09-10/2015
B 61060 · Oktober 2015 · Einzelpreis 19,00 € · www.automobil-elektronik.de
E/E-Entwicklung für Entscheider
Diagnose der
Zukunft – schon heute
Interview mit Vorstand, Geschäftsführer
und Managern bei Softing
Seite 14
OVER-THE-AIR
LUDWIGSBURG
IAA-BERICHT
Wie sich Software-Updates
rationell und sicher durchführen lassen
Seite 24
Die Fachvorträge auf dem
19. Fachkongress Automobil-Elektronik
Seite 52
ADAS, HAF, Connectivity,
Infotainment und Elektrifizierung auf der IAA Seite 46
Etwas grüner.
Lear ist wegweisend bei der Integration
von High-Power-Technologien für eine
neue Generation von Fahrzeugen
mit alternativen Antrieben. Unsere
Hochvoltleitungen und Steckverbinder
bilden eine Einheit mit unseren innovativen
Energie-Management-Systemen und
unserer Lade-Technologie. Damit kann
der Kraftstoffverbrauch gesenkt und ein
effizienteres Laden ermöglicht werden –
zur Schonung unserer Umwelt.
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Editorial
Bestens
informiert
D1x für
Kombiinstrumente
editorial
Die Geister, die ich rief...
A
ls ich im Hochsommer das Interview mit dem Softing-Team für
die Coverstory (Seite 14) führte,
da sprachen wir auch darüber, dass die
Diagnose(kommunikation) ihre Ursprünge in Kaliforniern hat; Diagnose wurde
eingeführt, um die Abgasgrenzwerte kontrollieren zu können. Während der IAA
2015 gelangten dann Informationen über
„Unregelmäßigkeiten einer verwendeten
Software bei Dieselmotoren“ (Originalwortlaut von Volkswagen) an die Öffentlichkeit, wobei der Stein durch Abgasuntersuchungen des CAFEE der West Virginia Tech University vom 15.5.2014 ins Rollen kam. Binnen fünf Tagen nach Bekanntwerden musste der Vorstandsvorsitzende
Martin Winterkorn zurücktreten; es folgten weitere signifikante personelle Veränderungen im VW-​Konzern. Für unseren
IAA-Report ändert das wenig, denn wir
berichten ab Seite 46 kaum über die 219
Fahrzeug-Weltpremieren sondern vor
allem über die innovativen Lösungen auf
der Zuliefererseite.
Die Reduzierung der Emissionen ist für
VDA-Präsident Matthias Wissmann „der
zweite große Schwerpunkt dieser Messe“;
als erstes nannte er auf der Eröffnungsveranstaltung der IAA 2015 Fahrerassistenzsysteme als Wegbereiter des automa-
tisierten Fahrens sowie die Connectivity.
Für den VDA-Präsidenten ist klar: „Das
Automobil steht mitten in einer weiteren
digitalen Revolution“, um anschließend
darauf hinzuweisen, dass sich im Silicon
Valley jedes zweite Startup mit dem Automobil beschäftigt. Und damit sind wir
automatisch wieder beim Thema Software.
Das situationsabhängige Ein-/Ausschalten
von bestimmten Funktionen oder Aktoren
gehört auch im Abgasstrang zu den Kernaufgaben des mechatronischen Systems,
und ohne die entsprechende Software wäre die Abgasregelung bekanntlich überhaupt nicht möglich. Andererseits können
ein paar – manchmal sogar bewusst gesetzte – Zeilen Code an der falschen Stelle das komplette Image eines Weltkonzerns massiv beeinträchtigen, rechtliche
Konsequenzen nach sich ziehen und ganz
nebenbei zu immensen Verlusten des Börsenwerts führen. Das zeigt, welch’ extremen Einfluss die Software mittlerweile im
Automobilbau hat und wie wichtig korrekt
und sicher arbeitender Code für das Überleben der Branche ist.
Weltweit größtes
MCU-Line-up für
Kombiinstrumente
5. Generation mit
gleicher Grafiksoftware
- 11 Produkte mit CAN-FD-Option
senken den NRE-Aufwand
- Reduzierte Systemkosten durch
hochintegrierten Funktionsumfang
Leistungsfähige
Grafikbearbeitung
[email protected]
- Größte 2.5D- Grafikbandbreite
seiner Klasse ermöglicht
fließende Bewegungsabläufe
Sichere SoftwareUpdates
Security auf der Luftschnittstelle
ermöglicht OTA-Update statt
Werkstatt-Termin.
www.automobil-elektronik.de
24/28
www.renesas.eu /d1x
Oktober 2015
14
MÄRKTE + TECHNOLOGIEN
OTA
ELEKTRONIK-FERTIGUNG
06
ZVEI-Standpunkt
No Trouble Found
24
Update statt Werkstatt-Termin
SOTA-Software-Updates im Automobil
40
Neue Produktlayouts in 3D
LEDs auch auf räumlichen Metallkörpern
08
Gewinnspiel, News und Meldungen
28
Sichere OTA-Softwareupdates
Security auf der Luftschnittstelle
42
Infotainmentsysteme prüfen
Testsystem für Tier-1- und standortübergreifenden Einsatz
44
Silikone im Automobil
Wie Silikontechnologie neue Systeme
ermöglicht
COVERSTORY
14
SENSORIK /AKTORIK
Diagnose der Zukunft – schon heute
Interview mit Vorstand, Geschäftsführer
und Managern bei Softing
ELEKTROMECHANIK
18
22
Belüftung sorgt für klare Sicht
Scheinwerfer vor eindringender
Feuchtigkeit und Schmutz schützen
Die Alternative zur Haifischflosse
Leistungsträger auf der Fahrzeugscheibe
32
HSRP-Rotationssensoren für
Fahrerassistenz
Höhere Auflösung und schnellere
Messung
36
Die vielseitigen Augen des Autos
Laser und Opto-Sensoren als Basis für
ADAS und automatisiertes Fahren
38
Radar-Datenlogger
Lernende ADAS- und AV-Sensoren
IAA
46
Zulieferer auf der IAA 2015
ADAS, automatisiertes Fahren, OLED,
Connectivity, 48 V und vieles mehr
LUDWIGSBURG
52
Automatisiertes Fahren 2015
ADAS und HAF auf dem 19. Fachkongress Automobil-Elektronik in
Ludwigsburg
56
Connectivity und Infotainment 2015
Das vernetzte Fahrzeug auf dem
19. Fachkongress Automobil-Elektronik
Messeschau
46
4
IAA 2015
Die Redaktion hat sich bei den
Zulieferern umgesehen und
berichtet ausführlich über
Fahrerassistenz, (hoch-)
automatisiertes Fahren,
Connectivity, Infotainmentsysteme und Elektrifizierung.
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
www.automobil-elektronik.de
24
SOF T WARE
60
Elektromobilität
Safety in Multicore-Systemen
Statische Codeanalyse für
ISO-26262-Konformität
Rosenberger setzt Maßstäbe bei
innovativen Steckverbindersystemen
für Elektromobilitäts-Anwendungen:
- Elektro- und Hybridfahrzeuge:
HVR®-Hochvolt-Steckverbinder zur
Hochspannungsübertragung
- LEVs (Light Electric Vehicles):
RoPD®-Magnet-Steckverbindungen für
Strom- und Datenübertragung in LEVs,
z.B. Pedelecs, Elektro-Roller oder
Elektro-Rollstühle
- MTD-Steckverbinder®:
modulares Steckverbinder-System für
Ethernet-Applikationen
RUBRIKEN
03
Editorial
Die Geister, die ich rief...
62
65
Neue Produkte
Frisch vom Lederer
Performance braucht Kultur
66
66
Impressum
Inserenten-/Personen- und
Unternehmensverzeichnis
Darüber hinaus bietet Rosenberger für
Automotive-Anwendungen wie z.B. GPS,
LVDS-Kameras, digitale Infotainmentoder IEEE 1394-Anwendungen bewährte
Serien wie FAKRA-HF oder RosenbergerHSD® − für HighSpeed
Daten-Übertragung in erstklassiger
Qualität.
HVR® = High-Voltage Rosenberger Connectors
RoPD® = Rosenberger Power Data Connectors
MTD® = Modular Twisted Pair Data Connectors
AutomotiveAbkürzungen
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Märkte + Technologien ZVEI-Standpunkt
No Trouble Found
Bild: ZVEI
Stephan Jegl ist Manager Gewährleistung bei
der Marquardt GmbH und Vorsitzender der
Arbeitsgruppe Schadteilanalyse Feld des ZVEI.
D
as Jahr 2014 war das Rekordjahr
in der Geschichte der Kfz-Rückrufe. In den USA wurden 62 Millionen Fahrzeughalter aufgefordert, gravierende Sicherheitsmängel beseitigen zu
lassen. Besonders hart betroffen ist ein
Airbag, dessen Sprengsatz in zehn Jahre
alten Fahrzeugen mehrerer Hersteller
durch Korrosion, Wärme und Feuchtigkeit derart geschädigt werden kann, dass
er nicht mehr ordentlich funktioniert und
herausfliegende Metallstücke sogar die
Fahrzeuginsassen verletzen können.
Die Geschichte des Kfz-Rückrufs begann in den 60er Jahren, nachdem der
junge Jurist Ralph Nader den Ford-Konzern zu einer öffentlichen Entschuldigung
bewegt hatte. Damals endeten hunderte
von Auffahrunfällen mit dem Ford Pinto
in einem Meer von Flammen, weil der Benzintank ungeschützt zwischen Hinterachse und Stoßfänger angebracht worden war.
Steigende Ansprüche
In der Zwischenzeit sind die Fahrzeuge
wesentlich sicherer geworden, aber auch
die Ansprüche der Automobilkunden sind
gestiegen. Wachstum und Innovation
treibt die Automobilhersteller zu immer
kühneren Versprechen. Der Übergang
zum autonomen Fahren hat bereits begonnen. Die Maschine soll schnellere und bessere Entscheidungen treffen als der
Mensch. Funktionsstörungen des Fahrzeugs werden dann automatisch an den
Fahrzeughersteller gemeldet, der beim
geringsten Sicherheitsrisiko das Fahrzeug
in den nächsten Kfz-Betrieb ruft und die
eventuell unzuverlässigen Fahrzeugkomponenten tauschen lässt, noch bevor diese zum Ausfall des Fahrzeugs führen.
6
Automobil Elektronik 09-10/2015
Die Anforderungen der funktionalen
Sicherheit ISO 26262 stellen heute sicher,
dass jedes noch so kleine Risiko berücksichtigt wird, um im Zweifelsfall das Fahrzeug stillzulegen. Die Kriterien für diese
Entscheidung werden im funktionalen
Sicherheitskonzept gemeinsam mit dem
Komponentenhersteller definiert und im
Rahmen des Produktentstehungsprozesses
konsequent in der Lieferkette umgesetzt.
Schon heute trägt der Automobilzulieferer die Verantwortung für sicherheitsrelevante Funktionsfehler. Zudem übernimmt
er laut ISO/TS 16949 und Produktsicherheitsgesetz die Pflicht zur Marktbeobachtung. Die gelieferten Produkte sollen
jederzeit die Erwartungen des Endkunden
Die Hersteller reichen
Elektronikbauteile in
der Lieferkette als
Black-Box an den
OEM weiter.
erfüllen und dürfen zu keinem Zeitpunkt
eine Gefährdung darstellen.
Im Rahmen dieser Marktbeobachtung
werden Fahrzeugkomponenten nach einer
Reparatur zur Fehleranalyse an den Hersteller geschickt. Der Verband der Automobilindustrie VDA hat hierzu den Prozess „Schadteilanalyse Feld“ beschrieben,
wie ausgebaute Fahrzeugkomponenten
geprüft werden sollen. Dieser so genannte Befundungsprozess ist vielfach bereits
vertraglich vereinbart. Ein Audit gemäß
VDA 6.3 stellt sicher, dass die Analyseer-
gebnisse fristgerecht und belastbar dokumentiert werden, um späteren, nachträglichen Regressforderungen vorzubeugen.
NTF als Teamgedanke
Der Zentralverband Elektrotechnik- und
Elektronikindustrie ZVEI hat diesen Prozess für die Anwendung in der Elektroniklieferkette in einem Leitfaden erläutert.
Bestehende Prozesse können an die neuen Anforderungen angepasst werden,
sodass sie einem Kundenaudit standhalten
und den erforderlichen Teamgedanken bei
„No Trouble Found“- beziehungsweise
NTF-Untersuchungen fördern.
Die Hersteller von Elektronikbauteilen
werden somit in Zukunft mehr Verantwortung in der Automobilzulieferindustrie übernehmen. Sie entwickeln und
fertigen immer komplexere, innovative
Baugruppen, die in der Lieferkette als
Black-Box an den Fahrzeughersteller weitergereicht werden.
