblick über die Wahrscheinlichkeit, ob Bauelemente und Steuergeräte mit anderen Bauelementen und Steuergeräten zuverlässig zusammenarbeiteten, also interoperabel sind. Wichtig ist, dass sich die Konformitätsprüfung ausschließlich aus den relevanten Spezifikationen, Normen und eventuell zugehörigen Implementierungsvorgaben ableitet.

Praxis In der Praxis werden die Einzelimplementierungen eines Systemverbunds (zum Beispiel Physical-Layer und Communication-Controller) auf Konformität überprüft. Diese Ergebnisse lassen sich als Indiz für die Interoperabilität des Gesamtsystems heranziehen. Ein Spezialfall ist der LIN-Bus: Falls es nicht möglich ist, die Einzelimplementierungen separat zu prüfen, muss die fertige beziehungsweise seriennahe Gesamtkomponente auf Konformität geprüft

werden. Grundlage hierfür ist eine Gesamtsystemspezifikation.

Analogie Führerscheinprüfung Eine Konformitätsprüfung lässt sich gut mit einem Autoführerschein vergleichen: Die StVO (Straßenverkehrs-Ordnung) „spezifiziert“ das „interoperable“ Verhalten der Verkehrsteilnehmer im Straßenverkehr. Hieraus leitet sich die „Konformitätsprüfung“, also die Führerscheinprüfung, ab. Jeder Verkehrsteilnehmer, der am Straßenverkehr teilnimmt, muss im Vorfeld sozusagen die „Konformitätsprüfung“ erfolgreich abgeschlossen haben. Damit ist eine hohe Wahrscheinlichkeit gewährleistet, dass die Verkehrsteilnehmer gemäß der StVO miteinander „interoperabel kommunizieren“.

Die Konkurrenz wird immer größer – Werbung verschafft Respekt

Fazit Die Komplexität heutiger Fahrzeuge zusammen mit der sehr kurzen Entwicklungszeit machen es sehr schwierig, konventionelle Interoperabilitätsabsicherungen durchzuführen, bei denen „jeder mit jedem“ kommuniziert. Damit sind Konformitätsprüfungen eine wichtige Maßnahme, die letztendlich die Qualität, die Kundenzufriedenheit und somit auch den Absatz des Produkts garantiert beziehungsweise fördert. Harald Thierauf ist Leiter des Fachteams Systemarchitektur & Bordnetz bei der Gigatronik München GmbH.

infoDIRECT Link zu Gigatronik

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Das Medien-Portfolio der Partnerverlage Hüthig und verlag moderne industrie bedient mit seinen starken Print- und Onlinemarken nahezu alle Branchen und Themen der Industrie. In der deutschen Wirtschaft erreichen wir mit unseren Medien eine Bandbreite wie kein zweites deutsches Verlagshaus. Damit sind wir ganz nah dran an den Top-Entscheidern der Wirtschaft. Isabel Ebert, Tel.: 06221/489-374, E-Mail: [email protected]

Bild 2: Konformitätstest: Die funktionellen Anteile der Applikations-Software werden hier nicht betrachtet.

verlag moderne industrie GmbH Justus-von-Liebig-Str.1 D-86899 Landsberg Tel. +49(0)8191/125-0 Fax +49(0)8191/ 125-444 www.mi-verlag.de

Hüthig GmbH Im Weiher 10 D-69121 Heidelberg Tel. +49(0)6221/489-0 Fax +49(0)6221/489-279 www.huethig.de

MESSEN/TESTEN

Fahrdynamikmessungen: schnell,sicher und aussagekräftig Das mobile Messsystem MOSES (MObiles Sensor Erfass System) erfasst MESSGRÖßEN bei fahrdynamischen Versuchen. Die Ausrichtung der Bedienung auf den Arbeitsablauf bei Testfahrten sowie auf die durchzuführenden Fahrmanöver unterstützt die Versuchsfahrer bei der Messung und der Auswertung.

W

unmittelbar auf die Durchführung von Fahrdynamikmessungen zugeschnitten ist. MOSES ist speziell für die Automobilentwicklung entworfen und von der Firma Daimler AG in Auftrag gegeben worden. Ziel war es, Messdaten bei fahrdynamischen Manövern zu erfassen, um damit fahrdynamische Kenngrößen zu ermitteln, die schließlich das Verhalten des Kraftfahrzeugs beschreiben. MOSES ist im Kern ein PC-basiertes Erfasssystem, analysiert aber auch die Qualität und Quantität der gewonnenen Daten im Sinne einer Vorabauswertung.

Das Mönchengladbacher Systemhaus measX realisierte MOSES als reine LabVIEW-Entwicklung.

Messen mit MOSES MOSES orientiert sich genau am Arbeitsablauf der Versuchsfahrer. Die wesentlichen Arbeitsschritte wie Konfigurieren, Inbetriebnehmen der Messtechnik und schließlich die Messung selber unterstützt das System direkt. So gelingt die Effizienzsteigerung bei gleichzeitiger Qualitätsverbesserung. Die Arbeitsweise von MOSES enthält wegen der gezielten Ausrichtung auf das Bild: Daimler

enn die Testfahrzeuge und Prototypen der Automobilfirmen auf Prüfgeländen ihre Bahnen ziehen, Kreise drehen und bei extremen Ausweichmanövern die Pylonen davonfliegen, so ist immer öfter MOSES im Einsatz. Gerade bei diesen fahrdynamischen Manövern sind stets erfahrene Versuchsingenieure am Werke, die unter großem Logistik- und Zeitdruck das Fahrzeugverhalten in punkto „Aktive Sicherheit“ messtechnisch beurteilen. Genau hierfür ist MOSES konzipiert, und zusammen mit der notwendigen Sensorik ist ein Messsystem entwickelt worden, welches

Bild 1: Durchfahren eines Ausweichmanövers.

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MESSEN/TESTEN

der Messung wie Abtastrate, Kanalauswahl, Triggerbedingungen, Messzeit etc. Der Testfahrer wählt hierzu aus einer Tabelle sein Manöver aus, wechselt in den Messmodus und startet die Messung. Während der Messung überwacht das System nun ebenfalls manöverabhängig die Qualität der Messung und zeigt sie an. Bei Manövern, bei denen es zum Beispiel auf die Einhaltung einer Fahrgeschwindigkeit ankommt, zeigt MOSES diese automatisch an und signalisiert ein Abweichen optisch und akustisch.

Auswertung

Bild 2: Messaufbau mit MOSES-Rechner.

digkeit und Schwimmwinkel (zum Beispiel von der Firma Corrsys-Datron)  Messlenkrad (Erfassung von Lenkradmoment und Lenkradwinkel (zum Beispiel von der Firma Corrsys-Datron) Ein eigenes Interface zum Einlesen von CAN-DBs sowie ein CAN-BusMonitor ermöglichen das Anbinden nahezu jeder CAN-Bus Sensorik ohne zusätzlichen Aufwand. In einem eigenen Modus „Kalibrieren“ erfolgen Test- und Abgleichmessungen sowie die Inbetriebnahme Je nach gefahrenem Manöver berechnet der angeMOSES spezielle Kennwerte und gibt diese schlossenen Sensorhardaus: während und nach der Messung ware. Im Modus „Messen“ arbeitet das System schließlich den Im Wesentlichen besteht das MesssysVersuchsplan ab, indem es die zuvor tem aus den Komponenten PC (Laptop definierten Fahrmanöver aufruft und/oder PXI-System) mit der Software und durchführt. MOSES und Erfassungskarten (analog, CAN, IEC, …). Für ein vollwertiges Fahrdynamikmesssystem sind folgende KomDer Schlüssel für ponenten zu ergänzen, welche die Softoptimale Testfahrten ware MOSES auch in vollem Umfang von Die sogenannte „Manöverführung“ der unterstützt: ist das patentwürdige Highlight von  Messverstärker (zum Beispiel Modulab MOSES, die auch das Arbeiten mit von AFT) verschiedenen Messreihen oder Va Inertiales Messsystem (Strapdownrianten optimal unterstützt. Das bePlattform zur Erfassung von Beschleudeutet in der Praxis, dass MOSES einigungen, Drehraten und Lagewinkeln ne integrierte Datenbank enthält, in im horizontierten Koordinatensystem der für jedes definierte Fahrmanöver (zum Beispiel von der Firma iMAR) die erforderlichen Einstellungen für  Correvitsensor (optisches Messsystem die Messung abgelegt sind. Dies bezur Erfassung von Fahrzeuggeschwintrifft zunächst nur die Konfiguration Gebiet Fahrdynamikmessung einige Neuerungen gegenüber anderen marktüblichen Softwareprodukten zur Messdatenerfassung: Nach der üblichen Definition der eingesetzten Hardware (Messkanäle, Skalierungen, …) wird im zweiten Schritt ein sogenannter Versuchsplan erstellt, der mit den durchzuführenden Fahrmanövern befüllt wird, die dann später bei der Messung einzeln oder in Variantenabfolge durchgeführt werden. Hierbei steht eine Vielzahl von standardisierten Fahrmanövern (ISO, NHTSA, DIN, …) zur Verfügung.

Manöverorientierung bedeutet schließlich auch, dass nach der Messung automatisch die für das Manöver passende Auswertung berechnet und angezeigt wird, um so qualitativ hochwertige Messungen zu erzeugen. In der Tabelle von Bild 4 ist so beispielsweise die Kontrolle der Fahrgeschwindigkeit (vxMittel) ebenso möglich, wie die Kontrolle der weiteren fahrdynamischen Größen. Für die bisherigen acht Messungen der Messreihe listet MO-

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MESSEN/TESTEN

lokales WLAN gekoppelt mit einem HostPC im Service-Fahrzeug lassen sich diese Aufgaben mit einem Minimum an Sensorik im Vergleich zum heute üblichen Verfahren zu besonders geringen Kosten durchführen.

Bild 3: Gültigkeitsüberwachung.

Zusammenfassung

Bilder 2 - 4: measX

Bild 4 unten: Das Offline-Display beim Fahrmanöver Frequenzgang.

SES wichtige Kontroll- oder Kennwerte in der Tabelle auf, die Grafiken zeigen bereits weitere Messgrößen über der Frequenz. In der Grafik oben links ist dunkelblau die Klassenbesetzung der letzten Messfahrt dargestellt. Alle bisherigen Messungen hatten eine maximale Lenkfrequenz von 1,4 Hz. Um den oberen Frequenzbereich zu füllen, sind somit noch weitere Messungen erforderlich. In der Grafik unten links ist gut zu sehen, wie das Fahrzeug die Zielgeschwindigkeit von 80 km/h erreichte; nur bei der letzten Messung (hellblaue Punkte) ist bei den Frequenzen größer 1 Hz die Fahrgeschwindigkeit auf bis zu 76 km/h abgesunken. In den beiden rechten Grafiken zeigt MOSES deutlich den notwendigen Lenkradwinkel (zirka 47 °) an, der erforderlich ist, um auf die stationäre Ziel-Querbeschleunigung von 4 m/s² zu kommen. Diesen Wert zeigt auch die Tabelle an. Gerade bei den speziellen Manövern der NHTSA (National Highway Traffic

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Safety Administration) ist eine Unterstützung besonders wertvoll. Manöverorientierung bedeutet hier beispielsweise die automatische Berechnung der Lenkradwinkel aus dem Manöver „Zuziehen“ (slowly increasing steer) für das folgende Manöver „Fishhook“. Ob bei der Messung ein „two wheel lift“ vorlag, berechnet MOSES dann ebenfalls automatisch nach dem Kriterium der NHTSA.

Ausblicke MOSES kann mehr: Mit den Entwicklungen MOSES-Motion und MOSES-PDA erschließt das System sowohl komplexe als auch weitere Standard-Anwendungsfelder. Moses Motion bietet mit einer oder mehreren Kameras synchrone Videodatenerfassung zu den Sensor- und Bussignalen; somit wächst das Anwendungsspektrum enorm. MOSES-PDA benötigt für Slalom- und Spurwechseltests einen herkömmlichen PDA und einen GPS-Empfänger. Über ein

Das Messsystem MOSES (MObiles Sensor Erfass System) ist ein mobiles Messsystem zur Erfassung von Messgrößen bei fahrdynamischen Versuchen. Die konsequente Ausrichtung der Bedienung auf den Arbeitsablauf bei Testfahrten und auf die durchzuführenden Fahrmanöver führt zu erheblichen Effizienzsteigerungen und Qualitätsverbesserungen, weil der Versuchsfahrer bei der Messung optimal unterstützt wird: Je nach gefahrenem Manöver berechnet MOSES spezielle Kennwerte und gibt diese aus – und zwar sowohl während (Online-Display) als auch nach der Messung (Offline-Display). Dabei werden die scheinbaren Gegensätze zwischen Standardisierung und Flexibilität nahezu aufgelöst. Mit einer Fülle von unterstützten Interfaces (analog, CAN, IEC, Ethernet, Video, USB, …) wird auch ein großes Feld weiterer Anwendungen erschlossen. So setzt etwa ein großer japanischer Hersteller MOSES in Europa zur Validierung von Bremsen aber auch bei Tests zur Verbesserung von Karosserie-Komponenten ein. MeasX entwickelt MOSES durch das ständige Feedback vieler verschiedner Nutzer konsequent weiter und wertet die Software auf. Das Joint Venture zwischen dem originären Beauftrager und der Markteinführung durch die measX GmbH stellt erstmalig ein flexibles und standardisiertes Fahrdynamik-Softwarepaket zur Verfügung.

Andreas Pfister und Dr. Marcus Nüssle (Bild) arbeiten in der Pkw-Entwicklung der Daimler AG in Sindelfingen – und zwar im Bereich Aktive Sicherheit/ Fahrdynamik. Harry Reimer (Bild) ist bei der measX GmbH & Co. KG in Mönchengladbach tätig.

infoDIRECT Link zu measX

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1. Deutscher Kongress der Weltmarktführer

25. und 26. Januar 2011 in Schwäbisch Hall mit Abendempfang am 24. Januar 2011

1. DEUTSCHER KONGRESS DER WELTMARKTFÜHRER Spitzenpositionen durch nachhaltiges Wachstum sichern Schwerpunktthemen: Technologieführerschaft und Familienbesitz: So bleiben Weltmarktführer an der Spitze Agieren statt reagieren: Wie Unternehmen sich den Herausforderungen der Globalisierung stellen Wachstum ohne Grenzen: Ist das Geschäftsmodell Deutschland überholt? Schirmherr:

Veranstalter:

Rainer Brüdele, Bundesminister für Wirtschaft und Technologie

Dr. Walter Döring, Wirtschaftsminister a. D. Baden-Württemberg SVV – Süddeutscher Verlag Veranstaltungen GmbH Prof. Dr. Bernd Venohr, Strategieexperte Wirtschaftsregion Heilbronn-Franken GmbH Wirtschaftszeitung Produktion

Sponsoren:

Medienpartner:

Aussteller:

Anmeldecoupon – Fix per Fax 08191/125-404 Hiermit melde ich mich verbindlich zur Veranstaltung „1. Deutscher Kongress der Weltmarktführer“ zum Preis von 1.590,– ` zzgl. MwSt. an (1811.207.08).

Name, Vorname:

Ja, ich nehme am Vorabend (24.01.11) bei der KLAFS GmbH & Co. KG teil.

Abteilung/Position:

Ich nehme an der Abendveranstaltung am 25.01.2011 teil.

Firma/Branche:

Ich bevorzuge vegetarisches Essen. Wir haben Interesse an einer Firmenpräsentation. Bitte senden Sie uns kostenlos und unverbindlich Informationsmaterial zu. Weitere Informationen zum Fachkongress erhalten Sie gerne von:

Firmenanschrift (Straße, HsNr.):

Firmenanschrift (PLZ, Ort):

Ricarda Herrmann SVV – Süddeutscher Verlag Veranstaltungen GmbH

USt-IdNr.:

mic – management information center Tel: +49 (0) 8191/125-872 oder

Telefon (für Rückfragen):

E-Mail: [email protected] E-Mail: Bitte beachten Sie unsere AGB unter: www.m-i-c.de/weltmarktfuehrer

Datum/Unterschrift:

Rechnung an (Abteilung/Name):

9409

Datenschutzhinweis: Die SVV GmbH ist ein Unternehmen der Süddeutscher Verlag Mediengruppe. Ihre freiwilligen Angaben werden zusammen mit den für die Vertragsabwicklung erforderlichen Daten von uns und der Unternehmensgruppe, unseren Dienstleistern sowie anderen ausgewählten Unternehmen verarbeitet und genutzt, um Sie über Produkte und Dienst leistungen zu informieren. Wenn Sie dies nicht mehr wünschen, schreiben Sie bitte an: Süddeutscher Verlag Veranstaltungen GmbH, Justus-von-Liebig-Straße 1, D-86899 Landsberg

1. FACHTAGUNG INFOTAINMENT

Das Auto als Entertainmentzentrale Die ERSTE FACHTAGUNG INFOTAINMENT am 12. und 13. Oktober in München war mit rund 90 Teilnehmern ein echter Erfolg und zeigt das Interesse der Automobilindustrie an diesem zukunftsträchtigen Thema.

