Dual in die Zukunft

Dr. Johannes Liebl, BMW: „Mit weiteren Vorteilen, welche die Elektronik noch in sich birgt, können Verbrauchs- und CO2-Reduzierungen von bis zu zehn Prozent erschlossen werden"

Dr. Rainer Kallenbach, Bosch: „Elektrische Lenksysteme senken den Verbrauch um rund drei Prozent gegenüber hydraulischen Anlagen"

Auf der Euroforum-Jahrestagung im Februar 2010 wurde klar, dass die Automobilindustrie weiterhin zwei Schwerpunkte setzt, um die Energieeffizienz zu steigern und den Ausstoß von CO2-Emmissionen zu reduzieren. Zum einen forcieren Hersteller die Anstrengungen, um den CO2-Ausstoß von konventionell betriebenen Fahrzeugen weiter zu senken. Zum anderen ist die Frage nach dem sinnvollen Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien drängender als je zuvor, um den Elektroantrieb mit Leben zu erfüllen.

Rund zwanzig Elektronik- und Entwicklungs-Verantwortliche bei Automobilherstellen und -zulieferern diskutierten neue Ansätze bei der Entwicklung und stellten die Herausforderungen bei neuen Antriebsformen, bei neuen Batterietechnologien sowie bei Sicherheitssystemen vor.

Anhand von zwei Statements aus dem Hause BMW und Bosch gibt AutomobilKONSTRUKTION exemplarisch Einblick in die „Gefühlslage" der an der Jahrestagung beteiligten Unternehmen.

Anforderungen an die Elektronik im effizienten Automobil

Dr. Johannes Liebl, Leiter „Effiziente Dynamik" bei der BMW Group : „In den letzten Jahren wurden bei der Energieeffizienz im Automobil signifikante Fortschritte erreicht. So hat die BMW Group seit 2007 sukzessive die Efficient Dynamics Technik in alle Modelle gebracht. Mit diesem Breitenansatz haben wir im letzten Jahr die höchsten CO2-Reduzierungen aller Premiumhersteller erreicht und sind bei der Flottenemission mit Volumenherstellern auf Augenhöhe. Diesen Weg werden wir konsequent fortzusetzen, um die individuelle Mobilität der Zukunft zu sichern. Ein Stellhebel von Efficient Dynamics ist das Energiemanagement. Nur durch den zunehmenden Einsatz der Elektronik ist es uns gelungen, die Nebenaggregate bedarfsorientiert zu betreiben. So wird zum Beispiel eine Servolenkung nur noch dann mit Energie versorgt, wenn diese auch nötig ist und Kühlmittel nur noch dann umgepumpt, wenn der Motor gekühlt werden muss. Selbst den Verbrennungsmotor schalten wir bei stehendem Fahrzeug ab, beispielsweise an der Ampel.

Künftig können durch die Reduzierung des Strombedarfs von elektrischen Verbrauchern und die bedarfsgerechte Versorgung von Teilnetzen weitere CO2-Potenziale erschlossen werden. Höhere elektrische Generatorleistungen versorgen das Bordnetz effizienter und ermöglichen eine höhere Rekuperation. Die Entkopplung der Nebenaggregate von dem Energiewandler Verbrennungsmotor eröffnet weitere Effizienzpotenziale. So kann beispielsweise der Verbrennungsmotor nicht nur im Stand, sondern auch während der Fahrt abgestellt werden. Die Energieversorgung des Fahrzeugs muss dann autark über den elektrischen Speicher erfolgen. Dieser Speicher kann über die Rückgewinnung von Energieverlusten, zum Beispiel die Bremsenergie und die Wärmeenergie, zusätzlich befüllt werden. Auch die Solarenergie kann dafür genutzt werden. Das Fahrzeug kann dann beispielswleise situationsabhängig effizient segeln und die sonst verlorene kinetische Energie über weite Strecken noch mehr nutzen.

Weitere Verbrauchs- und CO2-Reduzierungen von bis zu 10 Prozent können so erschlossen werden. Diese Entwicklungen sind nicht nur für die klassischen Fahrzeugantriebe, sondern auch für Elektrofahrzeuge nutzbar. Die heute noch geringen Reichweiten können so erhöht werden.

Alle diese Entwicklungen stellen neue und hohe Herausforderungen an die Elektronik im Fahrzeug und sind nur durch weitere Fortschritte in diesem Bereich realisierbar".

Automobilelektronik: Aufgaben und Lösungen

Dr.-Ing. Rainer Kallenbach, Mitglied des Bereichsvorstands Automotive Electronics, Robert Bosch GmbH, Reutlingen:

„Moderne Automobile sind hinsichtlich Sicherheit, Verbrauch und Emissionen untrennbar mit der Elektronik verknüpft. Angesichts weiter steigender Anforderungen stellen sich den Entwicklern von Automobilelektronik vier wesentliche Herausforderungen:

1. Die optimierte Nutzung aller Energien im Fahrzeug: Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor nutzen effektiv nur etwa 15 bis 20 Prozent der Energie im Kraftstoff. Neue elektronische Systeme senken den Verbrauch – so etwa das Start/Stopp-System im Stadtverkehr um bis zu acht Prozent oder elektrische Lenksysteme rund drei Prozent gegenüber hydraulischen. Weitere Einsparungen bringen das elektronische Energiemanagement, das Strom-Erzeugung, -Speicherung und -Verbrauch koordiniert, oder etwa das elektronische Thermomanagement. Bosch sieht Einsparpotenzial von weiteren rund 30 Prozent bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor.

2. Neue Funktionen erfordern die Vernetzung aller Systeme und Komponenten: Neue Funktionen für Energiemanagement, Sicherheit und Fahrerassistenz erfordern ein abgestimmtes Zusammenwirken der Teilsysteme in Antriebsstrang, Fahrwerk, und Elektrik. Zur möglichst einfachen Vernetzung haben moderne Fahrzeuge eine klar strukturierte Domänenarchitektur mit einem Leitrechner, der wesentliche Softwarefunktionen zentral implementiert. Die wachsenden Softwareumfänge bewältigen zunehmend Steuergeräte mit Autosar-kompatiblen Softwarearchitekturen und Schnittstellen.

3. Steigende Leistungsfähigkeit bei immer kleinerem Volumen, Gewicht und Kosten: Moderne Halbleiterprozesse bilden die Grundlage für ständig steigende Rechenleistungen. Bisher separate Steuergeräte können so zusammen gefasst werden – so findet dann etwa die Parkpilotfunktion Platz im Body Computer. Mit zunehmender Integration geht die Zahl der Steuergeräte im Fahrzeug zurück.

4. Steuerung immer höherer elektrischer Leistung: Das Auto der Zukunft fährt elektrisch – und elektrische Energie treibt zunehmend auch die Nebenaggregate an. Immer höhere elektrische Leistungen werden dann elektronisch gesteuert. Die Entwicklung automobilspezifischer Leistungselektronik bildet einen Schlüssel für die Elektrifizierung zukünftiger Fahrzeuge. Zusammen mit seinen Zuliefererpartnern und Kunden arbeitet Bosch an zukunftsweisenden Lösungen auch auf diesem Gebiet".

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