Spannend wird die Frage bleiben, ob die
notwendige Überwachungselektronik nur
echte Bauteilfehler erkennt, oder auch einwandfrei funktionierende Fahrzeugkomponenten getauscht werden müssen, weil
vor dem Hintergrund der funktionalen
Sicherheit ein Zweifel an deren Zuverlässigkeit besteht. Wenn sich dann nach eingehender Analyse herausstellt, dass die
getauschten Teile einwandfrei funktionieren („i. O.“ beziehungsweise „in order“),
so hat dies dennoch Auswirkungen auf die
Lieferkette. Mit Hinblick auf Gewährleistungsfristen und Serviceverträge wird
diese Frage aber nicht den Autofahrer sorgen, dessen Fahrzeug quasi über Nacht zu
seiner größten Zufriedenheit immer wieder
automatisch nachgebessert wird. (av) n
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On-Target Prototyping –
Einfach auf Ihrem Steuergerät
Bei der inkrementellen Weiterentwicklung von Steuergeräte-Software sprechen
Zeit und Kosten für Rapid Prototyping auf dem bereits existierenden
Seriensteuergerät. Die modellbasierte dSPACE Werkzeugkette für On-Target
Prototyping ist dafür maßgeschneidert. Auch ohne Zugriff auf den Steuergeräte-Source-Code lassen sich schnell und komfortabel neue Funktionen
in existierende Seriensoftware integrieren: – einfach neu flashen – fertig.
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Märkte + Technologien Meldungen
ADVANCED DRIVER ASSISTANCE SYSTEMS
Renesas verlost ein ADAS-Starterkit
Mit dem Starterkit
können Kunden und
Partner ADAS-Anwendungen auf einer
robusten und leistungsfähigen Plattform entwickeln.
rierten Erweiterungsanschlusses können
Anwender Zusatzplatinen für neue Einsatzszenarien entwickeln. Der Anschluss
unterstützt Schnittstellen wie PCIe, weitere Ausgänge für Displays und vier
Kamera-Kanäle für Surround-ViewAnwendungen.
Das ADAS-Starterkit basiert auf dem
R-Car H2 SoC. Der Baustein bietet über
25.000 DMIPS Rechenleistung sowie moderne 3D-Grafikfähigkeiten und leistungsfähige Rechenkerne zur Bildverarbeitung. Im SoC arbeitet eine ARM Cortex
A-15 Quad-Core-Konfiguration mit einem
zusätzlichen ARM Cortex A-7 Quad-Core.
Darüber hinaus enthält das SoC einen
Power-VR Series6 G6400 Grafikprozessor
von Imagination Technologies. Die GPU
unterstützt OpenGL ES 2.0 und OpenGL
ES 3.0. Dank eines ebenso enthaltenen Renesas IMP-X4Cores für Echtzeit-Bildverarbeitungsfunktionen können
Systemhersteller auch rechenintensive Bildverarbeitungsoperationen
implementieren. Darüber hinaus bietet es
OpenCV-Support für
IMP-X4. Zusätzlich un-
e s c h lu
30.11.2
ss
015
Bilder: Renesas
Das neue ADAS-Starterkit von Renesas
erleichtert Benutzern und Partnerunternehmen den Einstieg in die Entwicklung
von ADAS-Systemen, die das RenesasSoC R-Car H2 für Fahrzeug-Assistenzsysteme nutzen. Das Starterkit bietet eine
sehr hohe Bildverarbeitungsleistung und
ist mit OpenCV und OpenGL-ES-Hochleistungsgrafik auf dem Stand der Technik. Das Kit läuft unter Yocto-Linux und
ist mit Abmessungen von 10 × 10 cm2 das
kleinste R-Car-Entwicklungskit. Dank
bereits implementierter Schnittstellen und
Peripherieschaltungen lässt es sich ohne
zusätzliche Hardware einsetzen. Die
Core-Platine enthält 2 GByte DDR3-RAM,
64 MByte QSPI-Flash-Speicher sowie
einen Steckplatz für eine Micro-SD-Karte. Ebenfalls integriert sind Ethernet, ein
HDMI-Ausgang sowie ein Anschluss
für ein Kameramodul.
Dank eines integ-
E in s e n d
Das ADAS-Starterkit mit integriertem
R-Car H2 SoC ist ideal für den Anfang
der Entwicklungsphase.
terstützt das R-Car H2 SoC vier voneinander unabhängige Kamera-Eingangskanäle und ermöglicht so zum Beispiel
360°-Kameraansichten oder eine Objekterkennung. Um am Gewinnspiel teilzunehmen, rufen Sie das Formular unter
http://www.renesas.eu/adas-tombola auf
und beantworten eine einfache Frage. Sie
erreichen das Gewinnspiel auch über die
infoDIREKT-Nummer. (lei)
■
infoDIREKT
702ael1015
TERMINE
ELIV
14. bis 15.10.2015, Baden-Baden
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Das vernetzte Auto
1.12 bis 2.12.2015, Fürstenfeldbruck
sv-veranstaltungen.de
Taipei Ampa + EV Taiwan
6. bis 9.4.2016, Taipei/Taiwan
taipeiampa.com.tw
Virtuelle Instrumente in der Praxis
21. bis 23.10.2015, Fürstenfeldbruck
germany.ni.com/vip
ZVEI Kompetenztreffen
Automobilelektronik
2. bis 3.12.2015, München
zvei-services.de
20. Internationaler Fachkongress
Fortschritte in der Automobil-Elektronik
14. bis 15.6.2016, Ludwigsburg
automobil-elektronik-kongress.de
Funktionale Sicherheit in der FahrzeugElektronik – ISO-Norm 26262
27. bis 28.10.2015, Stuttgart
www.vdi-wissensforum.de
Entwicklerforum Akkutechnologie
3. bis 4.11.2015, Hamburg
batteryuniversity.eu
Leistungselektronik im Automobil
18. bis 20.11.2015, Regensburg, otti.de
8
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
International CES
6. bis 9.1.2016, Las Vegas/USA
cesweb.org
4. Fachkongress Bordnetze
8. bis 9.3.2016, Ludwigsburg
sv-veranstaltungen.de
VDA Technischer Kongress
17. bis 18.3.2016, Ludwigsburg
vda.de
IAA Nutzfahrzeuge
22. bis 29.9.2016, Hannover
iaa.de
Electronica
8. bis 11.11.2016, München
www.electronica.de
www.automobil-elektronik.de
Märkte + Technologien Meldungen
AUTOMOTIVE-TAUGLICH
DRAM-Speicherkomponenten gehören
zu den temperatur- und störanfälligsten
Bausteinen der modernen AutomobilElektronik: Je höher die Umgebungstemperatur ist, desto kürzer wird der Zeitraum
über den die Speicherzellen ihre Daten
sicher halten können. Das Resultat sind
sporadische Bitfehler, sogenannte SoftErrors, die mit steigender Temperatur
immer häufiger auftreten. Als Gegenmaßnahme muss bisher der Prozessor die
Refresh-Rate vervielfachen, um sich der
kürzeren Datenhaltezeit anzupassen.
Damit reduziert sich aber gleichzeitig die
Performance der Speicher und es bleibt ein
Restrisiko, schließlich degradieren Speicherchips mit der Zeit, insbesondere unter
Stress durch Hitze und intensive Nutzung.
Der Hersteller IM ( Intelligent Memory;
Vertrieb: Memphis) hat diese Probleme
nach eigenen Angaben nun gelöst: Bei den
eigens entwickelten ECC-DRAMs (ErrorCorrecting Code) hat IM die Fehlererkennung und -korrektur direkt in die Speicher
integriert. Die ECC-Logik korrigiert im
Falle von Bit-Fehlern die Daten schon vor
der Übertragung an die Applikation. Der
Prozessor muss sich nicht darum kümmern und kann die Speicherbausteine über
Standard-JEDEC-Mechanismen ansprechen. Er muss nicht einmal die RefreshRate zum Auffrischung der Speicherzellen
anheben: Die neuen X-Grade-Modelle
sind von -40 bis +125 °C geprüft. Durch
den selteneren Refresh sinken auch die
Stromaufnahme sowie die Eigenerwärmung der Bausteine.
Die Bezeichnung X-Grade bezieht sich
auf den extremen BetriebstemperaturBereich, der im Automobil-Sektor dem
AEC-Q100-Grad 1 entspricht. Der Hersteller will die Automotive-Grade-1-Qua-
Bild: Memphis
DRAM-Speicherbausteine bis 125 °C
Hohe Temperaturen sind Gift für empfindliche
Elektronik. Der Hersteller Intelligent Memory integriert daher ein eigenständig arbeitendes ECC
in seine X-Grade-Speicherbausteine, mit dem sie
auch bei 125 °C noch zuverlässig funktionieren.
lifikation bis zum Jahresende 2015
abschließen, sodass der Automobilindustrie dann DDR2- und DDR3-Bauteile mit
entsprechender Zertifizierung zur Verfügung stehen. (lei)
■
infoDIREKT
701ael1015
Mehr Sicherheit im Straßenverkehr durch Automotive-Produkte von Toshiba.
Mehr erfahren unter www.toshiba.semicon-storage.com/eu/automotive
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Top-FIVE
Die Zeitschrift AUTOMOBIL-ELEKTRONIK finden Sie jeweils als
Komplett-PDF jeder Druckausgabe zeitverzögert und permanent
archiviert unter www.automobil-elektronik.de – bis zurück ins
Jahr 1999. Zusätzlich stellen wir die einzelnen Beiträge unter
www.all-electronics.de ins Internet. Auf dieser Website finden
Sie unter Applikationen/Automotive (erst bei „Automotive“, nicht
1
Verzeichnis der wichtigsten
Automotive-Abkürzungen
333ael0612
2
Neue Potenziale bei ZF
3
IAA-Neuheiten rund um ADAS und automatisiertes Fahren
4
IAA-Innovationen bei 48-V-Systemen
5
Interview mit Dr. Rainer Otterbach, dSPACE
Unser Service für Sie
385ael0815
ZF
303ael0815
Bosch, Continental, Valeo, ZF
304ael0815
Bosch, Continental
300ael0815
dSPACE
Elektronik im Fahrzeug
Deutsche fürchten Software-Fehler
mehr als Hacker
Im Fokus des 17. Kongresses „Elektronik im
Fahrzeug“, kurz ELIV genannt, der am 14. und
15. Oktober in Baden-Baden stattfinden wird,
stehen die Themen Elektromobilität, autonomes Fahren und
Connected Car
mit einem Mix aus
Forschungs- und
Praxisvorträgen.
Insgesamt geht es
auf dem kurz ELIV
genannten Kongress in mehr als
70 Beiträgen um die Themen Elektromobilität
2.0, Autonomes Fahren, Connected Car, Fahrerassistenzsysteme, Anzeige- und Bedienkonzepte, Software, IT-Security und Lichttechnik.
In diesem Jahr sind die USA das Partnerland.
Die Beiträge werden Deutsch/Englisch simultan übersetzt. Neu ist auch eine ELIV-App für
alle Kongressteilnehmer. Registrierte Nutzer
können durch die App ihr individuelles Programm zusammenstellen, mit anderen Teilnehmern in Kontakt treten sowie Aussteller zu
bestimmten Themen finden. Die App ist im
Apple Store, bei Google Play und für Windows
kostenlos erhältlich. Der Veranstalter VDI Wissensforum GmbH erwartet 1600 Teilnehmer
aus 20 Ländern.
Jeder dritte Deutsche ist aufgeschlossen, was
Connected Cars betrifft und 86 % glaubt, dass
es in zehn Jahren dank vernetzter Sicherheitssysteme deutlich weniger Verkehrsunfälle geben wird. So lauten zentrale Ergebnisse einer
Umfrage der Bitkom vom September 2015. Auch
Intel Security hat selbst 1000 Deutsche zu diesem Thema befragt und bestätigt die positive
Grundhaltung: 43 % freuen sich auf viele relevante Informationen beispielsweise zur „Gesundheit“ des Motors, die ihnen solche Autos
liefern werden. Genau ein Viertel sieht autonome Autos in Punkto Fahrsicherheit sogar vor
den eigenen Fähigkeiten, 23,5 % vor den Fähigkeiten des Partners. Intel hat zudem nach Risiken gefragt, die Deutsche im Zusammenhang
mit Connected Cars sehen. So wie diese Aussagen stammen auch die folgenden Inhalte von
Intel. Mit über 65 % sehen die Deutschen es als
das größte Risiko an, dass Hersteller die Daten,
die smarte Autos sammeln werden, ohne ihr
Einverständnis weitergeben. Dicht gefolgt wird
dieses Risiko von der Befürchtung, dass ein Auto
falsch reagiert, weil die Software Fehler aufweist (64,5 %). 62 % sehen die Gefahr von Hackern, die die Kontrolle über das Auto übernehmen könnten. Weitere Details dazu finden Sie in
der Langfassung online per infoDIREKT.