U

nter der Moderation von Prof. Dr. Volker von Holt vom Institut für Fahrzeuginformatik und –Elektronik der Ostfalia- Hochschule für Angewandte Wissenschaften brachten die insgesamt 16 Vorträge einen guten Überblick über den aktuellen Stand des Infotainments und über künftige Entwicklungen. Im Folgenden die Wiedergabe einiger Vorträge, eine Fassung aller Vorträge können Sie über unseren Service infoDIRECT am Ende des Beitrags herunterladen.

Infotainment im A8 Das Infotainment im neuen Audi A8 brachte Dr. Peter Steiner, Leiter Entwicklung Infotainment E/E von Audi im ersten Vortrag auch akustisch zum Klingen. Infotainment im A8 bedeute die Kombination aus Navigation, GoogleEarth-Navi, Rear-Seat-Entertainment, Bang&Olufsen Sound, Multimedia und Audi Online Dienste – alles bedient durch das MMI Touch, über das wir in der Au-

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

gust-Ausgabe im Rahmen unserer Ludwigsburg-Berichterstattung ausführlich berichtet haben.

Domänenübergreifende Vernetzung Neue Endkundenfunktionalität durch domänenübergreifende Vernetzung zeigte Dr. Otmar Schreiner, Head of System Engineeering Interior der Continental Automotive GmbH. Er zeigte Wege aus dem Dilemma, das sich aus der Fragestellung ergibt, wie man trotz steigender Komplexität zu einem „Simplify your Drive“ kommt. So kann man die HMI vereinfachen, wenn man domänenübergreifende Funktionen herausnimmt. Personalisierung ist hierzu das Stichwort – und zwar durch Bündelung von Funktionen zu den Fahrprofilen Eco, Sport oder Comfort. Das vom Fahrer gewählte Profile greift dann in alle Funktionen ein (ABS, EPS usw.) und stellt sozusagen je nach Profil ein

anderes Fahrgefühl zusammen: man kauft ein Auto hat aber je nach Laune das Erlebnis eines Sportwagens, eines Eco-Autos oder einer Komfortlimousine. Da kommt dann auch die Integration oder Interaktion von Infotainment und Fahrerassistenz zum Einsatz, über die zum Beispiel bei einem Anruf automatisch das Spurwarnsystem eingeschaltet wird. Eine weitere Komponente von „Simplify your Drive“ ist die von Continental entwickelte AutoLinQ-Lösung, bei der Fahrer und Beifahrer „Always On“ sind und mit allem Wichtigen in Verbindung bleiben. AutoLinQ besitzt eine offene Architektur und bietet die Möglichkeit, den Google-Android-Market-Place ebenso wie andere Internet-Eco-Systeme wirksam einzusetzen.

Elektroauto „Always On“ Dass auch das Elektroauto „Always On“ sein wird, war Gegenstand des Vortrags

1. FACHTAGUNG INFOTAINMENT

Auch das Elektroauto wird „Always On“ sein, so die Aussage von Herbert Halamek, Key Project Manager eMobility Solutions bei der Continental Automotive GmbH.

Dr. Alexander Leonhardi, zuständig für System-Architektur und -Engineering bei der Daimler AG, bezeichnet MOST150 als das Bordnetz für zukünftige Infotainment-Systeme.

Dr. Marc Lindlbauer, Bereichsleiter Embedded Security der secunet Security Networks AG, schilderte, dass Angriffsszenarien Realität sein werden, wenn das Internet ins Auto kommt.

von Herbert Halamek, Key Project Manager eMobility Solutions bei der Continental Automotive GmbH. Im EV geht es aber darum, wie die Restreichweite ist, beeinflusst durch Wetter (Heizung), Verkehrsaufkommen, Stau und wie die Lademöglichkeit am Ziel ist. Da kann das Infotainment unterstützen und dem Fahrer die Angst nehmen, nicht anzukommen. Es kann die optimale Route berechnen (die mit dem niedrigsten Energieverbrauch), nennt Zwischenlademöglichkeiten (zum Beispiel Schnellladung von 20 auf 80% in 15 Minuten) mit Hinweisen auf POI, an denen man die (Lade-)Zeit sinnvoll nutzen kann oder auf Akkuwechselstationen (Better Place und andere). Herbert Halamek sprach auch die verschiedenen Ladelösungen an und stellt fest, dass ein EV soviel Strom benötigt wie ein Haushalt und dass der Gesamtverbrauch in Deutschland deswegen um 10% zunehmen wird. Die Ladestrategien müssen überdacht werden, angefangen vom Ladeplatz über das Smart Charging, das heißt Ladung planen und steuern, bis hin zum Roaming, dem Akku-Life-Cycle (zum Beispiel Leasen) oder dem Smart Grid. Das EV braucht Infotainment damit das Erlebnis „Elektroauto“ ein Positives wird. EVUs, Leasingfirmen, Akkuhersteller und Versicherungen sowie viele andere mehr werden mit den OEMs und Fahrern ein Ökosystem Elektroauto bilden. Diese Partnerschaften sind ein wichtiger Erfolgsfaktor. Hierzu ist eine offene Plattform zur Zusammenarbeit notwendig, für die schließlich Continental die Technologie bietet. Herbert Halamek sieht große Zurückhaltung bei den Mineralölgesellschaften. Die sind mit ihren Tankstellen in Sachen EV sehr zurückhaltend,

werden aber mit Ladestationen oder Akkuwechsel aus dem Dunkel heraustreten, wenn es soweit ist.

video um Videosignale zu senden. Die Lösung akzeptiert Kontrollkommandos von Drehgebern. Die Apps stehen unter der Kontrolle von Apple (wobei die Firma garantiert, keine ablenkenden Inhalte einzubinden), der OEM muss die Funktion aber selbst testen.

Symbiose mit Smartphone-Apps? Ralf Lamberti, Direktor Infotainment bei der Daimler AG, stellt die Frage, ob Smartphone Apps und das Auto eine Symbiose erfahren. Das hängt ab von der Bedienbarkeit, der Funktionsnutzung während der Fahrt und das alles unter Berücksichtigung der Ländergesetze, die zum Beispiel in einigen Staaten in den USA die Nutzung des Handys gerade für junge Fahrer verbieten. Voraussetzung für die sinnvolle Integration eines Smartphones im Kfz (die meisten verkauften Handys sind heute Smartphones) sind eine perfekte HMI, die Hands-free-Integration oder eine sichere Befestigung aber auch eine sinnvolle Einschränkung der Inhalte, die sich an der Fahraufgabe orientieren – und keine „verrückten Sachen“. Ralf Lamberti demonstrierte den Funktionsumfang der Smartdrive-App live vor dem interessierten Publikum. Smartdrive ist der Marktführer bei der iPhone-Integration und bietet die Halterung, Handsfree-Anrufe, iPhone-Audio sowie Auto-Save der Position des Autos für nahtlose CarFinder. Verfügbare Apps sind seit Mai 2010 die Basis-Apps wie Webradio, Maps und ID-Song. Seit Oktober 2010 wurde die Navigation integriert und zum selben Zeitpunkt „smart electric drive“ mit Anzeige des Ladezustandes und der Reichweite von EVs. Der nächste Schritt wird sein, dass eine App auf dem iPhone läuft, ihre HMI auf das Fahrzeugdisplay schickt und Kontrollinfos von den Bedienelementen bekommt. iPod out gibt Inhalte an externe Displays, nutzt momentan Analog-

Sicheres Infotainment Dr. Marc Lindlbauer, Bereichsleiter Embedded Security der secunet Security Networks AG schilderte, dass wenn das Internet ins Auto kommt, Angriffsszenarien Realität sind. Einen ausführlichen Beitrag zu diesem Thema finden sie in dieser Ausgabe der AUTOMOBILELEKTRONIK ab Seite 32.

Spracheingabe Auf die Bedeutung der Spracheingabe für die Bedienung der zunehmenden Funktionen im Auto ging Arnd Weil, General Manager Nuance Automotive ein. Er sieht eine hohe Akzeptanz der Sprachbedienung dann, wenn sie professionell ins HMI integriert ist. 8 von 9 Fahrern nutzen diese regelmäßig und ziehen sie der manuellen Bedienung vor. 60 Prozent der fest verbauten Navis bieten bereits Sprachbedienung. Nuance setzt deswegen auf die Erweiterung der Sprachsteuerung um SMS-Diktieren und VoiceSearch sowie die Möglichkeit, im Auto kurze Nachrichten zu diktieren und beliebige Internet-Abfragen (nicht nur im Auto) per Sprache zu starten. Die Firma, deren Technologie bereits in 7 der Top10-Topmodelle eingesetzt wird, wird ihre Vorstellungen gemeinsam mit den Tier1 lösen.

Datenvolumen speichern Das Datenvolumen im Automobil erhöht sich rapide durch Anwendungen wie AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

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1. FACHTAGUNG INFOTAINMENT

Der Moderator der 1. Fachtagung Infotainment, Prof. Dr. Volker von Holt vom Institut für Fahrzeuginformatik und -Elektronik der OstfaliaHochschule, leitete durch die 16 Vorträge.

Ralf Lamberti, Direktor Infotainment bei der Daimler AG, demonstrierte den Funktionsumfang der Smartdrive-App live vor dem interessierten Publikum.

Das Datenvolumen im Automobil erhöht sich rapide. Boris Hafner, Senior Account Manager, Storage Device Division bei der Toshiba Europa GmbH, sieht im HDD die Lösung.

zum Beispiel vernetzte Unterhaltungsmöglichkeiten im Rücksitzbereich. Dieses Problem sprach Boris Hafner, Senior Account Manager, Storage Device Division bei der Toshiba Europa GmbH, an, und mittels IVI (In-Vehicle-Infotainment) gibt es die Möglichkeit für Innovationen und wettbewerbsfähige Differenzierung. Er verglich die Genivi-Allianz, die offene Entwicklungsplattform für IVI, mit der man eine merkliche Reduktion von R&D sowie Time-to-Market erzielen kann, mit Microsoft Auto (dieses Betriebssystem wird zum Beispiel von Ford Sync, Fiat Blue&Me und Hyundai benutzt). Die Genivi-Gemeinde umfasst unter anderem GM, BMW, Renault aber auch Conti, Delphi, Visteon und andere. Beide Allianzen haben das Ziel, die Integration von CE-Geräten bei OEMs und Tiers zu vereinfachen. Musik, Video und Navi-Information entwickeln sich zu einer bidirektionalen Kommunikation und sind in der Entertainment-Architektur vereint. Die Datenbasen im Auto und in den Servicecentern nehmen an Umfang zu, auch weil der Verbraucher auch im Auto hohe digitale Qualität verlangt – zum Beispiel bei der Videowiedergabe, bei der 3D-Navigation usw. Nach Aussage von Boris Hafner wird die Festplatte die präferierte Speicherlösung im Premium-Segment sein. Sie bietet die niedrigsten Kosten pro Gigabyte und wird ja bereits im 5er und 7er BMW oder im Audi A8 eingesetzt. Toshiba nimmt als HDD-Hersteller die Herausforderung an und bietet (seit 1996) Auto-HDDs mit 80 GByte für Temperaturen von –30 bis 85°C und auch für den Einsatz bis 5500 m über Null. 2011 kommt dann eine Version mit 100 GByte als Single-

Platter-HDD, die dann 200 GByte maximale Kapazität bietet, wobei die Schnittstellen generell zugunsten SATA zulegen, während gleichzeitig PATA weiter abnimmt.

die Zukunft wird wohl die Verwendung universeller Standards bringen.

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

Ethernet Über Ethernet im Automobil in Verbindung mit BMW hat Automobil Elektronik schon des Öfteren berichtet. Frau Dr. Kirsten Matheus beleuchtete in ihrem Vortrag anfangs die Historie dieses Netzwerks, das bei BMW seit 2008 in Serie ist. Ersetzt man zum Beispiel LVDS-Videolinks durch Ethernet, führt dies zu signifikanten Kosteneinsparungen. Eine BMWLösung bei Ethernet lautet UTSP, arbeitet mit nicht abgeschirmten verdrillten Leitungen, überträgt vollduplex mit 100 Mbit/s und benötigt keine teuren Stecker. Außerdem bietet sie ein besseres EMV-Verhalten. Die Verwendung von Ethernet bei BMW bedeutet das Befolgen der ISO/ OSI-Layer und die Nutzung von IP. Das heißt, ein universell akzeptiertes Protokoll wird verwendet mit eindeutiger Separation von unteren und oberen Schichten und der Möglichkeit, existierende Standards in beiden Schichten anzuwenden. Außerdem wird Flexibilität im Physical-Layer geboten, und es können 100baseTX-shielded, das bereits erwähnte 100Mbit/s-UTSP, APIX, POF usw. zum Einsatz kommen. BMW setzt auf das Ethernet: Wurde es 2010 für schnelles Flashen verwendet, wird es ab 2013 in Verbindung mit IP seine Fortsetzung finden und 2020 in Domain-Architektur zu hoher integrierter Effizienz der E/E führen. Waren früher im Auto alle Technologien proprietär, findet man heute automotive Standards bei nicht konkurrierenden Funktionen, und

MOST Dr. Alexander Leonhardi, zuständig für System-Architektur und -Engineering bei der Daimler AG, bezeichnet MOST150 als das Bordnetz für zukünftige Infotainment-Systeme. Er schilderte verschiedene Einsatzszenarien für Bussysteme und ging auf die guten Eigenschaften von MOST25 ein, die von MOST150 noch übertroffen werden, da die Bandbreite auf 150 Mbit/s steigt und somit ausreichend für Mehrbenutzersysteme ist. Außerdem können Kabel und Stecker von MOST25 übernommen werden, und FOTs sind als SMD verfügbar für einfache Bestückung und mit StandardFootprint. Dr. Leonhardi nennt die Vorteile der Ringtopologie von MOST150 verglichen zu Stern und Daisy-Chain wie zum Beispiel flexible Verlegung und einfache Erweiterbarkeit. Vorteilhaft bei MOST nach Spezifikation 3.0 sind die schnelle Verfügbarkeit nach Start-up, die schnelle Reaktion auf Änderungen in der Konfiguration und die Unterstützung für ein MOST-CAN-Gateway. Bis zu 20 Entertainmentquellen und 10 Infoquellen werden bei Daimler mittels MOST verbunden, um dann vier Senken zu bedienen. MOST150 bietet einen Ethernet-kompatiblen Paketdatenkanal für 1522 Byte große Pakete, deren Adressierung über 48-bit-MAC-Adressen erfolgt. Aktuell wird 50 Mbit/s Durchsatz erzielt. Der Ethernet-Kanal wird in Zukunft verstärkt genutzt, es können die Standards aus der IT-Welt verwendet werden, und die Verbindung zu CE-Geräten wird erleichtert. Auch ist die Ausweitung der Videoübertragung über MOST mög-

1. FACHTAGUNG INFOTAINMENT

Dr. Kirsten Matheus ersetzt LVDS-Videolinks durch Ethernet, was zu signifikanten Kosteneinsparungen führt.

Auf die Bedeutung der Spracheingabe für die Bedienung der zunehmenden Funktionen im Auto ging Arnd Weil, General Manager Nuance Automotive ein.

Dr. Otmar Schreiner (Continental Automotive): Es gibt Wege, trotz steigender Komplexität zu einem „Simplify your Drive“ zu kommen.

lich. Die Stärken von MOST bleiben erhalten, das heißt, die zuverlässige physikalische Schicht und die effiziente Übertragung von Multimediadaten.

Electronics Systems von Dr. Rainer Heers, Visteon  Automotive Touchscreens and the new role for a semiconductor company von Hassane El-Khoury, Cypress

Eine Fassung aller Vorträge können Sie über unseren Service infoDIRECT am Ende des Beitrags herunterladen. Es sind dies folgende weitere Beiträge:  HMIs von Infotainmentsystemen von Dr.-Ing. Peter Rößger, Harman

 Ort-und zeitunabhängige Multimedianutzung von Dominique Seydel, Fraunhofer ESK  Adaptive Navigation in Ballungsräumen von Tim Lange, BMW und Patric Stieler, Stadt Düsseldorf  C2X Communication – From Research to Deployment von Tim Leinmüller, Denso  Trends in Connectivity and Location 2012 and beyond von Thomas Carmody, CSR plc  HMI Experience for Future Cockpit

Drei Dienste, eine Antenne

Kfz-Radio-Tuner-ICs für die Mittelklasse

Schlussbemerkung

Silicon Laboratories stellte unter der Bezeichnung Si475x Kfz-Radio-Tuner-ICs vor, die vom Antenneneingang bis hin zum Audioausgang eine komplette Radio-Tuner-Lösung auf einem einzigen CMOS-IC darstellen. Damit sollen sich „für Kfz-Radios der Mittelklasse die geringsten Systemkosten erzielen“ lasen. Die MW/UKW-Empfänger-ICs Si475x sind vor al-

„Die weltweit erste Iridium/GPS/Mobilfunk-Antennenkombination“ bietet Hirschmann Car Communication an. Das Antennengehäuse ist aus einem besonders widerstandsfähigen Material gefertigt, um wetterbedingten Einflüssen sowie Steinschlägen standzuhalten.