ZF TRW hat von einem nordamerikanischen und
einem europäischen OEM einen Serienauftrag
für die zweite Generation seiner nunmehr ASILD-fähigen Safety Domain ECU (SDE 2) erhalten.
Das auf Basis von Autosar 4.0 realisierte zentrale
Steuergerät wird ab 2018 in Europa und den
USA auf den Markt kommen. Zusätzlich hat ZF
TRW auch einen Entwicklungsauftrag eines weiteren großen europäischen Fahrzeugherstellers
erhalten. Ziel ist es, gemeinsam ein zentrales
Steuergerät zu entwickeln, das auf die Anforderungen in 2020 und darüber hinaus ausgelegt
ist. SDE 2 kann aus Sensordaten ein 360°-Abbild
der Umgebung erzeugen. „In den letzten zwei
Jahren ist die Nachfrage im Premiumbereich rasant angestiegen, aber wir gehen davon aus,
dass die Technologie bis 2020 auch im Volumensegment zu finden sein wird“, erklärte
Hans-Gerd Krekels, Director Active Safety Engineering and Automated Driving bei ZF TRW.
infoDIREKT
infoDIREKT
infoDIREKT
10
391ael1015
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
Connected Car
394ael1015
Zentrale ECU für die Safety-Domain
Gemäß ASIL-D
Bild: ZF TRW
ELIV in Baden-Baden
schon auf „Applikationen“ klicken) die Fachbeiträge sowie zusätzliche News und Hintergrundinfos.
Die folgenden neuen beziehungsweise innerhalb der letzten
Monate überarbeiteten Automotive-Beiträge wurden im August
und September 2015 am häufigsten aufgerufen. Eintippen des
InfoDIREKT-Codes auf all-electronics.de führt Sie zum Beitrag.
390ael1015
www.automobil-elektronik.de
Märkte + Technologien Meldungen
Kooperationsprojekt von dSPACE und RWTH Aachen
Für sensorbasierte
Fahrzeugdaten
Virtuelle Batterieentwicklung für Elektroantriebe
Here, Spezialist für digitale Karten, Verkehrsdaten und Location-Intelligence, brachte Ende Juli
Vertreter von insgesamt 16 Unternehmen aus
der Automobilbranche zusammen, um über die
Festlegung eines einheitlichen Schnittstellenformats zu sprechen. Dieses Format soll definieren, wie sensorbasierte Fahrzeugdaten zukünftig einheitlich an eine Location-Cloud übermittelt werden. Sowohl Automobilhersteller und
Systemlieferanten als auch Zulieferer nahmen
an der Diskussion in Berlin teil.
Moderne Fahrzeuge sammeln mithilfe integrierter Sensoren große Mengen an Informationen
über Straßenverhältnisse und Verkehrsbedingungen. Diese lassen sich in Zukunft dazu nutzen, die Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer zu
verbessern. Mithilfe dieser Daten können beispielsweise Kartendaten in Echtzeit aktualisiert
und Verkehrsstörungen oder auch Gefahren
frühzeitig an alle Fahrer auf der Strecke gemeldet werden. Damit eine Cloud die Daten effizient sammeln und umfassend analysieren kann,
müssen die Sensordaten der Fahrzeuge in einem einheitlichen Format übermittelt werden.
Andernfalls reduzieren sich Mehrwert und
Nutzbarkeit dieser Daten stark.
Die Forumsteilnehmer waren sich darin einig,
dass die Branche ein einheitliches Format für
das Übermitteln fahrzeugeigener Sensordaten
an die Cloud definieren muss. Einen Vorschlag
dafür bietet die von Here kürzlich veröffentlichte Schnittstellen-Spezifikation. Auf deren Basis
diskutierten die Teilnehmer während der Veranstaltung eine Vielzahl technischer Fragen, die
sich beispielsweise mit Dateninhalt, Sicherheit,
Anonymisierung, Übertragungsgenauigkeit und
-effizienz befassten.
infoDIREKT
395ael1015
Bild: dSPACE
Einheitliches Schnittstellenformat
In einem Kooperationsprojekt haben dSPACE
und die RWTH Aachen eine neue Simulationsumgebung für elektrische Energiespeicher entwickelt, die ein besonders breites Spektrum
physikalischer Batterieeigenschaften unterstützt. Unter der Bezeichnung „Toolbox Speichersysteme“ entstand am Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe (ISEA)
der RWTH ein Simulationsmodell, das mit einer
grafischen Benutzeroberfläche von dSPACE
kombiniert wurde. Auf dieser Basis lassen sich
das elektrische und das thermische Verhalten
verschiedener Batterien, Superkondensatoren
und weiteren elektrischen Energiespeichern in
Abhängigkeit von ihrer Bauform und Kühlung
realitätsnah und komfortabel simulieren.
Mit Blick auf die im Bereich der Elektromobilität
immer wichtiger werdende Lithium-Ionen-Batterietechnik bietet die Simulationsumgebung
den Entwicklern diverse Einstellmöglichkeiten
rund um die Batterietechnologie, die geometrische Form der Batterie, die Anzahl und Anordnung ihrer Speicherzellen, beliebige Verschaltungstopologien oder die Kühlperipherie. Das
Simulationsmodell berechnet daraus das thermische und elektrische Verhalten einer definier-
ten Batterie auf der Zell- sowie auf
der Gesamtsystemebene in Echtzeit und stellt thermische Effekte
mit hoher Ortsauflösung dar. So
lassen sich beispielsweise Kühlstrategien untersuchen und mögliche Überhitzungszonen (Hotspots) identifizieren, die sich beim
Betrieb des Batteriesystems ergeben würden.
Die neu geschaffene Simulationsumgebung ist in die Werkzeugkette von dSPACE integriert,
sodass Batteriesimulationen offline auf einer PC-Plattform erfolgen oder zum
Echtzeittest eines BMS-Steuergeräts auf einem
HIL-Simulator ausgeführt werden können. Dabei
werden elementare Methoden, wie die Automatisierung und das Datenmanagement unterstützt. So ist ein durchgängiger Entwicklungsprozess von der Batteriesystemauslegung bis
zum Steuergeräte-Test gewährleistet. „Toolbox
Speichersysteme“ konnte bereits im Rahmen eines Industrieprojektes validiert werden und
steht nun als erprobte Lösung für den Einsatz in
Entwicklungsprojekten zur Verfügung.
Das von der Europäischen Union und vom
Land Nordrhein-Westfalen geförderte Forschungsprojekt zielt auf den modellbasierten
Entwicklungsprozess von Energiespeichern
und Batteriemanagementsystemen (BMS) ab.
„Toolbox Speichersysteme“ unterstützt den
vollständigen Prozess von der virtuellen Auslegung einer Batterie über die Simulation im Gesamtfahrzeug bis hin zum Test des BMS-Steuergeräts. Dabei besteht die Möglichkeit, das
Modell alleine durch Parametrierung grundlegend zu konfigurieren.
infoDIREKT
393ael1015
Der neue Prototyp aus Bayern.
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wissen dürfen: nichts. Und sorgen dafür, dass die richtigen
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62 % der Deutschen fürchten Pannen mit vernetzten Autos
Die deutschen Autofahrer haben aktuell noch
Zweifel am Reifegrad moderner Car-IT. So fürchten 62 %, ihr Auto werde durch die Vernetzungstechnik generell anfälliger für Pannen.
Gut zwei Drittel sehen sich vor Hacker-Angriffen
nicht ausreichend geschützt. Unbestritten positiv bewertet dagegen eine große Mehrheit die
verbesserten Warnsysteme vernetzter Fahrzeuge im Straßenverkehr. 85 % halten beispielsweise das schnelle Melden von Unfall- oder Gefahrenstellen für wichtig. Das zeigt die aktuelle
Umfrage von CSC namens „Autos der Zukunft –
Connected Cars 2015“. Dafür befragte der Paneldienstleister Toluna im Auftrag von CSC 1500
Verbraucher in Deutschland (1000), Österreich
(250) und der Schweiz (250). Die neuen Sicherheitsfunktionen vernetzter Autos stehen bei
den Verbrauchern hoch im Kurs. Neben der Unfallwarnung soll die Online-Navigation Staus
rechtzeitig umfahren – das wünschen sich 75 %
der Bundesbürger. Zudem setzen die Verkehrsteilnehmer auf Echtzeit-Kommunikation zwischen den Fahrzeugen, damit künftig beispielsweise Grünphasen der Ampeln automatisch auf
den tatsächlichen Verkehrsfluss angepasst werden (71 %).
Das von den Autoherstellern entwickelte Infotainment sehen die Verbraucher dagegen reservierter. Stein des Anstoßes ist offenbar der
Bedienkomfort: Knapp jeder zweite Autofahrer
findet die Handhabung des Infotainments zu
wenig intuitiv. Die gute Mehrheit bemängelt
zudem, durch die Systeme vom Straßenverkehr
abgelenkt zu sein. Zwei Drittel der Autofahrer
Bild: CSC
Ergebnisse einer aktuellen Car-IT-Umfrage
wollen daher zentrale Anwendungen künftig
gerne per Sprache steuern. Die Anzeige über
per HUD eingespiegelte Daten in der Windschutzscheibe begrüßen 52 % ebenfalls als
hilfreich, weil sie so den Blick immer auf der
Fahrbahn haben.
infoDIREKT 397ael1015
kurz & bündig
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Audis E/E-Leiter Ricky Hudi erhielt den Eu-
03_tt_st_shortware
rostar Award als „herausragender Manager in
der europäischen Automobilindustrie“.
02_gt_bd_e0_shortware
dolupient volupta
turerum et litam, sed qui blandic idebita tibus,
Flexera Software hat Secunia übernommen –
utet, qui sundendae ima nisinul luptati ad quam
ein Unternehmen, das im Bereich Vulnerability
aut et praecepedio. Minctur? Ignam ipsanimenManagement aktiv ist.
di dolut et qui ipsane voluptatur si reptatur? EnSemiconductor
willsimolum
Atmel für
4,6 MildesDialog
sa dolorei
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vernatur, offictae dolenihil etusda quides audiInrix übernimmt Parkme, einen Anbieter für
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Park-Services.
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utempos simolup.
Daimler
diequaereptatem
natürliche Sprachbedienung
von
infoDIREKT000xxx0000
vernetzten Diensten und Apps.
Harman stattet den Ferrari 488 GTB Spider
mit einem JBL-Soundsystem aus, das aus 16
Kanälen 1280 W liefert. Außerdem liefert Harman die Soundsysteme für folgende Fahrzeuge: Hyundai Santa Fe (Infinity), Alfa Romeo
Giulia (Harman Kardon), Maserati Quattroporte und Ghibli (Harman Kardon und Bowers &
Wilkins) sowie BMW 7er (Bowers & Wilkins).
Hella liefert das Ambiente-Innenlicht für den
neuen Chevrolet Camaro aus dem Hause GM.
PSA Peugeot Citroën setzt im Infotainment
seines Konzeptfahrzeugs Aircross auf
MOST150 mit ICs von Microchip.
Im Toyota Alphard verwendet der OEM die
MOST50-Chips von Microchip.
Inova Semiconductor hat bereits über 30
Millionen APIX-Einheiten ausgeliefert (siehe
auch infoDIREKT 309ael0815).
Mit der ISO 9001:2015 ist jetzt die neuste Version dieser Norm veröffentlicht.
BMW hat 400 Autos vom Typ i3 nach Kopenhagen geliefert. Die Carsharing-EVs sind direkt
mit dem ÖPNV vernetzt.
12
Automobil Elektronik 09-10/2015
Audi wird auf Basis von Zellen der Zulieferer
LG Chem und Samsung SDI die Batterie für ein
SUV-EV mit 500 km Reichweite entwickeln.
Infineon ist als einziges europäisches Halbleiterunternehmen im Dow Jones Sustainability
World Index gelistet.
Hella ist jetzt im MDAX gelistet.
ZF hat am 9.9.2015 sein 100-jähriges Bestehen
gefeiert. Das Unternehmen hat sich eine „intelligente Kombination von Mechanik, Elektronik und Big Data“ auf die Fahnen geschrieben.
Mennekes feiert sein 80-jähriges Bestehen.
BASF hat sein Portfolio technischer Kunststoffe für Hochvolt-Steckverbinder, zum Beispiel
von TE Connectivity, ausgebaut.