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Siegfried W. Best ist Chefredakteur der AUTOMOBIL-ELEKTRONIK

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lem für die preissensiblen BRIC-Märkte(Brasilien, Russland, Indien und China) konzipiert. Die ICs ermöglichen es, die Anzahl externer Bauelemente um bis zu 70% zu verringern.

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Strom-Messwandler mit digitalem Ausgang Die Messwandler-Familie CUR 315x von Micronas basiert auf dem Hall-Effekt. Die beiden Typen CUR 3150 und CUR 3155 sind programmierbar und mit einem digitalem Ausgang ausgestattet. Am Ausgang steht ein bis zu 1% genaues PWM-Signal mit einer Auflösung von bis zu 16 bit zur Verfügung. Die Bandbreite erreicht bis zu 2 kHz. Der nutzbare Magnetfeldbereich umfasst ±20 bis ±160 mT.

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

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INFOTAINMENT

Navigation Data Standard (NDS): Bald Industriestandard? Der Navigation Data Standard (NDS) e.V. hat zum Ziel, das Kartenformat für Navigationsgeräte zu standardisieren. Dadurch sind zukünftig NEUE KUNDENFUNKTIONEN wie tagesgenaue inkrementelle Updates oder das Laden von Content möglich. Ferner können Kosten vermieden werden, die heute durch die proprietären Datenformate bei den Herstellern entstehen.

Bild 1: Update eines Streckenabschnitts, z.B. Neueröffnung A7 im September 2009 (rot eingefärbt).

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ie Eröffnung des letzten 14,6 km langen Autobahnabschnitts der A7 von Nesselwang nach Füssen am 1. September 2009 war lange im Voraus bekannt. Aber wie kann solch eine wichtige kundenrelevante Information zeitnah in modernen Navigationssystemen berücksichtig werden? Insbesondere in denjenigen der Automobilhersteller, bei denen aufgrund der proprietären und komplexen Karten-Compilierprozesse und der Integration der Karten in den Fahrzeugproduktionsprozess in aller Regel nur einmal im Jahr ein Kartenupdate erfolgt? Angenommen dieses erscheint im Frühjahr, in welche Version soll diese neue Information integriert werden? In diejenige des Jahres 2009, um zirka 6 Monate lang Routenberechnungen zu erhalten, die in einer Baustelle enden? Oder erst in die Version des Jahres 2010, wodurch die Kunden ein halbes Jahr lang eine gut ausgebaute, neue Strecke nicht im Navigationssystem finden können? Die Unzufriedenheit des Kunden ist vorprogrammiert – erst recht beim Neuwagenkauf. Ein inkrementelles Karten-Update zum Eröffnungstag, wäre in diesem Fall die Wunschfunktion aus Kundensicht. Idealerweise kommt es automatisch „over the air“ ins Auto, zumindest aber per Internetdownload auf USB Stick. Mit NDS wird dieses Szenario möglich (Bild 1). Weitere Beispiele für Kundennutzen sind denkbar, wie das Nachladen von

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

Content, Grafiken, POIs, Detailkarten zu bestimmten Regionen für Urlaubsfahrten oder ähnliches (Bild 2). Diese Beispiele zeigen die hohe Relevanz aktueller und vollständiger Kartendaten für den Kunden.

Herstellernutzen Bei den Karten-Releases der OEMs handelt es sich heute in aller Regel um endgerätespezifische Formate, die für alle noch im Feld befindlichen Produkte separat compiliert werden müssen. Da der Compilierprozess Abhängigkeiten zu den Funktionen der Navigationsgeräte be-

sitzt, muss dieser über den Lifecycle an neue Funktionen angepasst werden. Mittlerweile haben verschiedene OEMs je nach Produktpalette bis zu zehn verschiedene Navigationslösungen im Feld. Dadurch wird das Angebot von Kartenupdates aus Herstellersicht von Jahr zu Jahr aufwändiger. Ein Industriestandard, der geräteunabhängige Kartenformate liefert, reduziert diesen Aufwand erheblich.

Neue Geschäftsmodelle Für die Anbieter digitaler Karten lassen sich rund um die beiden Ziele Aktualität und Vollständigkeit der Karteninforma-

NDS e. V. Navigation Data Standard (NDS) e.V. und hat zum Ziel, das Kartenformat für Navigationsgeräte zu standardisieren. Dadurch sind zukünftig neue Kundenfunktionen wie tagesgenaue inkrementelle Updates, Laden von Content möglich. Ferner können Kosten vermieden werden, die heute durch die proprietären Datenformate bei den Herstellern entstehen. NDS wurde im September 2009 als Standardisierungsinitiative in Form eines Vereins gegründet und steht allen Interessierten offen. Er dient der Definition, Weiterentwicklung und Verabschiedung der Releases des NDS Kartenstandards und der Vergabe der für die Mitglieder kostenlosen Lizenzen. Derzeit besteht NDS aus den folgenden 20 Vertretern der Navigationsindustrie (OEMs, System Vendors und Map-Suppliers): Aisin AW, Apine Electronics, Bayerische Motoren Werke AG, Clarion, Daimler AG, DENSO Corp., Elektrobit Automotive GmbH, Guangdong Ritu Information Systems, Harman/Becker Automotive Systems GMBH, Mapscape B.V., Mitsubishi Electric, NAVIGON GmbH, NavInfo Co. Ltd., NAVTEQ, Panasonic Automotive Systems, Robert Bosch GmbH, Technisat, Tele Atlas, Volkswagen AG, Zenrin.

tionen neue Geschäftsmodelle generieren: Anstelle der heute üblichen jährlichen Updates von Karten-Vollversionen (beispielsweise Westeuropa, Jahr 2011, alle Karteninformationen inklusive aller POIs, 3D-Modelle etc.) könnten Abonnements für regelmäßige automatische Updates für bestimmte Regionen verkauft werden. Ein Vertriebsmitarbeiter im deutschen Markt könnte damit ein Abonnement für Deutschland kaufen und stets die neuesten Streckeninformationen und POIs automatisch ins Fahrzeug geschickt bekommen. Oder ein Privatnutzer, der nach Italien in den Urlaub fährt, könnte sich vor der Reise die aktuellsten Strecken und POIs ins Fahrzeug laden.

Notwendigkeit zur Datenstrukturierung Die Datenerhebung der Hersteller von digitalen Straßenkarten geht mittlerweile weit über die Basisinformationen des Straßennetzes hinaus. Die Datenbanken enthalten digitale Terrainmodelle, Junction-Views, Luft- und Satellitenbilder, 3D-Stadtmodelle, Guided-Tours, ADAS-Daten und weitere Informationen. Damit werden die Funktionen der Navigation Guiding, Routing und Map Display immer komfortabler und ansprechender. Fahrzeugfunktionen, die auf Streckeninformationen zurückgreifen (wie zum Beispiel Speed Limit Control oder das Energiemanagement von Hybrid- und E-Fahrzeugen), werden durch diese Zusatzinformationen der digitalen Straßenkarten erst ermöglicht. Um die genannten Kunden- und Herstellernutzen zu erzielen, müssen die richtigen Daten ansprechbar sein, was durch eine intelligente Datenstrukturierung gelingt.

Alle Grafiken: BMW

INFOTAINMENT

Bild 4: Strukturierung der einzelnen Teil-Datenbanken in logische Blöcke.

Ziele und Inhalt Aus den dargelegten Motivationen leiten sich die Ziele des NDS ab:  Von Karten- sowie Endgerätehersteller unabhängiges Kartenformat  Update-Prozess und Life-CycleManagement  Separieren von Applikation und Kartendaten  Kompaktes Format sowie effiziente Datenhaltung und Verarbeitung  Weltweite Verwendbarkeit  Kompatibilität und Interoperabilität  Unterstützung unterschiedlicher Distributionswege und -medien  Erweiterungsmöglichkeit für proprietäre Daten  Kopierschutz und Digital Rights Management

Architektur In Bild 3 ist schematisch der Aufbau einer NDS-Datenbank dargestellt. Sie besteht aus verschiedenen Komponenten, die in separaten Files gespeichert werden: Die sogenannte Coverage Area (zum Beispiel Europa) ist unterteilt in verschiedene Update-Regionen (beispielsweise Schweiz). Eine Kachelstruktur (Tiles) unterteilt jede Region in einzelne Update-Parzellen.

Innerhalb der einzelnen Update-Regionen sind die Datenbanken nach den einzelnen inhaltlichen Blöcken strukturiert in Namen, Routing, Junction-Views, Phoneme, Verkehr, POIs, Basic Map Display, Advanced Map Display (Bild 4).

Versionsmanagement Beim Karten-Update sind insbesondere inkrementelle Updates in folgenden Fällen interessant: Patch-Update zur Behebung von Kartenfehlern, Content-Nachladen (Sprache, 3D, Landmarks, CityMaps etc.), POI-Updates, Inkrementelles Update einer bestimmten Region (zum Beispiel Deutschland auf der Europakarte), Update Straßenattribute (beispielsweise Geschwindigkeitsbegrenzung). NDS führt ein intelligentes Versionsmanagement ein, um die Datenbank im Navigationsgerät über den LifeCycle aktuell zu halten und ermöglicht damit neue innovative Update-Konzepte.

Status Entscheidend für die Etablierung eines Standards ist seine Anwendung in konkreten Umsetzungsprojekten. Mittlerweile gibt es Projekte bei drei verschiedenen deutschen Automobilherstellern, die auf Basis NDS neue Navigationssysteme entwickeln und in den nächsten Jahren in Serie bringen. Somit legt NDS den Schwerpunkt seiner Arbeit derzeit auf die pragmatische Weiterentwicklung des Standards, um die Anwendung zu realisieren. Für die zukünftigen Releases ist daher geplant, die Erkenntnisse aus den aktuellen Serienprojekten einfließen zu lassen. Dr. Thomas M. Müller ist Abteilungsleiter Navigation und ConnectedDrive bei der BMW Group sowie Chairman des NDS e.V.

infoDIRECT Bild 2: Nachladen von POIs und 3D-Grafiken (rot umrahmt).

Link zum NDS e.V.

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SECURITY

Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser Wenn Apps ins Fahrzeug kommen, dann stellen sich ganz neue Fragen in punkto Security (intrinsische Datensicherheit), denn die Safety (hier: Fahrsicherheit) darf nie beeinträchtigt werden. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK zeigt, wie sich die SECURITY KONSEQUENT UMSETZEN lässt.

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ie heute zwölfjährigen sind die Autokäufer von morgen. Sie sind mit dem Internet aufgewachsen und selbstverständlich permanent online. Für sie ist es alltäglich, Kontakt zu ihrem sozialen Netzwerk zu halten und sich die neusten Anwendungen aus Appstores aus dem Internet herunter zu laden. Um diesen Kunden von morgen attraktive Fahrzeuge anbieten zu können, wird das schnelle Nachladen von neuen und trendigen Applikationen zum Standardumfang der nächsten Fahrzeuggenerationen gehören. Dabei wird die Attraktivität dieser Fahrzeuge noch zusätzlich gesteigert, indem die nachladbaren Applikationen das Fahren bequemer, ansprechender oder auch unterhaltsamer machen. Welche Applikationen hier denkbar sind, hat der Wettbewerb „App my Ride“ von Volkswagen gezeigt, dessen Ergebnisse im Internet veröffentlicht sind. Dabei wird bei der Analyse dieser Applikationen, die zum größten Teil auf das Fahrerlebnis zielen, klar, dass hierfür eine Ver-

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bindung dieser Applikationen zum Fahrzeugbordnetz notwendig ist – zum Beispiel, um aktuelle Informationen über den Tankinhalt, Motordrehzahl, Geschwindigkeit etc. zu erhalten. Beim Design dieser Funktionen kann daher nicht davon ausgegangen werden, dass keinerlei Verbindung zwischen den Internetservices beziehungsweise den Applikationen und den Safety-kritischen Teilen des Fahrzeugs wie etwa der Fahrwerkskontrolle besteht. Vielmehr wird es zwischen dem Steuergerät im Fahrzeug, auf dem die nachladbaren Applikationen ausgeführt werden, und dem Fahrzeugbordnetz eine physikalische Verbindung geben, über die Daten zwischen dem Fahrzeug und dem Internet ausgetauscht werden (Bild 1).

Zugriff bösartiger Applikationen? Sofort stellt sich die Frage, wie der Anschluss des Internets an Fahrzeuge realisiert werden kann, ohne die Sicherheit des Bordnetzes zu gefährden, denn es werden in Zukunft nicht nur Applikatio-

nen auf die Fahrzeuge zugreifen, die von den Fahrzeugherstellern selbst programmiert und getestet wurden. Im zunehmenden Maße werden auch Applikationen von Drittherstellern, die diese Applikationen nicht primär unter dem Fokus der Safety des Fahrzeugs entwickelt haben, angeboten werden, um eine ansprechende Funktionalität anzubieten. In Zukunft könnten also fehlerhafte oder sogar bösartige Applikationen Zugriff auf das Fahrzeug bekommen, wenn die Schnittstelle nicht sorgfältig abgesichert wird. Was in so einem Fall passieren kann, wenn bösartiger Code dauerhaft Zugriff aufs Fahrzeugbordnetz erhält, zeigen die empirischen Untersuchungen einer amerikanischen Forschergruppe, der es gelungen ist, aktiv in die Fahrsicherheit des Fahrzeugs einzugreifen. Ihnen ist es zum Beispiel gelungen, ohne Einflussnahmemöglichkeit des Fahrers Räder einzeln abzubremsen. In realen Fahrsituationen könnte das katastrophale Folgen für Leib und Leben der Passagiere des Fahrzeugs und die

Alle Grafiken: Secunet

SECURITY

Bild 1: Zukünftige Anwendungen im Fahrzeug erfordern eine Verbindung des Autos mit dem Internet.

Umgebung des Autos haben. Es zeigt sich also, dass neben der Wahl der richtigen Applikationen für die Automobilhersteller auch die richtige Vorsorge gegen Angriffe von Malware von essentieller Bedeutung ist. Es müssen Antworten gegeben werden, wie die Ausweitung der Angriffsfläche eines Fahrzeugs, zum Beispiel durch Fernangriffe aus dem Internet, von den safety-kritischen Teilen des Bordnetzes ferngehalten werden kann – und das vor dem Hintergrund, dass Ingenieure weniger Zeit zum Testen, als Angreifer zum Entwickeln einer Malware haben. Diese Asymmetrie ist in der Regel ein Vorteil für die Angreifer: Sie haben mehr Zeit, eine einzige erfolgreiche Angriffsmöglichkeit zu finden, als die Entwicklungsingenieure, um die Security des Systems zu generieren. Zum einen ist Security nur eine von mehreren non-funktionalen Anforderungen, wobei die Funktionsentwicklung den größten Teil des jeweiligen Einzelaufwands beansprucht. Zum anderen werden die Fahrzeug-Produktzyklen immer kürzer.

Bild 2: Klassifizierung von Anwendungen nach Vertrauenswürdigkeit.

Gleichzeitig verlängert sich der Nutzungszeitraum eines Fahrzeugs.

Risikoklassifizierung Der Zeitraum für die Entwicklung eines erfolgreichen Angriffs wird somit immer länger. Klassische Sicherheitsbewertungen sind an dieser Stelle problematisch, da neue Bedrohungen durch unbekannte Applikationen nicht berücksichtigt werden können. Es bedarf daher einer vollständigen Risikoklassifizierung von Applikationen und Daten, die vor dem Einsatz im Fahrzeug festgelegt werden kann, um Fahrzeuge wirksam und dauerhaft vor Malware, auch unbekannter, zu schützen. Ein geeignetes Konzept zur Klassifikation von Anwendungen und Daten ist die Vertrauenswürdigkeit. Dabei reicht das Spektrum von keinem Vertrauen bis hin zu vollem Vertrauen. Um daraus für eine konkrete Anwendung effizient abzuleiten, wie vertrauenswürdig diese ist, ist eine Diskretisierung des oben genannten Vertrauensspektrums notwendig, die die

möglichen Schattierungen zwischen keinem und vollem Vertrauen durch eine begrenzte Anzahl von sogenannten Trustdomains ersetzt. Aus Sicht eines Fahrzeugherstellers können beispielsweise drei Trustdomains gebildet werden (Bild 2). Geringes beziehungsweise kein Vertrauen haben unbekannte Applikationen oder unbekannte Dienste. Eingeschränktes Vertrauen genießen etwa Applikationen von Drittherstellern oder der Zugriff durch bekannte Server, die aber nicht der Kontrolle des Fahrzeugherstellers unterliegen. Volles Vertrauen hingegen können zum Beispiel Infotainmentanwendungen, die vom Fahrzeughersteller selbst oder von einem Tier1-Zulieferer erstellt wurden, und die Bordnetzapplikationen selbst genießen.

Security-Mechanismen Auf Basis dieser Einteilung müssen die Security-Mechanismen für eine konkrete Umsetzung dieser Trustdomänen auf einer Infotainment-Plattform im Fahrzeug nicht zur Abwehr einer spezifischen Be-

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SECURITY

drohung entwickelt werden. Es reicht aus, dies für die einzelnen Trustdomains zu tun. Hauptziel ist es dabei, eine Verletzung der Integrität des Fahrzeugbordnetzes zu verhindern. In der daraus abgeleiteten Lösung von Secunet werden die einzelnen Trustdomains zunächst logisch streng voneinander getrennt. Durch eine Verankerung dieser Trennung in der Hardware der Infotainment-Plattform kann diese Trennung selbst nicht durch eine bösartige Anwendung aufgehoben werden. Dennoch ist es möglich, zwischen den einzelnen Trustdomains Nachrichten auszutauschen, wie es in Bild 2 dargestellt ist. Dort ist eine kontrollierte Kommunikation von weniger vertrauenswürdigen Domänen in die nächst höhere erlaubt. Die Übertragung von Applikationen ist dabei nicht zulässig. Dies wird von einer Kontrollinstanz überprüft, die selbst dem Zugriff der Anwendungen in den einzelnen Trustdomänen entzogen sind. In Bild 2 wird diese Kontrollinstanz durch eine Mauer symbolisiert. Somit ist es im obigen Beispiel nicht möglich, dass in der Domäne eingeschränkten Vertrauens unbekannte Applikationen zur Ausführung kommen. Während also Vertrauen gut für die Klassifizierung von Applikationen ist, ist Kontrolle besser für die Überwachung erlaubten Kommunikationsverhaltens zwischen den einzelnen Trustdomänen.

Dabei fällt die Kontrollinstanz anhand einer Policy die Entscheidung, ob Nachrichten in die nächste vertrauenswürdigere Trustdomäne weitergeleitet werden oder ob das Datum geblockt wird. Eine Policy für eine bestimmte Trustdomäne besteht dabei aus einem Satz von Entscheidungsregeln, die sich immer aus den Erfordernissen der nächst höheren Trustdomäne ableiten. So bestimmt nicht etwa eine Anwendung eingeschränkten Vertrauens, welche Daten sie aus dem Bordnetz auslesen darf oder welche Informationen in das Bordnetz übertragen werden. Allein die im Bordnetz erlaubten Nachrichten, die zum Zeitpunkt der Übertragung die Safety des Fahrzeugs nicht beeinträchtigen können, dienen als Grundlage für die Regeln der Policy, welche den Zugriff erlauben. Auch kann auf diese Weise kontrolliert werden, ob personenbezogene Daten eines Fahrers, die im Fahrzeug selbst gespeichert werden, aus dem Bordnetz übertragen werden dürfen. Darunter würde zum Beispiel die aktuelle Position eines bestimmten Fahrzeugs fallen. Es wird sichergestellt, dass niemals unerlaubte Nachrichten übertragen werden und die Kontrollentscheidungen immer unabhängig von den Anwendungen der kontrollierten Trustdomäne sind. Falls die Kontrollinstanz ein solches unerwünschtes Verhalten feststellt, so wird,

wie bereits erwähnt, die Nachricht nicht weitergeleitet. Darüber hinaus neutralisiert die Kontrollinstanz die Applikation, von der das unerwünschte Verhalten ausgeht, und stellt neben der Integrität des Bordnetzes auch die Verfügbarkeit der Infotainment-Plattform sicher. Ein Angreifer kann so die Funktionen der Infotainment-Plattform selbst nicht dauerhaft lahmlegen. Fahrzeughersteller haben die Möglichkeit, ohne den Einsatz von Spezialhardware und ohne Implementierung zusätzlicher Security-Funktionen, neue vernetzte Applikationen in ihren Fahrzeugen auszurollen und schnell und flexibel auf die Anforderungen der Märkte zu reagieren. Sie müssen dabei keine Abstriche bei der Security zu machen, da lokal gefährliches Verhalten, zum Beispiel durch einen herunter geladenen Virus durch die strikte Trennung der Trustdomains isoliert wird und die Safety des Bordnetzes nicht kompromittiert wird. Es gilt auch bei der Umsetzung von komplexen technischen Usecases: Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser. Dr. Marc Lindlbauer ist Bereichsleiter Embedded Security und Automotive Security bei der Secunet Security Networks AG

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V850-Mikrocontroller der 4. Generation: 74 neue ICs Renesas Electronics hat die vierte Generation seiner V850-Mikrocontroller-Serienfür Automobilanwendungen auf den Markt gebracht – und zwar in vier Produktserien: Die P-Serie für Chassis- und Sicherheitsanwendungen gemäß ASIL D/SIL3, die D-Serie für Armaturenbrett-Applikationen, die F-Serie für Karosserie-Anwendungen und die S-Serie für Kfz-Audiosysteme. Die Serienfertigung ist für das zweite Quartal des Geschäftsjahres 2011 geplant. Die mit dem 32-bit-CPU-Core V850E2 und 90-nm-Monos-Flash ausgestatteten Mikrocontroller liefern eine Rechenleistung von 2,5 DMIPS/ MHz, was einem Leistungsbereich von 48 MHz (120 MIPS), 80 MHz (200 MIPS) bis 160 MHz (400 MIPS) entspricht. Dabei ist jede Produktserie skalierbar in Bezug auf Speicherumfang, Peripherieelemente, Pinzahl und Leistung. Dies ermöglicht vollständige Soft- und Hardware-Kompatibilität innerhalb jeder Produktserie. Insbesondere ist eine Software-Wiederverwendung auch zwischen den vier Produktserien gewährleistet,

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da die gleichen Peripherieelemente jeweils über dieselben Register angesprochen werden. Für sämtliche Bausteine der vierten MCU-Generation sind vollständig verifizierte Autosar-V3.0/3.1-MCAL-Softwaretreiber verfügbar. Um den Autosar-Anforderungen gerecht zu werden, ist in der neuen X4-Generation eine neue SPF-Funktion (System Protection Functionality) implementiert, die aus einer Memory Protection Unit

(MPU), einer Peripheral Register Protection Unit (PPU), einer System Register Protection Unit (SRP) und einer Timing Supervision Unit (TSU) zur Überwachung der CPUAusführungszeit beseht. Als Nachfolgeprodukt der bekannten V850ES/Fx3 MCUs bieten die V850ES/Fx4 MCUs CPU-Taktraten von 48 bis 160 MHz sowie Flash-Speicher von 256 kB bis 4 MB in Gehäusen mit 64 bis 256 Pins. Zusätzlich wurde ein erweiterter Satz an Peripheriefunktionen implementiert, einschließlich FlexRay, Ethernet, MOST sowie PWM-Generierung/Diagnose, ein Spannungskomparator mit Hysterese und LINMaster.

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NEUE PRODUKTE

Treiber-IC mit 600-V-IGBT für DC/DC-Wandler

Treiber für LED-Beleuchtung

International Rectifier stellte das TreiberIC AUIRS2191S sowie den 600-V-NPT-IGBT (Non-Punch-Through) AUIRGP50B60PD1 für energieeffiziente DC/DC-Anwendungen im Fahrzeug vor. Das zweikanalige Treiber-IC ermöglicht in einer Halbbrücken-Topologie die unabhängige Ansteuerung der High- und der Low-Side – und zwar mit einem Strom von bis zu ±3,5 A mit Laufzeitverzögerungen von 90 ns. Die maximale Sperrschicht-Betriebstemperatur beträgt 150 °C. Der als Ersatz für MOSFETs konzipierte NPT-IGBT AUIRGP50B60PD1 ist zusammen mit einer verbesserten 25-A-Diode, die bei Schaltgeschwindigkeiten bis 150 kHz arbeiten kann, in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.

NXP bietet mit ASL1010NTK und ASL1010PHN „die ersten LED-Treiber-ICs für AutomotiveAnwendungen, bei denen entscheidende Funktionen integriert sind und zwar zusammengefasst in einer Automotive-qualifizierten, Analog/Mixed-Signal-Plattform mit 8/16-Pin-Gehäuse“. Hierzu gehören die direkte LED-Temperaturrückmeldung und -Fehlererkennung sowie die interne PWMRegelung für die Dimmung und Kurzschlussschutz. Das für Front und Heckleuchten konzipierte Treiber-IC basiert auf einer automatisch umschaltenden Buck/Boost-Topologie für die sichere Speisung von bis zu 20 LEDs .

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Beschleunigungssensoren

Schottkydioden aus Siliziumkarbid Rohm hat auf der electronica die Entwicklung einer neuen Generation von Siliziumkarbid-Schottkydioden angekündigt, die im Vergleich zu siliziumbasierten Schottkydioden geringere Verluste und eine höhere Spannungsfestigkeit bei 15% kleinerer Chipfläche aufweisen. Die neu-

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en SiC-Schottkydioden der Serie SCS110A bieten eine Sperrverzögerungszeit (trr) von 15 ns.

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„Vibrations- und stoßfestes“ Notebook Unter der Bezeichnung semi rugged S 400 bietet Getac einen gemäß IP5X gegen Staub und Feuchtigkeit geschützten NotebookComputer an, der „vibrations- und stoßfest“ ist und damit auch für Diagnoseanwendungen im Auto prädestiniert ist, wobei der Einsatztemperaturbereich von –15 °C bis 45 °C reicht. Neben zwei PCMCIA-Slots und einem USB-Anschluss ist auch noch eine serielle Schnittstelle vorhanden.

MMA6900Q und MMA6901Q heißen die neuen Beschleunigungssensoren aus der Xtrinsic-Baureihe, die Freescale für aktive Sicherheitssysteme im Auto vorstellte. Der Messbereich beträgt bis zu ±5 g pro Achse, wobei die Erkennungsschwelle beim MMA6900Q 8,6 mg (Beschleuniung) beziehungsweise 0,5 ° (Winkel) beträgt. Die Messdaten geben die Bausteine per SPI mit 11 bit Auflösung aus.

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Flash-FPGAs: jetzt auf 65-nm-Plattform mit 65% geringerem Energiebedarf Microsemi nutzte die electronica, um ausführlich darüber zu informieren, dass der bisher unter dem Namen Actel bekannte FPGA-Spezialist jetzt vollständig als SoC Products Division in die Microsemi Corporation integriert ist, und präsentierte dann auch gleich die neue 65-nm-EmbeddedFlash-Plattform. Auf dieser Plattform wird das Unternehmen seine Flash-basierten, kundenspezifisch konfigurierbaren SOCs (System-on-Chip) der nächsten Generation

herstellen, die eine neue, erweiterbare 4-Input-LUT-Architektur aufweisen werden. Die neue Plattform soll den dynamischen Energieverbrauch um 65% senken. Zugleich wird die FlashFreeze-Funktion optimiert und die Stromaufnahme im statischen Betrieb weiter reduziert. Künftige Bausteine werden Bus-Schnittstellen gemäß Industriestandard enthalten und auch die Integration strahlungsfester IP (Intellectual Property) wie Embedded-Mikroprozessor-Cores, DSP-

Blöcke, High-Speed-Transceiver, MemoryInterfaces, nichflüchtiges Flash-Memory und programmierbare Analogfunktionen ermöglichen. Außerdem gab Microsemi bekannt, dass Fusion Mixed-Signal-FPGAs jetzt mit 100% Temperaturscreening von –55 bis +100°C verfügbar sind.

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

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BATTERIESYSTEME

Wie entsteht eine Li-Ionen-Batterie? Die Lithium-Ionen-Batterie ist das Kernelement von Elektrofahrzeugen. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK erläutert, wie die FERTIGUNG des Energiespeichersystems für den S400 im Detail abläuft.

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war entwickelt Johnson Controls die Li-Ionen-Batterien in seinem Systemintegrationszentrum in Hannover, wo sich auch die Europazentrale von Johnson Controls Power Solutions EMEA befindet, aber die Produktion der Zellen erfolgt in Nersac/Frankreich. Dabei ist die Fertigung der Batterien für den Mercedes S400 in zwei räumlich getrennte Bereiche aufgeteilt: in die Zellproduktion und die Systemherstellung.

Nur für das Daimlerprojekt erfolgt die Systemherstellung in Nersac, alle weiteren Aufträge erfolgen in Hannover.

Zellproduktion Bei der Produktion der Batteriezellen steht zunächst das Anmischen der Rohstoffe für die Herstellung der aktiven Elektrodenmasse an. Ab hier erfolgt der Prozess im Trockenraum (trocken, sehr sauber): Beim Pastieren wird die aktive

Bild 1: Die Li-Ionen-Batterie des Ford Transit Connect besteht aus 192 Hochenergiezellen.

Masse der Anode in mehreren separaten Bahnen beidseitig auf die Ableiterfolie aufgestrichen. Gleiches erfolgt für die Kathode. Die Elektroden durchlaufen nun einen berührungslosen Trockenprozess bei zirka 60 °C in einem Trockenofen. Danach wird die zirka 2 km lange Elektrode zu einem Wickel (Coil) aufgewickelt und dann in der Breite von mehreren Bahnen auf eine Bahn in Elektrodenhöhe zurechtgeschnitten, so dass sie dann über die nötige Breite vefügt, um die Zellhöhe zu erreichen. Anschließend erfolgt das Kalandrieren/Walzverfahren (Calendering) der Bahnen, bei dem die aktive Masse unter hohem Druck gewalzt wird, um einerseits kleinste Unebenheiten zu beseitigen und andererseits für eine ideale Verteilung der Masse zu sorgen. Hierbei handelt es sich um einen qualitätsrelevanten Prozess, bei dem die Porosität der aktiven Masse eingestellt wird. Auf der Wickelmaschine (Winder) erfolgt das axial versetzte Zusammenrollen der positiven und negativen Elektroden auf ein Mandrell (Kunststoffröhrchen, das auch aus Metall sein kann) zu einem Elektrodenwickel (Jelly Roll) – und zwar versetzt, um an jeder Stirnseite eine einheitliche Seite von Elektroden zu erzielen. Die beiden Elektroden werden bei dem

Lithium-Ionen-Batterien in Serie Ende 2010 wird in den USA die Produktion des Ford Transit Connect Electric gestartet. Dabei handelt es sich um ein leichtes Nutzfahrzeug mit Elektroantrieb, das auch in Europa in 2011 auf die Straße kommen wird. Die Batterie stammt von Johnson Controls-Saft. An den Systemintegrations-Standorten in Hannover und Milwaukee haben Ingenieure die Batterie entwickelt und getestet, die in Holland, Michigan, produziert und zum System zusammengebaut wird. Bei Johnson Controls-Saft handelt es sich um ein Joint Venture aus Johnson Con-

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

trols und Saft mit einer Erfahrung von über 20 Jahren in der Entwicklung von LithiumIonen-Batterien für Automobile. Als erstes Unternehmen produziert es in Nersac/ Frankreich seit 2008 Lithium-Ionen-Batterien für Autos in Serie – beispielsweise für den Mercedes S400 Hybrid und den 7er BMW ActiveHybrid. In 2009 erhielt das Unternehmen mit einer Summe in Höhe von 299,2 Millionen US-$ im Rahmen des American Recovery and Reinvestment Act (ARRA) das größte Subventionspaket von der US-Regierung, um lokale Produktionsstätten von fortschritt-

lichen Batterietechnologien für Elektroautos aufzubauen. Beim Ford Transit Connect befindet sich die Lithium-Ionen-Batterie (siehe Aufmacherfoto) im Boden des Fahrzeugladeraums; sie besteht aus insgesamt 192 Hochenergiezellen à 41 Ah. Mit einem Energieinhalt von 28 kWh fährt der Transit Connect rund 130 km im elektrischen Modus. An herkömmlichen Haushaltssteckdosen kann das Batteriesystem über Nacht bequem aufgeladen werden. Die Batterie wurde entwickelt, um mehr als 3.000 Lade- und Entladezyklen zu realisieren, was einer Fahrleistung von

Alle Fotos: Johnson Controls-Saft

BATTERIESYSTEME

Bild 2: Nach dem Trocknen der aktiven Masse, wird die positive Seite/ Kathode zu einem Wickel aufgewickelt.