Valeo ist der Initiative „Verantwortung unternehmen“ der Eberhard-von-Kuenheim-Stiftung der BMW AG beigetreten.
Kithara ist jetzt Mitglied bei ASAM.
Continental ist jetzt Partner der weltweiten
Kampagne „Stop the Crash“ von Global NCAP.
Der Halbleiterhersteller Maxim ist jetzt Mitglied im von Renesas geförderten R-Car Consortium.
Harman ist eine Partnerschaft mit der Plattform Tidal eingegangen und erhielt von Microsoft einen Partner-of-the-Year-Award.
Vector Software hat eine Niederlassung in
Japan eröffnet.
Vector Informatik ist auf Platz 10 der Studie
„Europas Beste Arbeitgeber 2015“.
Als „Best of Best“ im „Automotive Brand
­ ontest 2015“ zeichnete der Rat für Form­
C
gebung das Hybrid Instrument Cluster von
Conti­nental aus.
Die HF-Radarchips von Infineon sind für den
Deutschen Zukunftspreis 2015 nominiert.
Borg-Warner hat mehr als fünf Millionen
Kupplungs- und Steuerungsmodule des Typs
Dual-Tronic für Volkswagen produziert.
Japanische Forscher von Toyoda Gosei haben
GaN-Transistoren mit Sperrspannungen über
1 kV realisiert.
Preh erhielt von Ford den Q1 Award, die
höchste Auszeichnung des amerikanischen
OEMs für Zulieferer.
Rohm Semiconductor erhielt von Continental für seine diskreten und Standard-ICs in der
Kategorie Elektronik den Supplier-of-the-YearAward.
Leoni hat in Tieling sein fünftes BordnetzWerk in China in Betrieb genommen.
Bereits vor der IAA hatte Opel über 30.000
Vorbestellungen für den neuen Astra, den der
OEM auf der IAA offiziell vorstellte.
Das ständig aktualisierte Abkürzungsverzeichnis der AUTOMOBIL-ELEKTRONIK
(infoDIREKT 333AEL0612) umfasst jetzt über
660 Begriffe.
Method Park arbeitet an der neuen Version
3.0 von Automotive Spice mit und bietet auch
entsprechende Seminare/Webinare an.
Der VDE hat einen 66-seitigen Leitfaden zu Lithium-Ionen-Batterien herausgebracht, der
sich mit Grundlagen, Bewertungskriterien, Gesetzen und Normen beschäftigt.
Intel hat eine Intitiative zur Verbesserung der
Cybersicherheit gestartet und hierfür das Automotive Security Review Board gegründet.
Green Hills Software und Luxsoft bieten eine Design-Toolchain für Automotive-HMI an.
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10 % Energieeinsparung und mehr Komfort
Kupplung by-Wire
INNOVATIONS-
OFFENSIVE
Bild: ZF
Das CBW-System von ZF ermöglicht es den Fahrzeugherstellern, Pkw-Antriebsstränge mit manuellem Schaltgetriebe deutlich effizienter als
bisher auszulegen. Bei Clutch-by-Wire (CBW)
handelt es sich um ein elektromechanisches
Aktuatorsystem, das die Kupplungsaktivität
erstmals auch unabhängig vom linken Fahrerfuß und von einer mechanischen Verbindung
zum Pedal steuern kann. Das bereichert Handschalter künftig um Funktionen, die zuvor automatischen beziehungsweise automatisierten
Getrieben vorbehalten waren – allen voran das
Segeln, das den Verbrauch minimiert. Beim aktuellen Entwicklungsprojekt namens Clutch-byWire betätigt ein elektronisch gesteuerter Elektromotor die Kupplung. „Der Verbrauch und
folglich die CO2-Emissionen gehen damit um bis
zu 10 % zurück“, verdeutlicht Jörg Buhl, Leiter
Konstruktion Betätigungssysteme bei ZF Friedrichshafen. „Dieser Wert ergibt sich alleine aus
dem automatischen Abkoppeln und Abschalten
des Motors in dafür geeigneten Fahrsituationen,
kurz der Segelfunktion.“
Aus der Option, die Kupplung alleine per Steuergerät und Aktuator, das heißt ohne mechanische Verbindung in den Fußraum, regulieren zu
können, erwachsen zudem zahlreiche neue
Komfort- und Sicherheitsvorteile für manuelle
Schaltgetriebe. So ist das Anfahren jetzt auch
ohne Betätigen des Kupplungspedals möglich,
und ein Abwürgeschutz ist auch vorhanden.
Letzterer öffnet die Kupplung – beispielsweise
bei zu schnellem Loslassen oder auch bei Notbremsungen –ganz oder teilweise, bevor die
Motordrehzahl unter ein kritisches Niveau fällt.
Hinzu kommt die Kriechfunktion, bei der kontrolliertes Schlupfen das Rangieren und Staufahren erleichtert.
Die Charakteristik des Pedals wiederum können
die OEMs, da unabhängig vom Antriebsstrang,
in einem weiten Bereich modellspezifisch aus-
NR.
gestalten: beispielsweise so, dass es sich trotz
generell agiler Kennlinie leicht treten lässt. Die
von einem Sensor erfassten Betätigungsgeschwindigkeiten und -wege setzen Elektronik
und Mechanik in das vom Fahrer gewünschte
Kupplungsverhalten um. Das einmal festgelegte
Pedalfeedback bleibt somit über die gesamte
Fahrzeug-Lebensdauer gleich und ändert sich
auch bei Kupplungsverschleiß nicht, den der
neue CBW-Aktuator von ZF automatisch ausgleicht. Obwohl Pkw-Lenker vom geringeren
Verbrauch, neuen Funktionen und dem Gefühl
des besonders präzisen Ein- und Auskuppelns
profitieren, erfolgt die Fahrzeugbedienung
ganz wie gewohnt. Fahrzeughersteller wiederum können das bislang eingesetzte Seriengetriebe unverändert beibehalten.
Der CBW-Aktuator verfügt über einen bürstenlosen Gleichstrommotor, der die Kupplungsbetätigung anstelle eines Seilzugs oder einer Hydraulik übernimmt. Hinzu kommt die integrierte,
Clutch Control Unit genannte Steuerungselektronik, die das System abhängig von den Pedalparametern und den jeweiligen Funktionsanforderungen befehligt.
Im Verhältnis zu Systemen, die Gänge komplett
selbstständig wechseln, werden manuelle
Schaltgetriebe in Zukunft weiterhin geringfügig
Marktanteile verlieren.
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AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
13
Titelinterview Softing
Dr. Wolfgang Trier (rechts) und Dr. Peter Biermann: „Mit der App wird das Tablet oder Smartphone zu einem kompletten Diagnosesystem, das mit den
offiziellen Diagnosedaten der OEMs arbeitet.“
Matthias Ziegel: „Um die Komplexität zu beherrschen, wechseln alle OEMs
zu standardbasierten Datenformaten und Tools... Nur mit nicht-proprietären Technologien können sie ihre Herausforderungen meistern.“
14
Automobil Elektronik 09-10/2015
Martin Sirch: „Wir bieten die ganzen Funktionen, die in der Werkstatt für
die geführte Fehlersuche erforderlich sind – und zwar mit verschiedenen
Ansätzen zur Variantencodierung.“
www.automobil-elektronik.de
Titelinterview Softing
Inter view mit Vorstand, Geschäftsführer und Managern bei Softing
Diagnose der Zukunft –
schon heute
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK sprach mit den Softing-Mitarbeitern Dr. Peter Biermann
(Geschäftsführer Softing Automotive Electronics GmbH), Martin Sirch (Produktmanager Fahrzeug-Kommunikationsschnittstellen), Dr. Wolfgang Trier (Vorstand der
Softing AG) sowie Matthias Ziegel (Produktmanager Diagnose-Softwareprodukte)
über diverse Themen im Bereich der Diagnose sowie der Messtechnik und welche
Das Interview führte Alfred Vollmer
Trends sich jeweils abzeichnen.
Wie laufen die Geschäfte bei Softing?
Wolfgang Trier: Im Moment läuft es bei uns eigentlich gut. Es geht
uns so wie allen anderen: Wir suchen Mitarbeiter, wir haben
mehr Projekte als wir abwickeln können. Um unsere Projekte
umsetzen zu können, benötigen wir erfahrene Mitarbeiter. Hier
legen wir hohen Wert auf die Qualität unserer Mitarbeiter und
wollen dementsprechend nur Leute einstellen, von denen wir
überzeugt sind. Es bringt uns nichts, nur auf Masse zu gehen,
Personal einzustellen und im Nachhinein Schwierigkeiten bei
Kundenprojekten zu haben. Deswegen sagte ich „eigentlich“.
Ein wichtiger Punkt ist, dass wir uns international stärker
aufgestellt haben, beispielsweise in den USA. Auch in Japan
werden unsere Produkte und Lösungen immer stärker nachgefragt, denn die japanische Automobilindustrie folgt nun auch der
ODX-Standardisierung. Als Referenz dient uns hier die Diagnoselösung bei Daimler, die von der Entwicklung über die Produktion bis zum Service reicht.
Welche strategischen Wachstumspläne haben sie?
Wolfgang Trier: Umsatztechnisch werden wir uns weiter positiv
entwickeln. Sowohl bei der Diagnose als auch bei der Messtechnik wollen wir weiter wachsen. Derzeit haben wir diverse Großprojekte in der Akquise. So hat beispielsweise ein OEM ein komplettes Diagnosesystem ausgeschrieben.
Softing konzentriert sich schon immer sehr stark auf den Bereich
Diagnose. Wie sieht es heute aus?
Peter Biermann: Nur wenige Hersteller leben die Durchgängigkeit
der Diagnose auf Basis von Standards so konsequent wie wir.
Wir haben uns auf die Fahnen geschrieben, all unsere alten
Produkte auf Standards basierend umzusetzen. Damit können
die Kunden und auch wir die Investitionen langfristig sichern.
In Kombination mit unseren weiteren Schwerpunktthemen
Messen und Testen haben wir ein rundes Gesamtportfolio. Für
den Zugriff auf das Fahrzeug brauchen wir in Zukunft höhere
www.automobil-elektronik.de
Datenraten. Durch einen Zukauf haben wir uns auf AG-Ebene
vor knapp zwei Jahren viel Know-how im Ethernet-Umfeld
gesichert, so dass wir auch über dieses Thema mit den OEMs
reden können.
Matthias Ziegel: Der Großteil heutiger Innovationen basiert auf
Softwareentwicklungen. Auch Fahrzeuge bilden hier keine Ausnahme. Software-Innovationen steigern die Leistung der Autos
und erhöhen die Sicherheit sowie die Nachhaltigkeit der Mobilität. Dabei nehmen die Anzahl der Steuergeräte und deren Vernetzung untereinander kontinuierlich zu. Neben den eigentlichen
Steuerungsfunktionen haben Diagnosefunktionen eine immer
größere Bedeutung bekommen. In aktuellen Motorsteuergeräten
beträgt der Diagnoseanteil bereits bis zu 70 %. Übernahm die
Diagnose ursprünglich nur eine Kontrollfunktion für die Einhaltung gesetzlicher Abgasstandards, kommt sie heute in der
gesamten Wertschöpfungskette der Fahrzeughersteller zum Einsatz: In der Entwicklung, bei Test und Validierung, in der Produktion und schließlich im Kundenservice. Auch die Komfortfunktionen moderner Fahrzeuge basieren zum großen Teil auf
Diagnosefunktionen.
Wir sind bei Softing seit mehr als 20 Jahren im Bereich der
Diagnose tätig. Softing war da von Anfang an in der Standardisierung sehr aktiv und hat die aktuelle Landschaft der internationalen Standards mitgeprägt.
Unsere Produktfamilie Diagnostic Tool Set ermöglicht Entwicklern, Ingenieuren und Technikern, konsistente Diagnosedaten und -abläufe auf Basis internationaler Standards zu erstellen und zu verarbeiten. Damit kann über die gesamte Wertschöpfungskette sichergestellt werden, dass die Diagnosekommunikation zuverlässig funktioniert. Kernelement ist ein standardisiertes Diagnose-Laufzeitsystem. Dieses ist unser KernKnow-how. Wir sind einer der wenigen Anbieter auf der Welt,
die ein derartiges Laufzeitsystem haben. Inzwischen haben wir
eine sehr große installierte Basis im hohen fünfstelligen Stückzahlbereich.
Automobil Elektronik 09-10/2015
15
Titelinterview Softing
Diagnosefunktionen sind auch beim autonomen Fahren wichtig,
um zu wissen, welche Elemente zuverlässig arbeiten...
Matthias Ziegel: Ja, obwohl das kein direktes Thema bei uns ist.