Wickelvorgang von einem Separator getrennt. Diese Herstellung eines Elektrodenwickels erfolgt binnen zirka 15 bis 40 Sekunden. Jetzt wird das obere und untere Ende des Elektrodenwickels geplättet, um eine bessere Fixierung zu erzielen. An der positiven Seite wird eine elektrische Verbindung hergestellt, und der Elektrodenwickel in den metallenen Behälter/Zellbecher (Can) eingeführt. Nun kann die Verbindung zwischen der positiven Elektrode und dem Zellbecher erfolgen. Dies geschieht durch ein Fixieren des Elektrodenwickels am Boden per Laserschweißen. Eine elektrische Verbindung der Zelle an der negativen Seite (nach außen) mit 2 Anschlüssen (Terminals) erfolgt durch das Verbinden der Elektrodenwickel mit dem negativen Terminal. Mit einem Laser wird der Deckel rundum (360°) zugeschweißt, um das Zellinnere hermetisch abzuriegeln. Zur Rückverfolgung erhält jede einzelnen Zelle einen Barcode (Datamatrix). Jede

mehr als 300.000 km entspricht. Ein Flüssigkeitskühlungssystem hält die Zellen auf einer optimalen Betriebstemperatur, um eine Lebensdauer von 10 Jahren zu ermöglichen. Für einen sicheren Fahrzeugbetrieb sind redundante Sicherheitssysteme von der Softwaresteuerung bis hin zur Abschaltung auf Zellebene vorhanden, wobei das Batteriemanagementsystem mit dem Sicherheitsmanagementsystem des Autos verbunden ist. Bei einem Unfall wird die Batterie dann blitzschnell ausgeschaltet und die Verbindung zum Fahrzeug getrennt.

Bild 3: Die Wickelmaschine hat die negative Seite, den Separator und die positive Seite zu einer „Jelly Roll“ aufgewickelt.

einzelne Zelle wird nun für die Dichtigkeitsprüfung mit Helium gefüllt, denn jede Zelle muss hermetisch geschlossen/ versiegelt sein. Da der Elektrolyt organisch ist, würde in die Zellen eindringende Feuchtigkeit die Stabilität der Zelle vermindern. Aus diesem Grund produziert Johnson Controls seine Zellen in einem metallischen Gehäuse, denn bei der Pouchzellen-Technik lässt sich nach Ansicht von Johnson Controls der Übergang vom Zellinneren zum Zelläußeren nicht zuverlässig versiegeln. Das Problem der Dichtigkeit ist bei der zylindrischen Lösung nicht gegeben. Die Zelle wird vor dem Befüllen mit dem Elektrolyt gewogen. Dann wird in jeder Zelle ein Vakuum erzeugt, damit die Flüssigkeit in den stramm gewickelten Elektrodenwickel eindringen kann, wobei das Befüllen des Behälters mit einem Elektrolyt durch eine kleine Öffnung im Deckel erfolgt. Um festzustellen, ob die vorgesehene Menge des Elektrolyts in die Zelle eingedrungen ist, erfolgt nach dem Befüllen ein zweiter Wiegevorgang. Die Öffnung der Zelle wird schließlich mit einem Niet geschlossen. Anschließend folgt die Formation: die elektrische Aktivierung und Erstladung, um die elektrochemische Reaktion in der Zelle anzustoßen/zu aktivieren. Das Produkt ist fertig und kann vom Trockenraum in die Montage transportiert werden.

nem Kunstharz zu einer Einheit mit dem Kühlblock verbunden. Das Harz ist elektrisch isolierend und thermisch leitfähig. Nach dem Verguss erfolgt ein erneuter Überschlagstest mit 1.500 V. Beide Funktionstests muss die Batterie bestehen, damit die elektrische Isolation gegenüber dem System gewährleistet ist. Zur Verschaltung der Zellen dient eine Stromschiene (Busbar), die einerseits die elektrische Verbindung der Zellen hergestellt, andererseits aber auch so genannte Sensorlines bildet. Sensorlines sind Flachleiterverbindungen zu jeder Zelle. Über diese Leitungen erfolgt die Messung und Überwachung der Spannungslage – und zwar für jede Zelle einzeln. In diesem Fall liefert Johnson Controls die Batterie an den Tier-1, der die Verbindung der Batterie mit dem Batterie-ManagementSystem erstellt. Befindet sich das Produkt noch in der Entwicklungsphase, dann ist auch noch der Test und die Validierung des Produkts erforderlich. Dazu lieferte der Tier-1 die Batterie zurück zu Johnson Controls nach Hannover, wo der Zellenhersteller beispielsweise Missbrauchstests (Überhitzung, Überladung etc.) und Klimatests durchführt, da zum damaligen Zeitpunkt weder Daimler noch Continental diese Testkapazitäten hatten. Besteht das Produkt alle Tests, wird das finale Produkt zurück zum Tier-1 geliefert, der das System ohne Weiterbehandlung an den OEM weiterreicht.

Batteriemontage/Systemherstellung Die Zellen werden in einen so genannten „Inner Block“ positioniert/gesteckt. Er ist aus Aluminium und stellt gleichzeitig das Kühlsystem dar. Vor dem Verguss erfolgt ein erster Funktionstest: ein Überschlagstest bei 500. Damit prüft man, ob die Zellen nicht zu dicht zueinander positioniert sind und ob die Isolierung optimal ist. Anschließend werden die Zellen mit ei-

AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Redakteur Alfred Vollmer erstellte diesen Beitrag auf Basis von Unterlagen aus dem Hause Johnson Controls-Saft.

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

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LICHTSYSTEME

Umspülende Flüssigkühlung von Power-LEDs Man nehme eine Leistungs-LED und lasse sie von einem geeigneten flüssigen Kühlmedium umspülen: Fertig ist ein völlig NEUES KÜHLKONZEPT zum Beispiel für Frontscheinwerfer. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK stellt das Verfahren vor.

F

ür Power-LEDs erschließen sich immer neue Einsatzbereiche. Derzeit stoßen die Power-LEDs dort an ihre Grenzen, wo es darum geht, traditionelle Leuchtmittel mit hoher Leistung durch LEDs zu ersetzen. Trotz des vergleichsweise besseren Wirkungsgrads (LED zirka 100 Lumen/Watt) werden in den LEDs immerhin noch 50% der elektrischen Leistung in Wärme umgewandelt – und das auf einer sehr kleinen Fläche. Ein perfekter thermischer Kontakt zu einem entsprechend dimensionierten Kühlkörper ist der neuralgische Punkt, der die Leistungsdichte (Packungsdichte) und die Lebensdauer der LEDs begrenzt. Wie groß die Aufwendungen für die Kühlung im Verhältnis zur eigentlichen

Bild 1: Der Versuchsaufbau der LED-Kühlung.

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LED-Lichtquelle sind, zeigt sich insbesondere bei den derzeitigen Entwicklungsständen für LED-Hauptscheinwerfer im Automobilbau: Spezielle Kühlkörper mit zusätzlich aufgesetzten Lüftern machen den Einsatz der LEDs erst möglich. Dabei bringt besonders im Auto die unmittelbare Verbindung der Power-LED mit dem Kühlkörper eine Reihe von Nachteilen mit sich: So muss der Bauraum für diese Anordnung konstruktionsseitig in einem schon mit Baugruppen dicht gefüllten Motorraum geschaffen werden. Gleichzeitig heißt es, das Kühlkörpergewicht konstruktiv zu berücksichtigen, was die Kosten weiterer mechanischer Bauteile am Scheinwerfer erhöht. Die Leistung

der LED (und damit die Lichtleistung) wird entsprechend der Chiptemperatur geregelt, sodass nicht in jedem Fall die volle Lichtleistung zur Verfügung steht. Außerdem sind die Kosten für Sonderformen von Kühlkörpern und Lüftern entsprechend hoch. Hinzu kommt die Erkenntnis, dass die Wärme der traditionellen Lichtquellen das Beschlagen der Scheinwerfergläser verhindert und das Abtauen von Schnee und Eis bewirkt hat. Bei LED-Scheinwerfern wird die notwendige Wärme durch aufwendige Luftdüsen auf die Gläser gelenkt. Die Entwickler von Wöhrle electronic sprengen mit einem völlig neuen Ansatz zur LED-Kühlung diese Grenzen, indem

LICHTSYSTEME

Besondere Vorteile Zwei weiteren Vorteilen kommt besondere Bedeutung zu: Wenn die die LED frontseitig durch eine Glasscheibe geschützt und der Zwischenraum mit Gas gefüllt ist, werden zirka 5 bis 6% des emittierten Lichtes an der Innenseite der Scheibe zurückreflektiert. Ursache dafür ist die Grenzflächenreflexion, die sich durch den unterschiedlichen Brechungsindex von Gas und Glas ergibt. Ist der Raum zwischen der LED und der Scheibe aber mit einem Liquid gefüllt, so verringert sich die Rückreflexion. Demnach erhöht sich mit der Liquidfüllung die Lichtleistung vor der Glasscheibe. Der zweite Benefit liegt in der Tatsache, dass in dem Liquid positionierte optische Elemente wie Reflektoren oder

Bild 2: Funktionsschema der LEDKühlung.

Alle Bilder/Grafiken: Wöhrle electronic

sie die Power-LEDs vollständig von einem flüssigen Kühlmittel umströmen lassen. Der simple Ansatz hat weitreichende Vorteile – unter anderem weil die LED rundum gekühlt wird und nicht nur auf der Rückseite. Außerdem lässt sich die Leistungsdichte (Packungsdichte) der LEDs mit der umspülenden Kühlung wesentlich erhöhen. Gleichzeitig verhindert der Sauerstoffabschluss die Oxidation und damit die Degradation der LED. Das verlängert die Lebensdauer. Der Volumenstrom des Kühlmittels regelt die Chiptemperatur, sodass immer die volle Lichtleistung zur Verfügung steht. Dabei muss die Baugröße eines Moduls mit einer umströmten LED nicht viel größer als die LED selbst sein. Der in dem Fall per Schlauchleitung angeschlossene Kühlkörper zur Rückkühlung der Flüssigkeit ist abgesetzt. Eine Belastung der Power-LED ist im flüssigen Medium beim Einschalten sofort mit der vollen Leistung möglich, so dass die für eine Minderung thermischer Materialspannungen empfohlene Einschaltrampe des Flussstroms (Aufheizphase) entfallen kann.

Linsen ebenfalls gekühlt und vor allem dauerhaft gegen Oxydation, Beschlagen und Verschmutzen geschützt werden. Dieser Punkt ist auch für LED-Arrays zur Allgemeinbeleuchtung wie zum Beispiel in LED-Straßenlampen sehr interessant. Aus der angestrebten Applikation lassen sich die Anforderungen an das Liquid definieren, die in dem Kasten aufgeführt sind. Eine Flüssigkeit, die diese Eigenschaft auf sich vereint ist beispielsweise Silikonöl. Schon in ersten Tests bestätigte sich die Erwartung, dass mit der umspülenden Flüssigkühlung die Chiptemperaturen der LEDs sehr gut beherrschbar ist. Da die Wärme unmittelbar dort abgeführt wird, wo sie entsteht, nämlich auf der aktiven Oberfläche des LED-Chips, sind keine weiteren Kühlmaßnahmen durch rückseitig montierte Kühlkörper erforderlich. Im Testaufbau wurde eine 16-W-Power-LED in einem definierten Abstand vor einem verspiegelten Reflektor montiert. Unmittelbar auf der LEDVorder- und Rückseite platzierte Temperatursensoren dienten der Überwachung der Chiptemperatur. Die ge-

Anforderungen an die Flüssigkeit, die zum Kühlen der LEDs zum Einsatz kommen kann  dauerhaft glasklar  niedrige Oberflächenspannung und somit sehr gute Benetzung  elektrisch ein Isolator  ohne freie Sauerstoffverbindungen  weiter Einsatztemperaturbereich von –40 °C bis +180 °C  gleichbleibende Viskosität  nicht toxisch  physiologisch unbedenklich  hohe Verfügbarkeit  niedriger Preis

samte Anordnung wurde so in einer 48 Kubikzentimenter fassenden Strömungskammer positioniert, dass das Kühlmittel die LED an Vorder- und Rückseite vollständig umströmt. Nach dem Einschalten des Betriebsstromes (1,4 A) der LED erfolgte die Regelung der Oberflächentemperatur der LED ausschließlich über die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels beziehungsweise die Drehzahl der Umwälzpumpe. Die Zielvorgabe, die Oberflächentemperatur der LED auf 60 °C zu begrenzen, wurde bereits mit diskontinuierlichem Pumpenbetrieb erreicht.

Ergebnisse Die umspülende Flüssigkühlung von Power-LEDs ist so effektiv, dass keine konventionellen Kühlkörper mehr erforderlich sind. Die Kühlung funktioniert bereits, indem an der LED erhitztes Kühlmittel aufsteigt und frisches Kühlmittel von unten nachströmt (Schwerkraftprinzip). Ein pumpengetriebener Kreislauf ist nicht zwingend erforderlich. Die vom Kühlmittel umströmte LED kann bei kontrollierter Chiptemperatur ohne Nachteile dauerhaft mit einem höheren als dem angegebenen Nennstrom betrieben werden. Für die Entwickler ergeben sich so neue Freiheiten, ihre Applikation ohne die starre Verbindung von LED und Kühlkörper zu entwickeln und zu konstruieren. Dr.-Ing. Wolfram Held ist Geschäftsführer der Wöhrle electronic GmbH & Co. KG in Steinenbronn.

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

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MANAGEMENT

Exklusiv-Interview mit Thilo von Selchow, CEO bei ZMDI

Erfolgreiche Ausrichtung auf energieeffiziente Produkte Seit Ende 2009 tritt ZMD als ZMDI auf, und der neue Markenauftritt wird durch die Kampagne „pink is the new green“ flankiert. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK sprach auf der electronica mit Thilo von Selchow, CEO bei ZMDI, über die Reaktion des Marktes, dessen aktuelle Entwicklung und eine Zusammenarbeit mit Fairchild.

Seit Ende 2009 tritt ZMD als ZMDI auf und der neue Markenauftritt wird durch die Kampagne „pink is the new green“ flankiert. Wie hat der Markt jetzt reagiert, nachdem ein Jahr vergangen ist? Thilo von Selchow: Wir haben viel positives Feedback für den neuen Markenauftritt aus dem Markt erhalten. Die strategische Ausrichtung auf energieeffiziente Produkte und Lösungen hat sich 2010 ausgezahlt. Wir verzeichnen eine hohe Nachfrage nach energieeffizienten Schaltkreisen und Sensoren, die dazu beitragen, den CO2-Ausstoß zu verringern oder Ressourcen zu schonen. Mit unseren Produkten versetzen wir unsere Kunden in die Lage, etwa durch einen geringeren Benzin- oder Stromverbrauch, aktiv und in besonderem Maße zum Klimaschutz

beizutragen. Die neue Kampagne bringt diesen Mehrwert für unsere Kunden äußerst frisch und anschaulich zum Ausdruck. Darüber hinaus ist die Arbeit an den sogenannten ‚grünen Technologien‘ auch eine große Motivation für das gesamte Team. Sie arbeiten an Bauteilen für das Batteriemanagement. Gibt es erste vorzeigbare Produkte? Ja, das Batteriemanagement ist eines unserer Zukunftsthemen. Dabei gehen wir zweigleisig vor: Zum einen beschäftigen wir uns langfristig mit technologischen Ansätzen rund um den reinen Elektroantrieb. Zum anderen arbeiten wir intensiv an neuen Lösungen für die traditionellen Blei-Säure-Akkus, denn diese werden auf absehbare Zeit ihre Bedeutung erhalten. Ohne Mikroelektronik ist beispielsweise ein stabiler und effizienter Start-Stopp-Betrieb bei herkömmlichen Batterien kaum möglich. Konkret befassen wir uns derzeit mit einer Produktfamilie von intelligenten Batteriesensor-ICs für Blei-Säure-Akkus. Erste Ergebnisse liegen bereits vor und stimmen uns sehr zuversichtlich, dass wir unseren Kunden hier etwas wirklich Neues und Hochinnovatives bieten können. Muster werden Anfang 2011 präsentiert, die Markteinführung der Produktfamilie ist für das vierte Quartal 2011 geplant. Stichwort Applikationen wie LED-Treiber oder Powermanagement. Gibt es hier konkrete Produkte? Wir haben im Juli unsere LED-Treiber-Familie vorgestellt. Im Fokus steht dabei „Public Lighting“ wie zum Beispiel Straßenleuchten und Werbeschilder. Hinzu kommt das Thema „Retrofit“ in der Haus- und Bürobeleuchtung. Bezüglich des Themas Powermanagement sind wir auf der electronica eine strategische Partnerschaft mit Fairchild eingegangen. Ziel der Zusammenarbeit ist die Entwicklung verschiedener Point-of-Load-Applications. Darüber hinaus sind wir, was Smart-Power-Management-Lösungen angeht, derzeit tief im Entwicklungsprozess. Ich bitte daher um Verständnis, dass ich hier noch nicht konkreter werden kann. Nur soviel: 2011 werden wir in diesem Segment hochleistungsfähige