Beim autonomen Fahren erhöhen sich die Anforderungen an die
Zuverlässigkeit aller Teilsysteme nochmals. Bei der Absicherung
des erforderlichen Status’ aller Teilsysteme spielen auch Diagnosefunktionen eine wichtige Rolle.
Prüfstandsanwendungen. Das Flashen erledigt DTS Monaco
gleich mit. Wir bieten unser System auf verschiedenen Betriebssystemen an: nicht nur für die Microsoft-Welt sondern auch auf
Linux und Android, um damit die unterschiedlichen Plattformen bedienen zu können.
Mittlerweile hat jedes Auto seine individuelle Software. Wie geht
Softing mit der Variantenvielzahl um?
Welche Bedeutung haben dabei die Standards?
Matthias Ziegel: ODX bietet die Möglichkeit, alle Steuergerätevarianten einer Fahrzeug-Baureihe, ausgehend von einer BasisPeter Biermann: Das Diagnostic Tool Set hat jetzt eine VersionsVariante, zu beschreiben. Redundanzen werden dabei unter
nummer 8 mit Release 10; entsprechend groß ist unsere Historie
und unser Know-how. In den letzten zehn Jahren haben sich die anderem durch Bibliotheken, Vererbung und Referenzen vermiegroßen Fahrzeughersteller recht konsequent auf die Standardi- den. Zusätzliche Varianten können im Lebenszyklus jederzeit
sierung konzentriert. Für viele kleine und mittlere Hersteller nachgepflegt werden. Dadurch bieten wir dem jeweiligen OEM
weltweit ist eine entsprechende Eigenentwicklung viel zu auf- eine flexible Lösung an, um den Anforderungen der Software
wendig, zu teuer und nicht kompatibel genug. Jetzt findet der gerecht zu werden.
Umstieg auf Standardlösungen statt, und das ist der Grund, war- Peter Biermann: Mit ODX sinken die Kosten, und die Wahrscheinum wir in diesem Bereich erfolgreich sind.
lichkeit für Fehler sinkt ebenfalls, weil man sich intensiver dem
Testen widmen kann – und das ist auch der Hauptansatzpunkt
Worin liegt der Unterschied zu den bisherigen Lösungen?
für das Diagnostic Tool Set von Softing. Wir haben bei der Version 8 von Anfang an eine Vielzahl alter Zöpfe abgeschnitten,
Matthias Ziegel: In der Vergangenheit wurde sehr viel Zeit und
die wir in der Vergangenheit für einzelne OEMs
Geld in die Entwicklung nicht kompatibler Techgemacht haben, und unterstützen nun ganz
nologien investiert. Heute kann sich das kein
konsequent nur noch ISO-Standards. Damit
Fahrzeughersteller mehr leisten. Die sich immer
Softing optigrenzt sich Softing deutlich von allen anderen
weiter erhöhende Komplexität erfordert stetig
miert Prozesse
ab. Dieser Ansatz ist sehr erfolgreich, gerade
zunehmend den Austausch von Diagnose-Daten
auch im internationalen Bereich und besonders
und zwar sowohl zwischen verschiedenen Bereiihrer Kunden.
stark in Japan.
chen eines Fahrzeugherstellers als auch mit
Dr. Peter Biermann,
Steuergeräteherstellern, Systemlieferanten,
Softing.
Bedeutet das, dass Softing europäische Technik
Tool-Herstellern und innerhalb von Kooperatiintensiv in Japan verkauft?
onen verschiedener Fahrzeughersteller. Dies
lässt sich technisch ebenso wie wirtschaftlich
Matthias Ziegel: Ja, mehrere große japanische Fahrnur durch die Verwendung nicht-proprietärer Technologien wie zeughersteller setzen unsere Produkte ein. Dies ist auch in den
zum Beispiel Open Diagnostic Data Exchange (ODX) als stan- USA, in China, in Südkorea der Fall; man kann also sagen nahedardisiertes Datenaustauschformat meistern.
zu weltweit. Wir reden mit allen großen Automobilherstellern.
Die Verwendung unseres standardisierten Laufzeitsystems für
die Diagnose-Kommunikation vereinfacht und beschleunigt die Wie sieht es dabei mit der Datensicherheit aus?
Entwicklung eigener Applikationen gewaltig. Es unterstützt die Peter Biermann: Unsere Systeme benötigen immer die ODX-Datenaktuellen internationalen Automotive-Standards und Datenfor- basis des jeweiligen OEMs, die da mit eingeklinkt wird. Erst nach
mate, beispielsweise ASAM MCD-3D 3.0, ODX 2.0.1 und 2.2,
dem Import der ODX-Daten des Herstellers kann man mit DTS
OTX 1.0 sowie DoIP.
Monaco an dem entsprechenden Fahrzeug arbeiten. Durch diese Entkopplung ergeben sich auch keinerlei Probleme mit Tuning,
In wie weit spielt das Thema Industrie 4.0 eine Rolle bei Softing verbotenen Eingriffen und Änderungen. Wir bieten hier natürlich
Automotive?
auch eine spezielle Verschlüsselung der Daten für jeden OEM an,
um den Zugriff zu regulieren.
Matthias Ziegel: Industrie 4.0 ist das Kernthema unseres Schwestersegments Industrial Automation. Mit DTS Automation gibt es
eine spezielle Lösung für Produktions- und Prüfstandsanwen- An welchen Themen arbeitet Softing gerade?
dungen. An dieser speziell von uns entwickelten Schnittstelle
Peter Biermann: Ein ganz wesentliches Thema ist DoIP, also Diatreffen sich Automotive-Technologie und die Industrie-Automa- gnose über Ethernet. Außerdem bringen wir immer mehr Komtisierung, die eigentlich getrennte Welten sind. Wir nutzen hier fortfunktionen in DTS Monaco hinein, zum Beispiel zur Variangezielt das OPC-Know-how aus Softings zweitem Geschäftsbe- tencodierung. Das Simplifizieren der Produkte ist ein ganz wichreich Industrial Automation.
tiger Ansatz für uns, damit unser hochleistungsfähiges Produkt
noch anwenderfreundlicher wird. Um den Marktanforderungen
Peter Biermann: So können wir auch die Fahrzeugdiagnose über
OPC, Labview von National Instruments, oder diverse andere für mobile Diagnose Rechnung zu tragen, arbeiten wir derzeit
Programmierschnittstellen bieten. Es ist ein vereinfachter Zugriff mit Hochdruck an gekoppelten App-Lösungen für Smartphone
über unser Tool DTS Monaco: speziell für Produktions- und und Tablet; diese sind bereits bei einem OEM im Einsatz.
16
Automobil Elektronik 09-10/2015
www.automobil-elektronik.de
Titelinterview Softing
Bilder: Alfred Vollmer
Dr. Peter Biermann (im
Gespräch mit AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Redakteur Alfred Vollmer): „Nur
wenige Hersteller leben
die Durchgängigkeit der
Diagnose auf Basis von
Standards so konsequent
wie wir… Beim Diagnostic-Toolset haben wir
bei der Version 8 von Anfang an eine Vielzahl alter
Zöpfe abgeschnitten …
und unterstützen ganz
konsequent nur noch ISOStandards.“
Was tut sich im Bereich der Schnittstellen?
Martin Sirch: Je nach Einsatzort haben Interfaces unterschiedliche
Charakteristika. Auch der Preis spielt eine Rolle, und wenn man
nur einen CAN-Kanal braucht, wird es hier sehr preisgünstig. Für
Anwendungen in der Steuergeräte-Entwicklung und für unterschiedlichste Testszenarien bieten wir auch Geräte mit bis zu sechs
CAN-Schnittstellen sowie Flexray- und LIN-Schnittstellen.
Softing steht gerade für intelligente Interfaces, die besonders
in der Entwicklung, Produktion und im Service ihren Einsatz
finden. Hier wurden bereits mehr als 100.000 Geräte vermarktet.
Worin liegt der Unterschied zu den 30-Euro-Geräten aus China?
Martin Sirch: Die Billigprodukte bieten meist nur die OBD-Funktionalitäten und eine sehr abgespeckte Funktionalität. Wir bieten
die ganzen Funktionen, die in der Werkstatt für die geführte Fehlersuche erforderlich sind – und zwar mit verschiedenen Ansätzen
zur Variantencodierung, aber das funktioniert nur mit Zugriff auf
die Datenbank. Außerdem erledigen unsere Interfaces das gesamte Protokoll-Handling, eine Voraussetzung für die hohe Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit dieser Produkte.
Peter Biermann: In diesen Tagen bringt unsere Tochterfirma Samtec
mit VINING 1000 ein im mittleren Leistungsspektrum angesiedeltes intelligentes VCI für Produktions- und Serviceanwendungen auf den Markt. Parallel dazu werden wir auch das Branding
ändern, denn langfristig sollen alle unsere Produkte den Namen
Softing tragen, auch wenn sie von Tochterunternehmen kommen.
Welche langfristige Strategie fährt Softing?
Martin Sirch: Bald kommt auch unser VINING 600 auf den Markt;
das „VIN“ steht für „Vehicle Information Network“, und das „ING“
kommt vom Namen Softing. VINING 600 ist eigentlich eine Bridge
zwischen WLAN und Ethernet: ganz ohne CAN-Anschluss und
nur für Diagnostics-over-IP-Anwendungen. VINING eignet sich
bestens als sehr schlanke und kostengünstige Verbindung mit
Apps. So lassen sich auf einem Tablet oder Smartphone die gleichen Funktionen erledigen, die wir bisher auf einem Notebook
hatten. Genau in diese Richtung geht die Softing-App.
www.automobil-elektronik.de
Peter Biermann: Langfristig werden wir unser Produkt-Portfolio
komplett umbauen, sodass wir später einmal praktisch nur noch
VINING-Produkte im Programm haben werden, die sich mindestens über das gesamte bisher abgedeckte Spektrum erstrecken.
Die VINING-Serie ist dann komplett modularisiert. Der Kunde
kann dann basierend auf einem Einstiegsmodul entscheiden,
welchen Anwendungsfall er abdecken möchte.
Was genau erledigt die Softing-App?
Martin Sirch: Mit der App wird das Tablet oder Smartphone zu
einem kompletten Diagnosesystem, das mit den offiziellen Diagnosedaten der OEMs arbeitet. So lassen sich mobile Anwendungsfälle in Entwicklung, Erprobung und Service abbilden.
Basierend auf unserer jahrzehntelangen Erfahrung mit der Anbindung von Fahrzeugen und anderen Schnittstellen bieten wir den
entscheidenden Wettbewerbsvorteil bei der Integration und Realisierung anspruchsvollster Projekte.
Peter Biermann: Da wir mit den OEMs direkt zusammen arbeiten,
können wir an den jeweiligen OEM entsprechende Statistiken
aus dem Feld zurück liefern. Das wird beim Thema autonomes
Fahren ein ganz wichtiges Thema, denn der OEM muss per Diagnose sicherstellen, dass das Fahrzeug keine Fehler hat. In der
Landtechnik und bei den fahrenden Arbeitsmaschinen ist die
Diagnose mit permanenter Anbindung an einen Remote-Server
schon nahezu standardisiert, um eine möglichst hohe Verfügbarkeit zu ermöglichen. Diese permanente Diagnose mit OnlineAnbindung kommt jetzt auch viel stärker in Pkws. Ähnlich wie
bei Google und Apple können die OEMs dann ganz gezielt ihre
Daten auswerten. n
Das Interview führte
Dipl.-Ing. Alfred Vollmer
Redakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK.
infoDIREKT300ael1015
Automobil Elektronik 09-10/2015
17
Elektromechanik Gehäuse
Belüftung sorgt für
klare Sicht
Scheinwerfer vor eindringender Feuchtigkeit und
Schmutz schützen
In Scheinwerfer darf keine Feuchtigkeit eindringen. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK
erklärt, wie spezielle Membranen aus ePTFE das Wasser draußen lassen und
Autor: Thilo Haiss
Feuchtigkeit nach außen gelangen lassen.
F
euchtigkeit in Autoscheinwerfern rührt von
drei Hauptquellen her (Bild 1). Die erste Ursache ist Feuchtigkeit, die sich im Kunststoff des
Scheinwerfergehäuses abgelagert hat und sich bei
Ansteigen der Temperatur (zum Beispiel beim Einschalten der Lichtquelle) herauslöst; diesen Prozess
nennt man Desorption. Die zweite Ursache ist die
Permeation, bei der Wasserdampf über einen längeren Zeitraum kontinuierlich durch den Kunststoff von
außen in den Scheinwerfer eindringt, und die dritte
Ursache ist Feuchtigkeit, die über die Belüftungsöffnung in das Gehäuse eindringt.