„Allein seit 2004 sorgten ZMDI-Produkte und Kundenlösungen für Einsparungen in Höhe von rund 33 Millionen Tonnen CO2.“ Thilo von Selchow

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Produktlösungen auf den Markt bringen. Neue Produktlösungen werden wir 2011 auch für die Produktfamilien Sensor-SignalConditioner, I/O-Link, ADC und LED-Treiber auf den Markt bringen. Im Rahmen der Vereinbarung mit Fairchild werden Sie wie gesagt gemeinsam energieeffiziente Power-Management-Lösungen für Point-of-Load-Anwendungen entwickeln. Wer hatte die Idee zu dieser Kooperation? Können Sie näheres zum Produkt aussagen? Beide Unternehmen beschäftigen sich seit längerem mit diesem Thema. Irgendwann haben wir gemeinsam festgestellt, dass es Sinn macht, unsere Stärken zusammenzuführen. Die Zusammenarbeit basiert auf der Verbindung von Fairchilds XSTMDrMOS-Technologie mit der innovativen digitalen POL-Technologie von ZMDI. Zielsetzung ist, hocheffiziente Power-Management-Lösungen für Anwendungen wie Mobilfunk-Basisstationen, Telekommunikations-Switches, Netzwerk-Router, Server, Speichergeräte und Industrie-PCs zu realisieren. Zusammen mit Fairchild arbeiten wir an Lösungen, die unter allen Lastsituationen eine höhere Energieeffizienz ermöglichen und durch die Integration auf Systemebene zusätzlich die Anzahl der Bauteile reduziert. Der Chip ist fertig gestellt und wurde bereits auf der electronica bei Fairchild-Kunden vorgeführt. Wir arbeiten jetzt mit Hochdruck daran, zur APEC im März nächsten Jahres erste Muster präsentieren zu können. Sollte die Bundesregierung den Einsatz von Elektrofahrzeugen über Forschungsmittel subventionieren oder besser über Kaufanreize wie z. B. in Frankreich mit bis zu 5.000 Euro? Ich möchte der Politik nicht vorgreifen. Wir konzentrieren uns auf hochpräzise und belastungsresistente Sensoren für Druck, Position, Temperatur oder Ladezustand der Batterie. Mit unseren Produkten versetzen wir unsere Kunden in die Lage, etwa durch einen geringeren Benzin- oder Stromverbrauch, aktiv und in besonderem Maße zum Klimaschutz beizutragen. Allein seit 2004 sorgten ZMDI-Produkte und Kundenlösungen für Einsparungen in Höhe von rund 33 Millionen Tonnen CO2 und 1,6 Milliarden Liter Benzin. Um dies zu veranschaulichen: Ein Kohlekraftwerk gibt im Jahr rund 27 Millionen Tonnen CO2 Emissionen an die Umwelt ab. Dies zeigt die enorme Wirkungskraft von energieeffizienten Halbleiterlösungen. Welche Bedeutung hat die Elektronik im Automobil für ZMDI, und wo liegen für ZMDI die besonderen Chancen im Bereich der Elektromobilität? Nachhaltige Mobilität zählt zu den Megatrends der Automobilindustrie. Das heißt, individuelle Mobilität zu sichern und dabei die natürlichen Ressourcen zu schonen. Um unsere Kunden hierbei soweit wie möglich zu unterstützen, richten sich alle unsere Aktivitäten auf das Thema „Energy Efficiency“. Um den Kraftstoffverbrauch zu senken und die Abgasemissionen zu reduzieren, werden die Regelsysteme im konventionellen Antriebsstrang ständig optimiert. Und an vielen Stellen werden neue Systeme entwickelt. Solche Systeme brauchen leistungsfähige Sensoren. Hier hat ZMDI in den vergangenen Jahren eine Vielzahl von halbleiterbasierten Lösungen entwickelt und ist heute bei nahezu allen deutschen OEMs, bei vielen europäischen und amerikanischen und zukünftig auch bei asiatischen OEMs mit Produkten vertreten. ZMDI ist heute in der Automobilelektronik mit dem Schwerpunkt Sensorlösungen eine etablierte Größe insbesondere bei Tier-1-Anbietern und steht insbesondere für höchste Qualität, Performance und Kundenzufriedenheit. Unser Ziel für die kommenden Jahre ist nach wie vor, im Bereich Automobilelektronik

Bild: ZMDI

MANAGEMENT

Mark Thompson, CEO Fairchild (links) und Thilo von Selchow, CEO/ President der ZMDI sehen mit Freude und Spannung der strategischen Partnerschaft bei energieeffizienten Power-ManagementLösungen für POL-Anwendungen entgegen.

überdurchschnittlich zu wachsen – insbesondere mit applikationsspezifischen Produkten. Dabei bieten wir unseren Kunden auf Wunsch auch weiterhin kundenspezifische Lösungen an. Aktuell gehen rund 60% unserer Bauteile in das Automobil. ZMDI berichtete im September über einen Umsatzzuwachs im ersten Halbjahr 2010 von 65% auf nun 29,1 Millionen Euro. Wie lautet die Prognose für das Gesamtjahr? Man sollte nicht vergessen, dass das erste Halbjahr 2009 katastrophal war, demnach sehen Prozentsätze von 65% natürlich gut aus. Mit dem Verlauf des ersten Halbjahres 2010 waren wir trotzdem sehr zufrieden. Für das Gesamtjahr 2010 rechnen wir eher mit einem Umsatzwachstum zwischen 15 und 20 Prozent. Wir gehen zudem weiter davon aus, dass sich die hohe Wachstumsdynamik in unserer Branche im ersten Halbjahr 2011 abschwächen wird. Wie immer aber auch die Rahmenbedingungen aussehen werden, ZMDI ist nicht zuletzt mit dem innovativen Produktportfolio, hohen Investitionen in Forschung und Entwicklung und den flexiblen Kostenstrukturen gut aufgestellt. Heute ist der dritte Tag der electronica; wie sind Sie mit dem Verlauf zufrieden? Wir sind mit dem Verlauf sehr zufrieden – insbesondere die Kooperation mit Fairchild hat für viel positive Resonanz gesorgt. Insgesamt ist festzustellen, dass die electronica dieses Jahr qualitativ sehr hochwertig und gut besucht ist. Im Vergleich zu 2008 konnten wir wieder deutlich mehr Experten aus den USA begrüßen. In allen Gesprächen, die wir auf der electronica geführt haben, wurde eines deutlich: Das Thema Energieeffizienz ist das zentrale Zukunftsthema. Das bestätigt uns auf unserem Weg und stimmt uns zuversichtlich für die Zukunft.

Das Interview führte Siegfried W. Best, Chefredakteur der AUTOMOBIL-ELEKTRONIK.

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AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

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PROZESSOPTIMIERUNG

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Prozesse optimieren – Performanz steigern Jedes Unternehmen will seine Prozesse optimieren und die Performanz steigern. Die große Frage lautet jedoch: Wie? AUTOMOBIL-ELEKTRONIK erklärt, mit welchem Ansatz Sie ERFOLG HABEN und liefert zum Einstieg einen Selbsttest.

N

ach der Krise hat sich die Automobilbranche schnell erholt und strebt zu neuen Umsatzrekorden. Viele Unternehmen haben wirksame Einsparungen umgesetzt, dennoch besteht weiterhin ein hoher Kostendruck, auch im Engineering.

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Kostendämpfung bei gleichzeitigem Wachstum ist daher auch in 2011 eine klare Priorität. Innovationen wie Elektroautos, zunehmende Vernetzung im Fahrzeug und mit der Umgebung, sowie preiswerte sichere Fahrzeuge für Schwellenländer müssen den Markt

schnell erreichen. Allerdings sind viele Führungskräfte unsicher, ob die getroffenen Maßnahmen nachhaltig genug sind und wie der steigende Innovationsdruck beherrscht werden kann. Sie erwarten gerade im technischen Bereich Vorschläge, wie sowohl Kosten

Quelle: Vector Consulting Services, Studie „Car Innovation 2015“, Oliver Wyman

PROZESSOPTIMIERUNG

Bild 1: Innovationen in der Automobilindustrie.

reduziert als auch Neuentwicklungen schnell und erfolgreich umgesetzt werden können.

Innovationen brauchen wirksame Prozesse In vielen Fällen führen Investitionen im Engineering nicht zu erfolgreichen Innovationen, wie das Bild 1 zeigt. 40% der globalen jährlichen R&D-Aufwendun-

Vector Change Check: Setzen Sie Veränderungen nachhaltig um? Beantworten Sie die Fragen intuitiv und schnell mit „Ja“ oder „Nein“. 1. Gibt es einen Sponsor im Management, der die Veränderung persönlich will und treibt? 2. Sind die Veränderungsziele attraktiv, griffig und nachvollziehbar? 3. Stehen die Führungskräfte und die Meinungsführer unter den Mitarbeitern hinter den Zielen? 4. Sind die Mitarbeiter davon überzeugt, dass die Veränderung zu mehr Erfolg führt? 5. Ist ein Veränderungsprojekt mit Projektleiter, Budget, Ressourcen und Terminen aufgesetzt? 6. Ist klar, wer im Veränderungsprojekt was wie zu tun hat? 7. Werden Fortschritt und Ergebnisse des Veränderungsprojekts konsequent verfolgt und gemessen? 8. Unterstützen und treiben Führungskräfte das Veränderungsprojekt? 9. Werden die Mitarbeiter mit Trainings, Coaching und bei der Pilotierung der Veränderungen ausreichend unterstützt? 10. Werden die Mitarbeiter über Fortschritte und Erfolge des Veränderungsprojekts informiert? 11. Werden Widerstände und Ängste un-

ter den Mitarbeiten aktiv abgefangen? 12. Werden die Auswirkungen und Erfolge der Veränderungen vom Management kommuniziert? 13. Werden die Mitarbeiter für die Umsetzung in der Breite trainiert und gecoacht? 14. Wird die Umsetzung in der Breite konsequent verfolgt und gemessen? 15. Können die Mitarbeiter konkrete Verbesserungen aus ihrer unmittelbaren Umgebung benennen? Zählen Sie nun die Fragen, die Sie mit „Ja“ beantwortet haben. Jedes „Ja“ ergibt einen Punkt. < 4 Punkte: Sie sind mit einem hohen Risiko unterwegs. Machen Sie einen Neustart; setzen Sie das Veränderungsprojekt systematisch auf. 4–8 Punkte: Es besteht ein großes Risiko, dass die Veränderung ohne Ergebnis versanden wird. Holen Sie die Mitarbeiter mit ins Boot. 9–12 Punkte: Sie sind gut unterwegs. Dennoch besteht das Risiko, dass der Erfolg nur kurzfristig ist. Achten Sie auf Nachhaltigkeit. 13–15 Punkte: Sie gehen Veränderungen systematisch und nachhaltig an. Weiter so!

gen der Automobilindustrie fließen in Produkte, die entweder den Markt nicht erreichen oder von diesem nicht angenommen werden. Darin liegt ein enormes Effizienzpotenzial. Wie kann dieses Potenzial gehoben werden? Wirksame Innovationsprozesse sind der Schlüssel hierfür. Diese zeichnen sich durch geführte Innovationsphasen, extrem schnelle Entscheidungsphasen und sehr kurze Prototypenphasen aus. Damit können sich zunächst Ideen entwickeln ohne kleingeredet zu werden und es kommt zügig ein funktionsfähiges Muster auf den Tisch – ohne langatmige und nervenzehrende Phasen der Nicht-Entscheidung und Innovationshemmung, wie sie heute an der Tagesordnung sind. Wenn jetzt noch die Kunden um ein Vielfaches stärker in den Innovationsprozess eingebunden werden als bisher, zum Beispiel mit der von Vector Consulting Services entwickelten Methode „Listen to the Customer“, dann steht erfolgreichen Innovationen nichts mehr im Weg.

Entwicklung braucht Organisation und Systematik Innovationen und wachsende globale Zielmärkte haben in den vergangenen Jahren die Variantenvielfalt stark erhöht. Viele Kunden der Vector Consulting Services beklagen, dass Sie die Varianz und Komplexität nicht mehr beherrschen. 40 bis 60% des Entwicklungsaufwands werden in komplexe Abstimmungen und Validierung gesteckt, Tendenz steigend. Es wird entwickelt und wieder entwickelt, getestet und wieder getestet sowie wiederholte Fehlfunktionen in der Freigabe und im Feld riskiert. Wie können diese Aufwände vermieden werden? Die Antwort liegt auf der Hand: Indem mit einem deutlich höheren Maß an Organisation und SystemaAUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

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Quelle: Vector Consulting Services

PROZESSOPTIMIERUNG

Bild 2: Erfolgreiche Veränderungen brauchen starke Führung.

tik gearbeitet wird als bisher. Das ist bei Entwicklern nicht immer beliebt, doch die Erfahrung zeigt, dass gute Prozesse die Mitarbeiter auf einfache und nachvollziehbare Weise darin unterstützen, systematisch zu arbeiten und ihre Kreativität mit möglichst geringen Reibungsverlusten in erfolgreiche Produkte umzusetzen. Dahinter stehen Methoden wie Lean Development oder agile Vorgehensweisen in der Software-Entwicklung. Vector Consulting Services hat mit seinenKunden die Erfahrung gemacht, dass sich Nacharbeiten und Zykluszeiten stark verringern lassen, wenn Entwicklungsprozesse basierend auf Projekterfahrungen ständig optimiert werden – und zwar so, dass das Arbeiten damit Spaß macht.

Veränderungsmanagement als Erfolgsfaktor Um erfolgversprechende Innovationsprozesse einzuführen und die Entwicklung mehr zu systematisieren, müssen sich Unternehmen verändern. Trotz ambitionierter Ziele und aufwändiger Maßnahmen scheitert ungefähr die Hälfte aller Veränderungsprojekte. Warum? Die Verbesserungsmaßnahmen werden zu wenig als Veränderungen begriffen, und die Mitarbeiter werden viel zu wenig mitgenommen. Zu oft werden aggressive Verbesserungsziele gesetzt, die dann nicht erreicht werden. Oder aber, das Umfeld stimmt nicht und die Verbesserungsmaßnahmen können gar nicht greifen. Es nützt beispielsweise nicht viel, wenn die Entwicklung perfekt läuft, aber die falsche Produktstrategie verfolgt wird. Das ist verständlich. Un-

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ternehmen kennen ihre Produkte und Märkte, oft jedoch nicht die Techniken für wirksames Veränderungsmanagement. Veränderungen bestehen aus drei Phasen, wie in Bild 2 dargestellt. 1. Leidensdruck: „So kann es nicht weiter gehen.“ Das bisherige Verhalten wird in Frage gestellt. Die Notwendigkeit einer Veränderung ist erkannt. Ziele werden gesetzt, und ein Veränderungsprojekt wird angestoßen. 2. Veränderung: „Wir verändern uns.“ Lösungen werden erarbeitet. Manche Veränderungen werden spielend umgesetzt, andere brauchen Hartnäckigkeit, wieder andere scheitern. Gutes Veränderungsmanagement ist der Schlüssel für den Erfolg. 3. Erfolg: „Wir haben es geschafft.“ Die erprobten neuen Verhaltensweisen fließen in die tägliche Arbeit ein. Die Leistungsfähigkeit stabilisiert sich auf einem höheren Niveau. Nachhaltige und erfolgreiche Veränderungen brauchen gute Führung. Vector hat hierfür die Methode „Vector Change Coach“ entwickelt, die Unternehmen dabei hilft, die Phasen der Veränderung erfolgreich zu durchlaufen.

Verbesserung zum Unternehmenserfolgt beiträgt und stoppen Sie vermeintliche Verbesserungen, die Sie nicht weiter bringen. 2) Setzen Sie Veränderungen schnell um. Verbesserungen müssen innerhalb von drei bis sechs Monaten konkreten Nutzen bringen, sonst verlaufen sie im Sand. Konkret spürbare und praktische Veränderungen in Pilotprojekten sind das Mittel der Wahl. 3) Packen Sie Veränderungen professionell an. Veränderungen brauchen eine starke Führung sowie intensives Veränderungsmanagement, um zu greifen und nachhaltig zu wirken. Nutzen Sie die Erfahrung eines Partners, dessen Kernkompetenz es ist, Prozesse zu optimieren und Veränderungen durchzuführen. Ihre Kernkompetenz ist es, innovative elektronische Systeme erfolgreich auf den Markt zu bringen – und das soll auch so bleiben.

Drei Tipps für die Praxis

Dr. Christof Ebert und Dr. Dieter Lederer sind Geschäftsführer der Vector Consulting Services GmbH.

Damit Sie sofort starten können, geben wir Ihnen zum Abschluss drei Tipps aus der Praxis mit: 1) Betten Sie Prozessoptimierungen immer in den unternehmerischen Kontext ein. Jedes Unternehmen braucht zu jeder Zeit Verbesserung. Wer still steht, wird überholt. Machen Sie sich selbst und iIren Mitarbeitern klar, wie die einzelne

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ELECTRONICA 2010

Wie kommt der Strom ins Fahrzeug? Auf der electronica 2010 veranstaltete der ZVEI zwei Podiumsdiskussionen rund um das Thema ELEKTROMOBILITÄT, die jeweils von AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Redakteur Alfred Vollmer moderiert wurden. Am Mittwoch ging es um Lade- und Abrechnungskonzepte, Smart-Grids und China.

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r. Maximilian Schwalm, der bei BMW für die Nutzerstudien verantwortlich ist, berichtet zunächst über die Feldversuche mit dem Mini-E in Berlin: „Wir konnten bereits einiges lernen, was zu Beginn der Arbeiten am Thema Elektromobilität noch ganz anders gesehen wurde. Wir müssen lernen, objektive Daten aus den Feldversuchen einfließen zu lassen. Derzeit werden noch viele Diskussionen ziemlich emotional geführt – vor allem rund um das Thema Reichweite und Laden. Im Rahmen unseres Feldversuchs, den wir in Berlin gemeinsam mit Vattenfall durchgeführt haben, sind einige sehr interessante Aspekte zu Tage getreten. „Im Rahmen der Fraunhofer-Systemforschung Elektromobilität geht es darum, das Gesamtsystem Elektromobilität erst einmal zu erfassen und dann auch in Summe zu optimieren“, erläutert Dr. Michael Jöckel, Leiter der Geschäftsstelle der Fraunhofer-Systemforschung Elek-

tromobilität. „Das Projekt wird vom BMBF mit 30.000.000 € im Rahmen des Konjunkturprogramms 2 gefördert. Fraunhofer beschäftigt sich bei diesem Projekt mit vielen Einzelthemen von der dezentralen Energieversorgung über die Energieübertragung in den Netzen bis hinein ins Fahrzeug und zu neuen Fahrzeug-Konzepten. Auch gesellschaftspolitische Fragestellungen spielen eine Rolle: Gibt es genügend Rohstoffe? was will der Kunde eigentlich? Wie sehen zukünftige Business-Modelle aus – für die Hersteller, aber auch für andere Dienstleister? Manfred Frenger, Prokurist und Technische Leiter bei der Ferdinand Walther GmbH, führte aus, dass die Walther-Werke „Produkte ab dem Netz/Grid bis hin zur Steckdose im Fahrzeug“ herstellen. „Hierzu gehören die Ladestationen, die Stromtankstellen, die Ladekabel, die Infrastruktur bis hin zum Elektrofahrzeug etc.“ Da Herr Frenger selbst in den entsprechenden Normierungsgremien der

IEC62196–2 mitarbeitet, liefert er gleich die Informationen aus erster Hand: „Die Norm ist noch nicht verabschiedet. Derzeit sind darin drei verschiedene Steckvorrichtungen dargestellt. Da ist zunächst einmal der Typ 1, der aus den USA und Japan kommt, weil dort nur einphasig geladen werden kann. Der europäische Normenvorschlag erlaubt mit dem Typ 2 ein- bis dreiphasiges Laden bis hin zu 63 A, so dass darüber im Prinzip die achtfache Ladeleistung fließen kann wie bei den 7-kW-Lösungen aus Japan und den USA. Es gibt dann noch einen Typ 3, der von Italien und Frankreich vorgeschlagen wurde, sich aber zunächst primär an den Elektrofahrrädern und Pedelecs orientiert. Derzeit laufen die Versuche, für Europa eine einheitliche LadeSteckvorrichtung festzuschreiben. Ein entsprechendes Mandat der EU soll dabei helfen. Das hierfür erforderliche Procedere läuft bereits, und wir hoffen, dass im zweiten Quartal 2011 alles in trocke-

Die Teilnehmer der Podiumsdiskussion (von rechts nach links): Dr. Maximilian Schwalm, der bei BMW für die Nutzerstudien verantwortlich ist, Dr. Michael Jöckel, Leiter der Geschäftsstelle der Fraunhofer-Systemforschung Elektromobilität, Manfred Frenger, Prokurist und Technischer Leiter bei Walther-Werke und AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Redakteur Alfred Vollmer. Alle Fotos: ZVEI (Patricia Lutz)

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ELECTRONICA 2010

Manfred Frenger (Walther-Werke) zum Thema IEC62196–2: „Wir hoffen, dass im zweiten Quartal 2011 alles in trockenen Tüchern sein wird und wir die europäische Norm verabschieden können.“

Dr. Maximilian Schwalm (BMW): „Die Nutzerstudien haben uns gezeigt, dass der Kunde meist zuhause lädt. Wir nennen das ‚Laden in der Home Zone oder in der Home Base’.“

Dr. Michael Jöckel (Fraunhofer): Ladestationen sind auch so eine Art Gewissensberuhigung, damit der Kunde jederzeit das Gefühl hat, stets noch weiterfahren zu können.

nen Tüchern sein wird und wir die europäische Norm verabschieden können.“

nen muss man somit auch im Zusammenhang sehen: Wie viele Stationen brauchen wir, gibt es Alternativen, und was will der Kunde überhaupt?“

treffen, die uns die nächsten 20 oder 30 Jahre die entsprechende Sicherheit geben.“ Dr. Jöckel sieht den ganzheitlichen Ansatz: „Die Batterie ist beim Elektroauto ganz klar das Kernthema, was sie Kosten betrifft. Bei der Elektronik und der Antriebstechnik kann man sicherlich auch noch Geld sparen, aber der entscheidende Kostentreiber ist nach wie vor die Batterietechnik. Dort spielt auch die Zuverlässigkeit eine große Rolle. Nicht umsonst warten die deutschen Automobilhersteller noch ein bisschen, bis sie E-Fahrzeuge auf den Markt bringen, weil die Zuverlässigkeit und Sicherheit für alle Fälle gewährleistet sein muss. Dies geht nur mit entsprechenden Voruntersuchungen, Prüf- und Testverfahren, aber das kostet eben Zeit. Die Fraunhofer-Gesellschaft arbeitet hier auf der angewandten Forschungsseite sicherlich in großem Umfang mit. Wir müssen aber auch schauen, für welchen Kundenkreis die Elektrofahrzeuge zunächst verkauft werden; das Hauptabsatzgebiet wird wohl zunächst in großen Städten und insbesondere in Megacitys sein, und dort hat auch die Stadt selbst gewisse Einflussmöglichkeiten, indem sie beispielsweise Incentives oder Verbote schafft. Wenn Parkplätze zum Beispiel nur noch für Elektrofahrzeuge vorhanden sind, dann wirkt sich das natürlich aus. Car-2-go in Ulm ist unter anderem so erfolgreich, weil den Kunden immer ein Parkplatz zur Verfügung steht; solche Incentives wirken durchaus, und ich denke, der Incentive-Gedanke wird sich auch durchsetzen.“ „Ein Elektrofahrzeug wird letzten Endes nicht billiger sein können als ein konventionelles Fahrzeug, aber für den Nutzer sind mit der neuen Technologie Einschränkungen verbunden“, verweist Dr.

China In China geht eine Normung schneller vonstatten. Dr. Schwalm: „Es war für mich ein eindrucksvolles Erlebnis, im Rahmen eines Feldversuchs im Ministerium zu sitzen, wo sich mein Gesprächspartner zurücklehnte und sagte, er hätte gestern den Standard auf der Website veröffentlicht, so wie er es für richtig hält. Das ist natürlich ein ganz anderer Ansatz als bei uns, aber wir müssen auch schauen, dass wir uns nicht mit vielen Diskussionen rund um die Standardisierung aufhalten. Wir müssen uns auf die Kernidee konzentrieren, Elektromobilität auf die Straße zu bringen. Letzten Endes müssen wir versuchen, gemeinsam lösungsorientiert zu arbeiten. So brauchen wir zunächst einen einheitlichen Ladestecker, der überall funktioniert. Ein weiterer wichtiger Faktor ergibt sich aus Endkundensicht: der Kunde will sich letztendlich nicht mehr darum kümmern müssen, von wem er denn tatsächlich den Strom bezieht. Wir können den Kunden nämlich nicht zumuten, sich mit all den unterschiedlichen Standards auseinander zusetzen, die derzeit existieren.“ Dr. Jöckel ergänzt: „Wir müssen uns zunächst einmal fragen, wie viele Ladestationen wir benötigen, und wo diese stehen müssen. Viele Studien sagen ja ganz klar aus, dass ein Großteil der Ladevorgänge zuhause oder an so genannten halböffentlichen Plätzen vonstatten gehen wird, also beispielsweise beim Arbeitgeber. Ladestationen sind auch so eine Art Gewissensberuhigung, damit der Kunde jederzeit das Gefühl hat, stets noch weiterfahren zu können. Dafür gibt es aber auch andere Konzepte wie zum Beispiel den Range-Extender. Ladestatio-

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DC-Laden Die Dauer eines Ladevorgangs spielt eine wesentliche Rolle. Aus diesem Grund rückt auch das DC-Laden mit Gleichstrom hoher Leistung verstärkt in den Mittelpunkt. Dr. Schwelm: „Zunächst einmal müssen wir uns fragen, was Schnellladen eigentlich heißt: 10 Minuten oder 30 Minuten? Die Nutzerstudien haben uns gezeigt, dass der Kunde meist zuhause lädt. Wir nennen das ‚Laden in der Home Zone oder in der Home Base’. Nur für einzelne Fahrten müssen die Fahrer wirklich außerhalb der Home Zone nachladen.“

Die Sicht der Netzbetreiber Manfred Frenger bringt einen weiteren Aspekt ins Spiel: „Wir müssen die Ladeproblematik auch aus der Sicht des Netzbetreibers sehen: Wie kann ein EVU an einzelnen Punkten eine höhere Ladeleistung zur Verfügung stellen, und was kann ein EVU bereits ohne Investitionen schon heute bewerkstelligen? Die aktuellen Fahrzeuge verfügen über einen 3,3-kW-Lader, so dass eine 15-kWh-Batterie in 5 bis 7 Stunden geladen werden kann. Die heute ausgelieferten Stromtankstellen sind in der Regel schon so ausgelegt, dass sie mit 32 A laden können. Das heißt, dass die EVUs 20 kW anbieten können, derzeit aber nur mit 3 kW laden. Als grobe Hausnummer kann man sagen, dass es etwa 2000 € kostet, eine Stromleitung zu einer Stromtankstelle zu legen. Die Stromtankstelle selbst kostet dann zusätzlich zwischen 2000 und 6000 €. Mit solch einem System kann ein EVU dann viele Jahre leben. Wichtig ist, dass wir heute die richtigen Entscheidungen

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Schwalm auf die Kostenseite. „Wir müssen uns sehr genau überlegen, wie wir den Nutzer davon überzeugen können, genau mit diesen Einschränkungen leben zu wollen. Incentives sind da nur ein Faktor; die Gesamtlösung muss stimmen. Insgesamt geht es am Ende auch direkt um die Kosten, von denen Betriebskosten hinsichtlich der Energie bis zur Besteuerung von Fahrzeugen.“

Abrechnung Ohne ein passendes Abrechnungssystem werden die Stromtankstellen nicht akzeptiert. Die große Frage ist dabei, was der Kunde wirklich braucht. „Wir liefern schon seit etwa zehn Jahren Abrechnungssysteme für den Freizeitbereich, für Häfen und Schiffe“, erläutert Manfred Frenger. „Es geht zunächst darum, die Freigabe des Ladevorgangs an den Stromtankstellen zu erreichen, beispielsweise per Handy, Internet, Prepaid-Karten, RFID etc. Derzeit ermitteln die Standardisierungsgremien die einzelnen Geschäftsfälle, damit der Anwender sich keine Gedanken darüber machen muss, wer denn tatsächlich den Strom liefert. Die Autorisierung kann auch vom Fahrzeug aus erfolgen. Einmal muss sich der Kunde dann allerdings bei einem Provider anmelden, aber danach muss er sich um die technischen Aspekte keine Gedanken mehr machen. Die Szenarien sind beschrieben und werden sukzessive umgesetzt.“ Dr. Schwalm: „Schon bei unserer Studie in Berlin hat der Strom etwas gekostet, so dass wir abrechnen mussten. Dafür haben sich die Fahrer mit einer RFIDKarte bei der öffentlichen Ladestation angemeldet. Dieses System funktionierte sehr gut. Die Kunden haben ganz klar

signalisiert, dass es zu aufwändig ist, mit dem Handy zuerst durch einen Anruf die Ladestation frei zu schalten.“ Dr. Jöckel bringt einen weiteren Aspekt ins Spiel: „Auf der VDE-Tagung gestern in Leipzig habe ich ein schönes Wort kennen gelernt: die so genannte iPhonisierung der Gesellschaft. Mit diesem Begriff wies ein Kollege auf den Trend zum Smartphone hin. Er geht davon aus, dass spätestens in 5 bis 6 Jahren jeder ein Smartphone oder ein ähnliches Gerät zur Verfügung haben wird. Wenn man mit einem Smartphone und ein bis zwei Tastendrücken die Stromtankstelle aktivieren kann und dann am Monatsende eine Rechnung bekommt, dann ist das für den Kunden auch einfach.“ Die Identifikation gegenüber der Tankstelle wäre dann auch mit einem Mietfahrzeug eindeutig möglich. Dr. Schwalm sieht diese Lösung kritisch: „Ich halte das für schwierig, obwohl wir in Berlin im Rahmen des Feldversuchs sehr technik-affine Nutzer hatten. Ich glaube, dass man hier die Bandbreite aufrechterhalten sollte: hin zu mehreren parallelen Lösungen. So wird das E-Fahrzeug auch für die nicht so technik-affinen Fahrer alltagstauglich. In ein paar Monaten werden wir wohl sehr konkrete Antworten rund um diesen Themenkomplex geben.“ Dr. Jöckel plädiert dagegen, sich bereits jetzt auf ein Abrechnungsverfahren endgültig festzulegen: „Ich denke, wir sollten wir uns alle Möglichkeiten offen lassen und vielleicht auch den Kunden entscheiden lassen, was er bevorzugt.“

das E-Fahrzeug direkt in das Smart-Grid einzubinden. Manfred Frenger: „Das normale Laden wird in den nächsten Jahren mit 3 kW erfolgen – und das ist nicht mehr als der Leistungsbedarf einer Waschmaschine. Diese Größenordnungen kann das Netz bisher ohne weitere Einflüsse abdecken. Im Rahmen der Netzsteuerung geht es darum, die drei Haupt-Lastspitzen am Morgen, Mittag und am Abend abzupuffern. Wenn die Fahrzeuge in nachfrageschwachen Zeiten geladen werden, verbessert sich die Auslastung des Netzes. Die Normen erlauben es dem Fahrzeug sogar, Energie in das Netz zurück zu speisen, um die Fahrzeuge als Kurzzeit-Energiespeicher zu nutzen. Das Netz muss sich allerdings noch etwas anpassen, damit es im Jahr 2020 die angestrebten 1 Million Elektrofahrzeuge laden kann.“ Dr. Schwalm ergänzt: „Dieses Konzept haben wir in Berlin zusammen mit Vattenfall auch getestet: das gesteuerte Laden, um Lastspitzen zu vermeiden. So lässt sich aber auch gezielt Windenergie in das Fahrzeug einspeisen, die ja einer starken Fluktuation unterliegt.“ Manfred Frenger stellt klar, wie die Weichen gestellt werden müssen: „Wichtig ist, dass wir eine Rückspeisung vom Auto in das Netz prinzipiell erlauben und vorsehen. Wie das ganze dann vom Business-Case her gehandhabt wird und wann, ist letzten Endes eine ganz andere Geschichte. Wichtig ist, dass man die Tür weit genug offen lässt, um die Aspekte, die derzeit noch untersucht werden, auch umsetzen zu können.“

Smart-Grid Das Smart-Grid (das intelligente Stromnetz) ist derzeit in aller Munde und es gibt ja bereits konkrete Überlegungen,

Alfred Vollmer ist Redakteur der AUTOMOBIL-ELEKTRONIK

Zweiachsiger MEMS-Beschleunigungssensor für Airbag-Steuergeräte In die fünfte Generation mikromechanischer Beschleunigungssensoren startet Bosch mit dem zweiachsigen Modell SMA560 für Airbag-Steuergeräte. Gegenüber Sensoren der vorangegangenen Generation bringt der Neuzugang im SOIC8-Gehäuse mehr als 40 Prozent Flächeneinsparung und das bei einer bisher nicht da gewesenen Funktionsvielfalt. So können Schaltungsentwickler den beiden Sensierachsen unabhängig voneinander einen von vier Messbereichen zuweisen. Die Messwerte gibt der Sensor über das bidirektionale 16-Bit-SPI-Interface mit 10 bit Auflösung wahlweise im Format Bosch-SPI oder OpenSPI aus. Mit der Typenbezeichnung SMA550 ist ein Sensor mit gleichen Parametern, aber

nur einer Sensierachse erhältlich. Beide Sensoren sind RoHS-konform. Die Messbereiche des Sensors lassen sich für beide Achsen bedarfsgerecht einstellen auf ±35 g, ±48 g, ±70 g oder ±96 g. Der Sensor arbeitet mit ei-

ner Betriebsspannung von 3,3 oder 5,0 V und hat gegenüber dem Vorgänger im Betriebstemperaturbereich von –40 °C bis +105 °C eine deutlich reduzierte Stromaufnahme. Auch bei der fünften Generation haben die Bosch-Sensorentwickler die Zweiteilung innerhalb des Sensors beibehalten: Mikroskopisch kleine Federn und Massen in MEMSTechnologie bilden den kapazitiven Messwertaufnehmer, nur einen Millimeter davon entfernt übernimmt ein in das Sensorgehäuse integrierter ASIC die Signalkonditionierung und andere Elektronikfunktionen.