Desorption und Permeation
Die häufigste Ursache für Feuchtigkeit in Scheinwerfergehäusen ist die Desorption. Dieser Prozess wird
durch Temperaturunterschiede ausgelöst. Beim
Abschalten der Lichtquelle sinkt die Temperatur und
der Kunststoff, aus dem der Scheinwerfer besteht,
saugt die Feuchtigkeit in der Umgebungsluft auf wie
Desorption
aus den
Kunststoffen
18
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
Bild: Anna Moskvina, Fotolia (Seite 18 oben); Alle technischen Bilder: Gore
Luftaustausch und Diffusion
durch die Belüftungsöffnung
Permeation durch das Gehäuse
1
ein Schwamm. Mit dem Einschalten der Lichtquelle
steigt die Temperatur an, wodurch diese ab- und eingelagerte Feuchtigkeit aus dem Material herausgelöst
wird. Gleichzeitig steigt beim Anschalten der Leuchte der Taupunkt an, was dazu führen kann, dass sich
an der kältesten Stelle des Scheinwerfers Kondensation bildet. Wird der Scheinwerfer wieder abgeschaltet, sinkt die Temperatur erneut, und das Kunststoffgehäuse nimmt die Feuchtigkeit auf. Durch diesen
Prozess entsteht zirka 80 % der Feuchtigkeit im
Scheinwerfer.
Durch den Prozess der Permeation kommt kontinuierlich weitere Feuchtigkeit hinzu: Ist die Luftfeuchtigkeit im Inneren des Scheinwerfer-Gehäuses geringer als in der Umgebungsluft, diffundiert Wasserdampf über einen längeren Zeitraum durch den
Kunststoff von außen ins Gehäuseinnere. Die dritte
Ursache für Feuchtigkeit ist die Belüftungsöffnung,
durch die Feuchtigkeit sowohl von innen nach außen
als auch von außen nach innen gelangen kann.
www.automobil-elektronik.de
Eck-DATEN
Scheinwerfer zählen zu den sicherheitskritischen Komponenten am Auto: Sind sie beschlagen
oder verschmutzt, ist die Sicht auf die Straße und entgegenkommende Fahrzeuge getrübt, was
die Gefahr von Unfällen erhöht. Daher stehen Automobilhersteller und -zulieferer vor der Herausforderung, die Leuchten vor Kondensation, eindringendem Schmutz und Wasser zu schützen,
um Kosten für Garantiefälle und Imageschäden zu vermeiden. Die effektivste Lösung hierfür ist
eine Belüftungsmembran, die sowohl als Eintrittsbarriere gegen Schmutz und Wasser dient als
auch luftdurchlässig ist. Dadurch gleicht die Membran Druckunterschiede aus und bietet gleichzeitig optimales Kondensationsverhalten.
Messung der Feuchtigkeit
Zwar wird die Feuchtigkeit im Scheinwerfer meist als
relative Luftfeuchtigkeit (RH) angegeben, viel sinnvoller ist aber die Angabe des Taupunkts, da dieser Wert
nicht von der vorherrschenden Temperatur abhängt. Die
Luftfeuchtigkeit hingegen korreliert mit der Temperatur;
das folgende Beispiel verdeutlicht dies (Bild 2): Bei 22 °C
und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit liegt der Taupunkt
bei 11 °C. Fällt die Temperatur auf 15 °C, steigt die relative Luftfeuchtigkeit auf 77 %. Der Taupunkt bleibt allerdings konstant. Bei 11 °C erreicht die relative Luftfeuchtigkeit 100 %. Das heißt, die Luft ist gesättigt und kann
keine weitere Feuchtigkeit mehr aufnehmen. Fällt die
Temperatur unterhalb des Taupunkts von 11 °C, dann
entsteht Kondensat.
Bild 1 (auf Seite 18): Feuchtigkeit in Scheinwerfern hat drei
mögliche Ursachen: Desorption, Permeation sowie Luftaustausch und Diffusion durch
die Belüftungsöffnung.
Bild 2 (unten): Die Luftfeuchtigkeit im Scheinwerfer hängt
von der Temperatur ab. Daher
ist es sinnvoller, den temperaturunabhängigen Taupunkt
zur Messung der Feuchtigkeit
anzugeben.
Feuchtigkeit aus dem Scheinwerfer
nach außen leiten
Automobilherstellern und -zulieferern bieten sich
grundsätzlich zwei Möglichkeiten, Feuchte aus Scheinwerfern zu transportieren, um eine klare Sicht zu erzielen: Sie können die Scheinwerfer entweder mit einer
Querbelüftung ausstatten, um die Feuchte per Konvektion nach außen zu führen, oder sie können in die
Scheinwerfer Belüftungskappen oder Belüftungsmembranen einbauen, um so per Diffusion die im Scheinwerfer befindliche Feuchte in Form von Wasserdampf
nach außen zu transportieren.
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22 °C
Temperatur in °C
15 °C
11 °C
10 °C
50 %
2
Einfacher, leichter
und platzsparender
77 %
100 %
Relative Luftfeuchtigkeit (rH) in %
100 % + Kondensat
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durch Temperaturwechsel
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nach außen
Szenario 2: Druckunterschied
durch Bewegung des Fahrzeugs
Schlechte Kommunikation
nach außen
dx
3
4
dx
Konvektion, eine offene oder Querbelüftung, lässt
sich durch den Einsatz von mindestens zwei Belüftungsschläuchen erzielen, durch die die Luft im
Scheinwerfer-Gehäuse zirkuliert und damit die Feuchtigkeit nach außen führt. Die Ursache hierfür sind
Druckunterschiede, die bei einem Temperaturanstieg
– zum Beispiel bei Einschalten des Scheinwerfers –
oder durch die Bewegung während der Fahrt entstehen. Diese Druckdifferenzen erzeugen einen Luftstrom, der feuchte Luft nach außen transportiert (siehe Bild 3). Hierfür müssen sich zwei Öffnungen im
Scheinwerfer-Gehäuse befinden: eine unten, durch
die die Umgebungsluft angesaugt wird, und eine oben,
durch die die Luft wieder ausströmt.
Der Nachteil einer solchen offenen Belüftungslösung besteht darin, dass mit der angesaugten Luft
auch Staub, Schmutzpartikel, Insekten und andere
Fremdkörper in den Scheinwerfer eindringen können.
Außerdem funktioniert dieser Mechanismus nur,
wenn das Fahrzeug in Bewegung oder der Scheinwerfer eingeschaltet ist. Häufig ist in den mittlerweile eng mit Komponenten bestückten Motorräumen
nicht mehr ausreichend Platz um die Scheinwerfer
herum, sodass keine ausreichende Umströmung mit
Luft mehr gegeben ist.
Eine effektivere Möglichkeit, Feuchtigkeit aus
Scheinwerfern zu entfernen, ist daher die Diffusion.
Dieser physikalische Prozess bewirkt, dass sich Wasserdampf aus Bereichen mit hoher Luftfeuchtigkeit in
Bereiche mit niedriger Luftfeuchtigkeit bewegt. Das
Diffusionsgesetz beschreibt diesen Vorgang, wobei
vD die Diffusionsgeschwindigkeit, D die Diffusionskonstante, A die Austauschfläche und dc/dx der Konzentrationsgradient ist: vD = -D · A · dc/dx
20
Automobil Elektronik 09-10/2015
Bild 3 (jeweils links):
Von Temperaturunterschieden hervorgerufene Druckunterschiede erzeugen einen Luftstrom, der
feuchte Luft nach außen leitet.
Bild 4 (jeweils rechts):
Durch eine Belüftungsmembran gelangt in kürzerer Zeit
mehr Feuchtigkeit
nach außen als durch
eine Belüftungskappe.
Daher muss sich zur Erhöhung der Diffusionsgeschwindigkeit vD entweder die Austauschfläche A
und/oder der Konzentrationsgradient dc/dx erhöhen.
Hierbei beschreibt dc den Konzentrationsunterschied
(dc = c1 – c2) und dx die Distanz zwischen den Konzentrationen. Der Konzentrationsgradient dc/dx
erhöht sich folglich, wenn zwischen dem Inneren und
der Umgebung des Scheinwerfers der Konzentrationsunterschied dc möglichst groß oder der Abstand
dx möglichst gering ist.
Belüftungskappe
versus Belüftungsmembran
Automobilhersteller und -zulieferer haben zwei konstruktive Optionen, um den Diffusionsprozess zu
ermöglichen: Belüftungskappen und Belüftungsmembranen. Im Vergleich der beiden Möglichkeiten erweist
sich eine Membran, die einfach auf die Öffnung am
Scheinwerfergehäuse aufgeklebt wird, als die wirkungsvollere Lösung. Bild 4 zeigt, dass es mehrere
Gründe gibt, warum ein solches Adhesive Vent ein
besseres Kondensationsverhalten an den Tag legt:
Erstens hat ein Adhesive Vent durchschnittlich nur
eine Dicke von zirka 0,3 mm, während ein Kappenvent häufig rund 20 mm lang ist. Der Abstand dx, den
die feuchte Luft überwinden muss, ist bei einem Kappenvent somit deutlich höher und führt deshalb zu
einem schlechteren Kondensationsverhalten.
Zweitens können Staub, Schmutz und Ablagerungen
den Belüftungspfad im Kappenvent verstopfen, was
die Belüftung zusätzlich behindert. Das dritte Argument für eine Belüftungsmembran ist seine Austauschfläche A, die typischerweise größer ist als die einer
Belüftungskappe. Laut Diffusionsgesetz wirkt sich
dies positiv auf die Diffusionsgeschwindigkeit aus.
Mehr Belüftungsfläche,
mehr Feuchtigkeitsdiffusion
Den Zusammenhang zwischen der Größe der Belüftungsfläche und der Diffusionsleistung demonstriert
der MVTR-Test (Moisture Vapor Transfer Rate) am
einfachsten. Hierfür wird ein Behälter mit 100 ml
Wasser gefüllt, luftdicht verschlossen und mit einer
Belüftungslösung versehen. Das Behältnis wird unter
Laborbedingungen (22 °C, 50 % Luftfeuchtigkeit)
über einen Zeitraum von zwei Wochen jeden Tag
gewogen, um so die täglich diffundierte Wassermenge zu messen. Die Messung zeigt, dass durch das
Automotive-Vent AVS 9 von Gore zirka 550 mg Flüssigkeit an einem Tag diffundiert.
Das Automotive-Vent AVS 5 von Gore, das aus demselben Material wie das AVS 9 besteht, transportiert
nur etwa 125 mg Flüssigkeit pro Tag. Der Grund für
die geringere Menge ist die kleinere Austauschfläche
des AVS 5. Die Fläche A des Belüftungselements AVS 9
beträgt 285 mm 2, die des AVS 5 mit 65 mm 2. Auswww.automobil-elektronik.de
Elektromechanik Gehäuse
tauschfläche und pro Tag transportierte Feuchtigkeit
stehen somit in einem linearen Zusammenhang. Dennoch zeigt das kleinere Vent AVS 5 immer noch eine
mehr als doppelt so hohe Durchlassrate als ein Belüftungsschlauch oder eine Belüftungskappe. Daher ist
es gerade für kleinere Gehäuse von Heckleuchten
oder Nebelscheinwerfern besonders gut geeignet.
Kombination aus Feuchtigkeitsdiffusion
und Eintrittsbarriere Autor
Thilo Haiss
Product Line
Manager Automotive
Lighting bei W. L.
Gore & Associates.
(wasser- und ölabweisende) Eigenschaften, was in
Scheinwerfern besonders wichtig ist, da die Membran
unter der Motorhaube mit Ölen, Schmierstoffen, Reinigungsmitteln und weiteren Automotive-Flüssigkeiten in Berührung kommt. Diese ölabweisende
Beschaffenheit entsteht durch die Veredelung der
Membran.
Durch diese Eigenschaften schützen Belüftungselemente mit ePTFE-Membran Scheinwerfer vor
Schmutz und ermöglichen gleichzeitig eine entsprechende Belüftungsleistung. (av)
■
Von der höheren Diffusionsleistung abgesehen, zeichnen sich die Automotive-Vents von Gore allerdings
noch durch einen weiteren entscheidenden Vorteil für
Anwendungen in Scheinwerfern aus: Während BelüfinfoDIREKT
tungsschläuche zwar durch die Konvektion ein effizientes Kondensationsverhalten
bieten, können während der Fahrt
Staub, Schmutz, Ablagerungen
und Wasser ungehindert in den
Scheinwerfer eindringen und die
ABDICHTEN
sensible Elektronik im Inneren
korrodieren.
Umgekehrt schützen zwar Belüftungskappen wirksam vor Verschmutzung, ermöglichen jedoch
die Diffusion von Feuchtigkeit
nur in sehr begrenztem Maß.
Automotive-Vents von Gore verErfahren Sie, wie Hendrik Book und seine
binden beides in einer KompoKollegen Bauteile so zuverlässig abdichten,
nente. Das Belüftungselement
dass sie jeden Tag schädlichen Einflüssen
AVS 9 sorgt für eine ausgewogevon Außen standhalten. Neugierig geworden?
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eindringenden Partikeln und
Flüssigkeiten auf der einen und
einem zuverlässigen praxisbewährten Kondensationsverhalten
auf der anderen Seite.
311ael1015
Wenn mit dicht
auch dicht
gemeint ist.
Belüftungslösungen mit
ePTFE-Membran
Die hier beschriebenen AdhesiveVents bestehen aus expandiertem
Polytetrafluorethylen (ePTFE).
Dieses Material zeichnet sich
durch seine äußerst feinmaschigen Poren aus, die etwa 20.000
mal kleiner sind als ein Wassertropfen und so verhindern, dass
selbst kleinste Tröpfchen oder
Schmutzpartikel bis 1,0 µm Größe eindringen können. Zudem ist
ePTFE besonders temperatur- und
chemikalienbeständig. Aufgrund
der geringen Oberflächenenergie
verfügt ePTFE über ausgezeichnete hydrophobe und oleophobe
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AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
21
Elektromechanik Antennen
Die Alternative zur Haifischflosse
Leistungsträger auf der Fahrzeugscheibe
Transparente Folienantennen ermöglichen ganz neue Antennenkonzepte im Fahrzeug. Gegenüber dem herkömmlichen Scheibensiebdruck weisen sie diverse Vorteile auf. Wo das Potenzial dieser im Frequenzbereich von 100 MHz bis 6 GHz nutzbaren Folienantennen liegt, das erklärt AUTOMOBIL-ELEKTRONIK zusammen mit
Autoren: Markus Pfletschinger, Uwe Daum
den technischen Eigenschaften.
F
eignet sich für den Frequenzbereich von 100 MHz bis 6 GHz.
So lassen sich jetzt auch die Fahrzeugscheiben unscheinbar als Trägerflächen für Mobilfunkantennen nutzen:
Bislang war der herkömmliche Scheibensiebdruck für Telefonantennen nur bedingt geeignet,
da eine breitbandige Telefonantenne flächige Struk1
turen enthält. Diese Flächen sollten im Sichtbereich
mit möglichst feinen Gitterstrukturen gefüllt sein, um
optisch nicht aufzufallen. Doch solche Feinlinien lassen sich
mit den heutigen Prozessen in der Glasindustrie nicht beziehungsweise nur schwer fertigen. Viele Scheibenvarianten mit
aufwendigem Fertigungsverfahren würden zudem die Produktions- und Logistikkosten der Fahrzeughersteller erhöhen.
Auch das Thema Sicherheit lässt sich durch Einsatz der transparenten Folienantenne optimieren: Sind die Antennen per
Siebdruck direkt auf die Scheibe aufgebracht, ist die Telefonfunktionalität bereits bei einem leichten Crash mit Scheibenbruch
nicht mehr sichergestellt. Die neue transparente Folienantenne
Neue Installationsflächen erschließen
kann im gleichen Szenario – ähnlich wie eine SplitterschutzfoMit der Anzahl der Kommunikationsdienste im Fahrzeug steigt
lie – den Scheibenverbund erhalten, sodass man mit größerer
auch der Bedarf an Antennen. Schnelle LTE-Verbindungen, IPWahrscheinlichkeit einen Notruf absetzen kann.
Radio, IP-TV, Telefon- und Datendienste für Software-Updates
Ob der Einsatz einer transparenten Folienbenötigen hohe Datengeschwindigkeiten von
antenne im Vergleich zu gängigen Antennenaktuell bis zu 50 MBit/s beim Empfang. Um dies
varianten in Frage kommt, können OEM anzu bewältigen, greifen Automobilhersteller in
hand von drei Aspekten prüfen: dem Materialder Regel auf zwei Optionen zurück: Zum einen
einsatz, den Designanforderungen und dem
auf Außenantennen, etwa in einer Haifischbeträgt die Transparenz der
neuen Folienantennen;
Konstruktionsprozess.
flosse auf dem Dach montiert, zum anderen auf
bisher war es nur 40 %.
integrierte Antennen wie Folienantennen, die
sich in Komponenten wie Spoiler, Stoßfänger
Materialeinsatz
oder dem Außenspiegel verbauen lassen.
Klassische Folienantennen basieren auf einer
Allerdings nimmt die Verfügbarkeit von Bauräumen, besonders
leitfähigen Silberpaste, die mit einem Siebdruckverfahren auf
für den zunehmenden Bedarf an Mobilfunkantennen, etwa für
das Folienmaterial aufgebracht wird. Bei diesem additiven
E-Call oder Car-to-x-Funktionalitäten, immer mehr ab, sodass
Prozess lassen sich weit verzweigte oder verstreute Antennenneue Flächen wie die Fahrzeugscheiben für die Integration der
strukturen auf einer Trägerfolie realisieren. Die PET-TrägerfoAntennen erschlossen werden müssen. Genau das ermöglicht die
lie der neuen, transparenten Version ist zwischen 100 und
transparente Folienantenne von Hirschmann. Sie lässt sich nahe175 µm dick, benötigt aber deutlich weniger Silber, denn um
zu unsichtbar auch auf Flächen mit schwierigen Design-Anforoptimale Transparenz zu realisieren sind die Linienbreiten
derungen wie etwa dem Seitenfenster im Fahrzeug platzieren und
kleiner als 100 µm.
ahrgäste eines Bremer Taxis konnten im Jahr 1952 eine
ganz besondere technologische Innovation bestaunen: zur
Fahrzeugausstattung zählte das erste in Deutschland
dokumentierte Autotelefon. Neben dem außergewöhnlichen
Gewicht von 16 kg ist aus heutiger Sicht vor allem das Preis-/
Leistungsverhältnis schwer nachvollziehbar. Mit 15.000 D-Mark
kostete das Gerät ungefähr dreimal so viel wie seinerzeit ein
fabrikneuer Kleinwagen. Telefonate waren jedoch leider nur
innerhalb des Bremer Stadtgebietes möglich.
Was in der Rückschau kurios wirkt, zeigt zugleich die hohe
Leistungsfähigkeit heutiger Technologien. Reibungslose Telefonate weit über die Stadt- und Landesgrenzen hinaus sind dabei
nur eine von vielen Selbstverständlichkeiten. Mit dem Start der
LTE-Einführung steht seit 2010 deutschen Autofahrern eine
breitbandige Zugangstechnologie zur Verfügung, die Funktionen
wie Video-Streaming und IP-Radio perfekt unterstützt. Für neue
Kommunikations- und Unterhaltungsmöglichkeiten während
der Fahrt wird die Erweiterung LTE-Advanced sorgen.
80 %
22
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
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Elektromechanik Antennen
2
n
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mm
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man
Bild 1: Transparente Folienantennen
kleben direkt auf der Scheibe.
Bild 2: Im Vergleich dazu eine klassische
Folienantenne.
Designanforderungen
Der optimale Platz für Antennen ist per se knapp. Zwar
erschließt bereits die Folienantenne neue Bauräume,
aber auch diese muss diverse Designanforderungen
erfüllen. Ein gutes Beispiel sind die Außenspiegel, in denen
man sowohl die Folienantenne als auch einen Antennenverstärker
unterbringen kann. So verfügen zum Beispiel der VW T5 und T6
über ein modulares Antennensystem, bei dem alle Dienste AM/
FM/TV/DAB und selbst GPS sowie Telefon in den Außenspiegeln
integriert sind. Trotz enger Platzverhältnisse und Designaspekte
passt sich die Folienantenne der Form des Außenspiegels an.
Die transparente Folienantenne eröffnet für alle Fahrzeugtypen neue Einbaumöglichkeiten, da sie zum Beispiel fest verbaute Seitenscheiben oder kleine Dreiecksscheiben im Frontbereich
als Integrationsfläche erschließt. Die Mindestgröße ist abhängig
von der größten Wellenlänge des Dienstes. Völlig unsichtbar ist
die Antenne dabei allerdings nicht, denn je nach Verbau auf oder
in der Scheibe sind Umrisskonturen und das Layout mehr oder
weniger sichtbar. Gegenüber herkömmlichen Folienantennen
steigt ihre Transparenz jedoch von etwa 40 % auf mehr als 80 %.
Der Flächenbedarf der Folie beträgt im Falle einer LTE-Antenne für den Frequenzbereich 698 MHz bis 2,69 GHz ungefähr
50 cm2. Allerdings benötigt die Antenne eine Freifläche (Fläche
ohne Metallteile der Fahrzeugkarosserie) von zirka 300 cm2 zur
Installation. Eine V2X-Antenne sollte unter anderem möglichst
räumlich entkoppelt von der Telefonantenne sein. Da beide Dienste senden und empfangen, ergibt sich hieraus eine erhebliche
Pegeldynamik. Ohne Berücksichtigung der Entkopplung beider
Dienste liegt der Flächenbedarf in diesem Fall bei etwa 60 cm 2.
Bei der Verbauung/Verklebung sind nur wenige Besonderheiten
zu berücksichtigen. So muss die beklebte Fläche auf einer Fahrzeugscheibe frei von eingeschlossenen Luftblasen sein. Außerdem
ist ein Bauraum im Anschlussbereich vorzuhalten, um die Verbindung der transparenten Folienantenne mit dem Kabelbaum
zu ermöglichen – möglichst nicht im sichtbaren Bereich.
Konstruktionsprozess
Vorteilhaft ist, dass lange Werkzeug-Erstellzeiten, zum Beispiel
für Kunststoffgehäuse, entfallen. Zudem sind dank der hohen
Flexibilität des Materials Änderungen bereits ab dem Entwickwww.automobil-elektronik.de
lungsprozess leichter umsetzbar. Zu berücksichtigen ist jedoch,
dass bei der transparenten Antenne auch manchmal eine transparente 50-Ohm-Speiseleitung auf der Folie erforderlich ist.
Diese ist aufgrund der kleinen Fertigungstoleranzen schwerer
zu fertigen als bei der konventionellen Antenne, bei der das
Koaxialkabel bis zum Fußpunkt geht.
Falls sich der Antennenfußpunkt im Sichtbereich befindet,
muss das Koaxialkabel bei transparenten Folienantennen durch
eine ebenfalls gedruckte transparente 50-Ohm-Speiseleitung
ersetzt werden. Zur Minimierung der Kosten sollte diese
50-Ohm-Speiseleitung aber so kurz wie möglich sein, um eine
optimale Anordnung der Antennen auf dem Druckbogen sicherzustellen.
Gedruckte Elektronik eröffnet weitere Spielräume
Neue druckbare Elektronikkomponenten sorgen in den nächsten
Jahren für weitere Verbesserungen: Einfache Bauelemente wie
etwa Widerstände, Spulen und Kapazitäten lassen sich bereits
heute direkt auf Folien drucken. Eine gedruckte Verlängerungsspule für die Antenne zur Abstimmung der Resonanzfrequenz
ist bereits erfolgreich in einem Prototyp im Einsatz. Auch einen
Antennenverstärker direkt auf die Folie zu applizieren, ist keine
Zukunftsmusik mehr.
Wenn Folienantennen direkt mit SMD-Bauteilen bestückt
werden können, ergeben sich neue Einsatzmöglichkeiten und
Produkte. Überall dort, wo Elektronik weit verstreut durch lange
Leiterbahnen verbunden sein muss, haben bedruckte Folien das
Potenzial, konventionelle Konzepte zu verdrängen – und zwar
genauso wie Mobiltelefone und immer kleinere Smartphones
das erste 16-kg-Autotelefon verdrängten. (av)
■
Autoren
Dipl.-Ing. Markus Pfletschinger
Advanced Development bei Hirschmann Car Communication.
Dipl.-Ing. Uwe Daum
Product Management bei Hirschmann Car Communication.
infoDIREKT
312ael1015
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
23
OTA Security
Bilder: Escrypt
Update statt Werkstatt-Termin
SOTA-Software-Updates im Automobil
Mithilfe der zunehmend standardmäßig im Fahrzeug verbauten Mobilfunkschnittstelle wird es in Zukunft möglich sein, solche Updates der Fahrzeugelektronik Over-the-Air (OTA), das heißt schnell,
komfortabel, flächendeckend und kostengünstig aufzuspielen. Damit die neue OTA-Update-Funktionalität nicht selbst zum Sicherheitsrisiko wird, gilt es, bei der Umsetzung effektive Schutzmaßnahmen gegen zufällige Fehlfunktionen (Safety) aber auch gegen gezielte Manipulationen (Security) von
Autor: Marko Wolf
Beginn an zu berücksichtigen.