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Schlüsselbauelemente für E-Fahrzeuge Die zweite Podiumsdiskussion, die der ZVEI zum Thema Automotive veranstaltete, drehte sich am Donnerstag um die Schlüsselbauelemente für Elektrofahrzeuge. Dabei trat immer wieder das Thema STANDARDISIERUNG als wesentlicher Aspekt in den Vordergrund.

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olf Schumann, Country Engagement Principal Deutschland bei Better Place, stellte zunächst die Rahmenbedingungen der Better-PlacePhilosophie vor: „Mit unserem Batteriewechsel-Konzept gehen wir die Fragestellung aus der Sicht des Endanwenders an. Im Auto steht zur Speicherung der Energie ein Volumen von etwa 300 Liter zur Verfügung. Bei Lithium-IonenBatterien entspricht das etwa 24 kWh in zwei etwa 50 kg schweren Einzelgehäusen. Damit erzielen wir eine begrenzte Reichweite von etwa 150 km. Ein Elektroauto muss für den Endkunden aber auch bequem sein. Wir haben herausgefunden, dass der Kunde bereit ist, während einer Ladezeit von etwa 5 min pro Woche neben dem Auto zu warten. Für die alltäglichen kürzeren Fahrten lädt der

Kunde sein Fahrzeug zuhause, aber bei Bedarf nutzt er die Batteriewechsel-Infrastruktur. Eine Batteriewechselstation ist nicht die Basislösung sondern mehr eine zusätzliche Backup-Lösung. Zu Beginn werden wir 5 bis 8 verschiedene Batterietypen haben – und zwar für den Massenmarkt, aber nicht für den Premium-Markt.“ BMZ-Geschäftsführer Sven Bauer favorisiert diese Lösung nicht: „Der einzige Grund, der für einen Batteriewechsel spricht, ist die Ladezeit. Welcher Fahrer möchte denn seine bestens gepflegte Batterie, die sich noch in einem Topzustand befindet, gegen eine schon stark benutzte Batterie tauschen, deren Kapazität schon deutlich abgenommen hat? Bei den Notebooks haben wir alle schon unsere Erfahrungen mit der Kapazitätsabnahme

von Batterien gemacht.“ Daraufhin ergänzt Rolf Schumann: „Im Rahmen des Geschäftsmodells von Better Place ist nicht der Fahrzeughalter sondern Better Place der Eigentümer der Batterien. Der Anwender zahlt für die zurückgelegte Strecke eine bestimmte Gebühr. Eines ist klar: Die Lebensdauer einer Batterie ist geringer als die Lebensdauer des restlichen Fahrzeugs. Mit Better Place sinkt die Eintrittsschwelle in die Elektromobilität, weil der Käufer eines Fahrzeugs keine Batterie kaufen muss.“

Komponenten Karsten Nicolaus, Bereichsleiter Vertrieb und Marketing bei Kostal Konakt Systeme, geht auf die mechanischen Komponenten ein: „Es ist sehr wichtig, dass Hochleistungs-Steckverbinder zum Ein-

Die Teilnehmer der Podiumsdiskussion (von rechts nach links): Rolf Schumann, Country Engagement Principal Deutschland bei Better Place, Mark Münzer, Leiter des Bereichs elektrischer Antriebsstrang bei Infineon Technologies, Sven Bauer, Geschäftsführer von Batterie-Montage-Zentrum, Karsten Nicolaus, Bereichsleiter Vertrieb und Marketing bei Kostal Konakt Systeme, und AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Redakteur Alfred Vollmer, der das Gespräch moderierte. Alle Fotos: ZVEI (Patricia Lutz)

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Mark Münzer (Infineon): „Wenn wir es schaffen, ... die Position der Verbindungselemente ... über OEM-Grenzen hinweg zu standardisieren, ... dann haben wir schon einen wesentlichen Schritt getan.“

Karsten Nicolaus (Kostal): „Wir müssen die Standardisierung mehr und mehr vorantreiben. Außerdem benötigen wir Standardprodukte, um wettbewerbsfähig zu bleiben.“

Sven Bauer (BMZ): „In China gibt es … eine grundlegend andere Sicherheitsmentalität als in Europa ... Unsere europäischen Produkte sind wirklich sicher.“

satz kommen, die einen sehr geringen Innenwiderstand und viele Kontaktpunkte aufweisen. Da es hier um eine Nennspannung von 400 V geht, müssen die Steckverbinder die Kontakte auch gut abdecken und einen entsprechenden Berührschutz bieten, weil ein Berühren bei dieser Spannung meist tödlich endet. Auch für einen sicheren Batteriewechsel sind spezielle Steckverbinder notwendig. Bei der fest eingebauten Batterie verlangt die Automotive-Spezifikation 100 Steckzyklen, bei Better Place sind es 3000. Schon heute sind entsprechende Steckverbinder in Produktion, die auf 1000 Steckzyklen ausgelegt sind.“ Mark Münzer, Leiter des Bereichs elektrischer Antriebsstrang bei Infineon Technologies, erläutert, dass es bei den Leistungshalbleitern zunächst einmal darum geht, „Kosten und Gewicht zu verringern – besonders auf der Ladeseite, aber gleich danach kommt die Energieeffizienz ins Spiel“. Münzer weiter: „Selbst die beste Batterie wird vom Wirkungsgrad des Antriebsstrangs begrenzt. Aus diesem Grund wird die Energieeffizienz der Leistungshalbleiter der wesentliche Treiber für die nächste Halbleiter-Generation sein. Da die Batteriezellen sich im Laufe ihres Lebens verändern, ist ein Ausgleich zwischen den einzelnen Zellen unbedingt notwendig. Beim passiven Cell-Balancing gleichen wir aus, indem wir die Energie in Wärme umsetzen, aber um hier effektiv zu arbeiten ist ein aktives Cell-Balancing notwendig; nur so können wir die gesamte Kapazität der Batterie über ihre ganze Lebensdauer hinweg optimal nutzen. Um die Kosten weiter zu senken, müssen wir auch die Kontaktsysteme anschauen und uns bemühen, die Variantenvielfalt so stark wie möglich einzuschränken, aber das ist kein leichtes

Unterfangen, weil die Automobilindustrie nun einmal individuell zugeschnittene Fahrzeuge bevorzugt. Genauso können wir bei den Leistungshalbleitern ein beachtliches Sparpotenzial nutzen, indem wir standardisierte Typen verwenden. Dabei soll natürlich nicht die technologische Vielfalt beschränkt werden, sondern lediglich die äußeren Faktoren. Wenn wir es schaffen, für die nächste Generation die Position der Verbindungselemente zwischen Halbleiter und Umgebung über OEM-Grenzen hinweg zu standardisieren, so dass diese Anbindung immer an der gleichen Layout-Position erfolgt, dann haben wir schon einen wesentlichen Schritt getan.“

cherheitstechnische Faktoren beim Batteriewechsel mitspielen, sind wir der Ansicht, dass ein Batteriewechsel beim Anwender nicht stattfinden darf.“ Rolf Schumann ergänzt: „Ich glaube, dass es bei den Batterien zu einer DeFacto-Standardisierung kommen wird, um die Kosten zu senken. Dann kaufen eben zwei OEMs gemeinsam einige wenige Batterietypen ein. Aus unserer Sicht kommt die Elektromobilität auf BatterieBasis zunächst für den Massenmarkt, während wir im Premium-Segment Brennstoffzellen-Fahrzeuge sehen werden.“ Sven Bauer gibt sich skeptisch: „Die Motoren waren schon immer eine Kernkompetenz der Automobilhersteller. Da ist die große Frage, ob die OEMs in diesem Kernbereich wirklich zusammenarbeiten, denn hier geht es um kommerzielle Aspekte.“ – „Wir reden hier über unterschiedliche Marktsegmente. In Deutschland sollen es im Jahr 2020 insgesamt 1 Million Elektrofahrzeuge sein, aber in China bereits 10 Millionen Elektroautos“, wirft Rolf Schumann ein. „Im Massenmarkt war der Motor noch nie ein wirklich differenzierender Faktor.“

Standards! Karsten Nicolaus gibt Mark Münzer „absolut Recht“: „Um die Kosten zu senken haben wir ein standardisiertes System für die Steckverbinder im Auto. Unabhängig davon, für welchen OEM der Steckverbinder bestimmt ist, enthält er im inneren stets die gleichen Steckkontakte. Die Systeme sind erprobt und befinden sich bereits in Serie – für den französischen genauso wie für den deutschen Elektromobilitäts-Markt. Mark Münzer ergänzt, dass es auf Grund der hohen Entwicklungskosten für Halbleiter notwendig sei, „die Spannungsebenen zu standardisieren, denn so können wir vermeiden, dass wir für jede Generation neue Halbleiter entwickeln müssen“. Sven Bauer sieht noch einen langen Weg bis zum Erreichen dieses Ziels: „Derzeit geht praktisch jeder Fahrzeughersteller seinen eigenen Weg. Da auch eine Kommunikation zum Beispiel über den CAN-Bus erfolgt, um den Endanwender vor der Hochspannung, vor Kurzschlüssen etc. zu schützen, gibt es derzeit diverse Spezial-Steckverbinder für die individuellen Applikationen. Da sehr viele si-

China Und damit war das Thema „China“ auf dem Tablett. „Damit wir mit der chinesischen Industrie mithalten können, müssen wir ganz klar auf die entsprechenden Volumenstückzahlen kommen“, erklärt Mark Münzer. „Vor drei Tagen auf der Electric Vehicle Show in Shenzhen habe ich eine große Anzahl fahrbereiter Elektrofahrzeugen chinesischer Hersteller gesehen. Wenn wir in Europa keine Standardisierung erzielen und die Stückzahlen nicht hochfahren, dann haben wir keine Chance, in diesem Markt wettbewerbsfähig zu sein.“ – „In China gibt es aber eine grundlegend andere Sicherheitsmentalität als in Europa“, berichtet AUTOMOBIL-ELEKTRONIK  Dezember 2010

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Sven Bauer. „Wenn hierzulande eine Batterie in Brand gerät, dann wird das zu einem großen Problem für die Beteiligten. Die chinesischen Unternehmen sehen derartige Zwischenfälle sehr viel lockerer. Unsere europäischen Produkte sind wirklich sicher. Schauen wir doch einmal, welche Fahrzeuge die Chinesen am liebsten kaufen: Premium-Fahrzeuge aus europäischer Produktion.“ Karsten Nicolaus bringt eine Quintessenz der Diskussion auf den Punkt:

„Wir müssen die Standardisierung mehr und mehr vorantreiben. Außerdem benötigen wir Standardprodukte, um wettbewerbsfähig zu bleiben.“ Mark Münzer glaubt, dass wir „mit der europäischen Industrie schon in der richtigen Richtung unterwegs“ sind: „Die Frage ist nur: Sind wir zu langsam, sind wir zu schnell? Vielleicht sind wir etwas langsam, aber wie Herr Bauer schon erklärte, sollten wir uns eines vergegenwärtigen: wenn wir in Europa ein Qualitätsproblem bei Elektro-

Stromsensoren für Elektro- und Hybridfahrzeuge

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TDK-EPC präsentierte auf der electronica Muster neuer Serien von Stromsensoren für Elektro- und Hybridfahrzeuge. Es handelt sich dabei um den Typ SAA0032, der bereits in Serienproduktion ist und den Typ SAA0033, der sich noch in Entwicklung befindet. Beide Sensoren sind für Ströme von 200 A und 300 A ausgelegt und arbeiten nach dem Closed-Loop-Prinzip, wodurch sie im gesamten Messbereich einen absoluten Messfehler einschließlich der thermischen Einflüsse von maximal 1% erzielen. Die neue Familie SAA02* (in Entwicklung) soll für einen hohen Nennstrom von bis zu 800 A mit kontrollierter Offset-Spannung ausgelegt sein. Für die Leiterplattenmontage eignet sich die Variante SAA0040 (in Entwicklung). Sie bietet eine sehr kurze Ansprechzeit von nur 5 μs und ist für Ströme bis 32 A ausgelegt.

fahrzeugen bekommen, dann schadet uns das mehr als uns ein schnelleres Voranschreiten nützt. Wir müssen die Zusammenarbeit über Firmen hinweg, über Wertschöpfungsketten hinweg und zwischen verschiedenen Trägern auf dem Markt fördern, die normalerweise sonst nicht zusammenarbeiten würden.“

Alfred Vollmer ist Redakteur der AUTOMOBIL-ELEKTRONIK

Radarsensoren für 77 GHz Freescale bemustert jetzt seine 77-GHzSiGe-Chipsets für den Einsatz in automobilen Radarsystemen über weite und mittlere Entfernungen. Die Xtrinsic Radar-Chipsets bestehen aus einem Sender und einem MultiKanal-Empfänger mit integrierter PLL, wobei der gleiche Baustein durch die Ausgabe eines SPI-Befehls für den Fern- oder Nahbereich abgestimmt werden kann. Eine typische HF-Frontend-Lösung von Freescale besteht aus einem Senderchip mit integrierter PLL, Leistungsverstärker, LO-Ausgang (Local Oscillator) und einem auf dem Chip integrierten Sägezahngenerator sowie einem oder mehreren Multikanal-Empfängern, die für eine rauscharme Umsetzung der Radarsignale in den ZF-Bereich sorgen.

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ES910.3 Prototyping- und Schnittstellenmodul Mit dem ES910-Modul lassen sich prototypische Implementierungen der Softwarekomponenten neuer Steuerungs-, Regelungs- und Diagnosefunktionen unter realen Umgebungsbedingungen validieren. Dabei können die einzelnen Komponenten mit ASCET, anderen Autosar-konformen Werkzeugen oder MATLAB/Simulink generiert oder manuell in C codiert werden, wobei die Konfigurierung des ES910-Moduls mit ASCET-RP oder der universellen Prototyping-Umgebung Intecrio erfolgt. Für das steuergerätenahe Prototyping von neuen Funktionen ist ein Autosar-/OSEK-konformes RTA-Echtzeit-Betriebssystem in das ES910-Modul integriert. Mit dem Software Logic Analyzer RTA-TRACE von ETAS besteht die Möglichkeit, die Ausführung und das Zeitverhalten der Funktionen in Echtzeit zu überwachen. Mit Hilfe der ETK-, XETK-, FlexRay-, CAN- und LIN-Schnittstellen lassen sich Teilanwendungen, deren Berechnung auf dem ES910-Modul erfolgt, mit einem

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Entwicklungssteuergerät synchronisieren (Bypass-Experiment). Für die dezentrale Erfassung von Umgebungsmessdaten können sowohl Mikro-Messmodule der ES400-Familie als auch LambdaMeter der ES63x-Serie an das ES910-Modul angeschlossen werden. Mit INCA/INCA-EIP (Experimental Target Integration Package) lassen sich die Prototypen neuer Regelungsalgorithmen unmittelbar auf dem ES910-Modul kalibrieren. Das ES910-Modul kann darüber hinaus von INCA zur Kalibrierung, zur Erfassung von Steuergeräte- und Bussignalen, zur Flashprogrammierung und zur Diagnose (CAN) zum Einsatz kommen. Im Zusammenspiel mit der INCA-MCE Engineering Solution (Measurement and Calibration Embedded) sorgt das Modul für einen schnellen Austausch von Mess- und Verstellwerten zwischen Steuergerät und Prüfstandsautomatisierung. Die Kommunikation zwischen der Prüfstands-

automatisierung und der ES910.3-Schnittstelle geschieht in Echtzeit mit Hilfe der Protokolle EtherCAT oder iLinkRT. Das ES910-Modul wird über eine Gigabit-Ethernet-Schnittstelle mit dem Entwicklungs- oder Applikationswerkzeug auf dem Host-PC verbunden.

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