Ä
gen Werkstattbesuchen zwingen oder sogar weltweite Rückußerlich haben sich Autos von etwa 1990 im Vergleich zu
rufaktionen notwendig machen. Das ist für Kunden und HerFahrzeugen von heute nur wenig verändert. Unter der
steller im besten Fall einfach nur unangenehm, auf jeden Fall
Haube hat allerdings, vor allem in den letzten zwei Jahraber zeitraubend und teuer.
zehnten, eine richtige Revolution stattgefunden – und das nicht
nur bezüglich der Fahrsicherheit und den Umwelteigenschaften.
Auch in punkto Komfort und Kosteneffizienz sind heutige FahrSoftware-Updates Over-the-Air
zeuge mit einem Automobil von 1990 nicht mehr vergleichbar.
Glücklicherweise bietet hier die heute schon in vielen FahrzeuFür diese enormen Fortschritte sind heute fast alle mechanischen
gen vorhandene (und ab 2018 in der EU für alle Neufahrzeuge
Steuerungen und Regelungen von einst durch softwarebasierte
verpflichtende) Mobilfunkschnittstelle für das automatische
Kleinstcomputer (ECU) ersetzt worden. Diese arbeiten nicht
Notrufsystem E-Call eine große Chance. Die einmal vorhandemehr nur stumm und isoliert vor sich hin, sondern sie kommune (und finanzierte) digitale Tür zur Außenwelt kann so auch für
nizieren digital und in Hochgeschwindigkeit sowohl miteinanviele weitere wertvolle Zusatzdienste zum Einsatz kommen. Eine
der als auch immer öfter mit der Welt außerhalb des Fahrzeugs,
spannende Anwendung ist das OTA-Software-Update (OTA:
um zum Beispiel Verkehrsflüsse zu optimieren,
Over-the-Air), bei dem sich Fahrzeuge aus der
sich gegenseitig vor Gefahren zu warnen oder
Ferne, das heißt ohne eine Werkstatt aufsuchen
einen automatischen Unfallnotruf abzusetzen.
zu müssen, diagnostizieren, warten, neu konDer einzige Wermutstropfen besteht darin,
figurieren oder reparieren lassen. Für die Kundass mit stetig steigendem Umfang und Komden und Hersteller bedeutet das gleichermaßen
plexität der Software auch die Wahrscheineinen enormen Komfort- und Zeitgewinn, und
lichkeit von elektronischen Fehlfunktionen
es senkt zudem auch die Kosten erheblich.
dauert ein Updateprozess
ansteigt, die immer öfter zu außerplanmäßiGerade sicherheitsrelevante Software-Updates
des Fahrzeugs in der Regel.
15 - 45
Minuten
24
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
www.automobil-elektronik.de
OTA Security
Bild 1: OTA-Software-Updates über die Mobilfunkverbindung des
Fahrzeugs sparen Zeit, Kosten und Aufwand für Automobilhersteller,
Zulieferer, Werkstätten und Fahrzeugbesitzer.
profitieren hier überproportional von einer größtmöglichen Abdeckung in minimaler Reaktionszeit.
Für ein solches OTA-Software-Update verbindet sich das Fahrzeug regelmäßig oder bei Bedarf über seine digitale Mobilfunkschnittstelle (oder eine andere geeignete Drahtlosschnittstelle
wie Wi-Fi) mit dem zentralen Backend-Server des Fahrzeugherstellers. Das Hersteller-Backend prüft dann, ob neue SoftwareUpdates für die aktuelle Fahrzeugkonfiguration (zum Beispiel
anhand der individuellen VIN, Vehicle Identification Number)
vorliegen und überträgt diese gegebenenfalls anschließend drahtlos zum Fahrzeug, unabhängig von dessen Standort. Ein solches
Bild 2: Abhängig von den jeweils individuellen Anforderungen kommt entweder ein vollständiges, partielles oder differentielles Software-Update
zum Einsatz.
Software-Update kann, wie in Bild 2 skizziert, entweder ein oder
mehrere Software-Anwendungen als Ganzes umfassen (complete update), nur eine oder mehrere Teilkomponenten ersetzen
(partial update) oder bis hinunter auf Byte-Ebene nur die tatsächlich unterschiedlichen oder neuen Datensequenzen übertragen (differential update). Dabei erkauft man sich die Verringerung der zu übertragenden Updatedaten mit einem entsprechend anspruchsvolleren Updatemechanismus im Steuergerät
des Fahrzeugs. Die typischen Datenmengen für FahrzeugUpdates bewegen sich heute zwischen einigen Kilobyte bis einige Megabyte – ergo zirka 16 KByte bis 16 MByte – für normale
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OTA Security
3
Steuergeräte bis hin zu mehreren Gigabyte, was vor allem in
komplexen Infotainment- und Telematik-Einheiten der Fall ist.
Nach dem vollständigen erfolgreichen Download, der Sicherstellung eines sicheren Fahrzeugbetriebszustands (zum Beispiel
Parksituation mit ausreichend Batterieladung) und abschließender Benutzerbestätigung erfolgt die Installation des SoftwareUpdates im Fahrzeug, das anschließend sofort zur Nutzung zur
Verfügung steht. Der Updateprozess erfolgt in der Regel nach
dem Abschalten des Fahrzeugs durch den Benutzer (power down)
und dauert typischerweise zwischen 15 und 45 Minuten. Für
besonders sicherheitskritische Updates mit höchster Dringlichkeitsstufe ist gegebenenfalls ein zusätzlicher Updateprozess zum
Fahrzeugstart denkbar, dann aber natürlich begrenzt auf maximal ein bis fünf Minuten.
Gefährlicher Zugriff aus der Ferne?
So weit, so praktisch. Die Möglichkeit, Software aus der Ferne
in ein Fahrzeug einzuspielen, birgt aber auch einige Risiken –
insbesondere für die Sicherheit. So muss einerseits beispielsweise durch eine sorgfältige Vorabprüfung der Software-Kompatibilität (remote diagnosis) und der Vorbereitung geeigneter Aus-
Eck-Daten
Der Gewinn an Fahrsicherheit durch die Möglichkeit, kritische Fehlfunktionen weltweit ad-hoc beheben zu können, der Gewinn an Zeit
und Komfort durch überflüssig gewordene Werkstattbesuche und natürlich die enorme Kostenersparnis für Kunden und Hersteller überwiegen deutlich mögliche Risiken, die mit der Einführung von SOTASoftware-Updates im Automobil verbunden sind. Alle notwendigen
Safety- und Security-Mechanismen sind heute bereits automobiltauglich und aus einer Hand verfügbar. Was die praktische Umsetzung
heute eventuell noch bremst, sind zum Beispiel eher die noch weit
verbreiteten CAN-Bussysteme, welche die Übertragung der Updates
im Fahrzeug stark verlangsamen, fest verdrahtete Routingtabellen, die
viele Steuergeräte für Updates unerreichbar machen und die noch geringe Verbreitung von automobilen Mobilfunkschnittstellen. Aber
auch hier sind die passenden Lösungen wie Automotive-Ethernet, dynamische Automotive-Firewalls und das vernetzte Fahrzeug schon
längst fest in den Roadmaps aller Automobilhersteller und Zulieferer
integriert. Somit ist der weltweite erfolgreiche Einsatz von SOTA-Online-Auto-Updates in wenigen Jahren automobiler Standard.
26
Automobil Elektronik 09-10/2015
fall- und Notfallprozeduren, die funktionale Sicherheit (safety)
des gesamten Updateprozesses dauerhaft sichergestellt werden.
Eine hohe Zuverlässigkeit ist gerade für OTA-Updates besonders
wichtig, da diese – per Definition – meist von technischen Laien
außerhalb der Werkstatt und somit außerhalb der Reichweite
professioneller Unterstützung erfolgen.
Mindestens genauso wichtig wie die funktionale Sicherheit
(safety), ist die Informationssicherheit (security), das heißt die
Absicherung gegen gezielte böswillige Eingriffe durch Hacker
oder Schadsoftware. Hacker könnten zum Beispiel versuchen,
manipulierte, ungeeignete oder einfach nur ungewollte Software
ins Fahrzeug einzuspielen. Sie könnten versuchen, Fahrzeug,
Fahrverhalten, Passagiere oder Besitzer unbemerkt aus der Ferne
auszuspähen bis hin zur gezielten Sabotage. Die potenziellen
Akteure und Intentionen für solche unerlaubten Eingriffe können
dabei ganz unterschiedlich sein. So sind zum Beispiel sowohl der
Fahrzeugbesitzer (Chip-Tuning), ein konkurrierender Fahrzeugoder Komponentenhersteller (Know-how-Diebstahl) als auch
beliebige Dritte (Spionage, Sabotage) als mögliche Angreifer denkbar. Die Tabellen in der bequem per infoDIREKT erreichbaren
Online-Version erläutern Sicherheitsrisiken und geeignete Schutzmaßnahmen in punkto Safety und Security.
Damit die OTA-Updates nicht zum neuen Einfallstor für Hacker
und Computerviren im Auto werden, sind verlässliche SecurityMechanismen dringend erforderlich, die gleichzeitig möglichst
keinerlei Benutzereingriff erfordern.
Aus OTA wird SOTA
Zum Glück gibt es für beide Sicherheitsanforderungen − die
funktionelle Sicherheit sowie die Informationssicherheit − schon
heute viele geeignete Schutz- und Vorbeugemaßnahmen, um
aus dem ungeschützten OTA-Software-Update ein Sicheres Overthe-Air Software-Update (SOTA-Update) zu machen. Wie man
beispielsweise mittels digitaler Signaturen eine neue Steuergerätesoftware auf ihre Echtheit und Manipulationsfreiheit hin
überprüfen kann, zeigt Bild 3.
Nachdem der Hersteller eine neue Softwareversion freigegeben
hat (1), wird das Gesamtpaket aus Programmcode und Daten
unter Zuhilfenahme des Signaturerstellungsschlüssels des Herstellers und eines geeigneten kryptografischen Algorithmus
www.automobil-elektronik.de
4
(beispielsweise RSA-2048 oder ECC-256) die zugehörige digitale Signatur erstellt (2). Diese Signatur hält der Hersteller sodann
zusammen mit der neuen Steuergerätesoftware in seiner Datenbank zum Abruf durch seine Fahrzeuge bereit (3). Sobald sich
nun ein Fahrzeug zum Beispiel über seine Mobilfunkschnittstelle mit dieser Datenbank verbindet, kann das Steuergeräte-Update
zusammen mit seiner digitalen Signatur drahtlos zum Fahrzeug
übermittelt (4) und bis zur vollständigen Übertragung in einem
Datenpuffer (zum Beispiel in der Telematik-Einheit) des Fahrzeugs
zwischengespeichert werden (5). Optional lässt sich über eine
zusätzliche Verschlüsselung des Kommunikationskanals (beispielsweise via AES-128 oder Embedded TLS) die Datenübertragung auch gegen unerlaubtes Abhören schützen (4a, 4b).
Ist das Steuergeräte-Update vollständig im Fahrzeug angekommen, wird das Zielsteuergerät mit Prüfung aller notwendigen Voraussetzungen und Berechtigungen für den Updateprozess
freigeschaltet (6) und das Update samt Signatur über den Steuergeräte-Bootloader in den Flashspeicher des Zielsteuergeräts
geschrieben (7). Im Anschluss liest das Security-Modul im Steuergerät (zum Beispiel SHE+ oder Bosch HSM) stückweise den
gesamten Flashspeicher des Steuergeräts durch und überprüft
diesen mithilfe des passenden Signaturprüfschlüssels des Herstellers auf seine Echtheit sowie auf mögliche Manipulationen
hin (8). Der Bootloader erhält über eine Signalisierung (9) das
abschließende Prüfergebnis und führt dann die für das jeweilige
Prüfergebnis vorgesehene Maßnahme durch: Programm-Ausführung, Neustart, Notbetrieb oder Fehlereintrag und Ähnliches.
Eine digitale Signatur allein reicht allerdings nicht, um den
gesamten Software-Update-Prozess zuverlässig abzusichern.
Bild 4 zeigt daher noch einige andere notwendige sowie optionale Safety- und Security-Schutzmaßnahmen für zuverlässige
SOTA-Software-Updates im Automobil. (av)
■
Bild 3: Schlüsselbausteine und Ablauf
eines SOTA-SoftwareUpdates mithilfe
einer digitalen
Signatur.
Bild 4: Wichtige Safety- (violett) und Security-Funktionen
(grün) für ein sicheres
OTA Software-Update
(SOTA-Update) im
Automobil.
Autor
Marko Wolf
Escrypt GmbH – Embedded Security, München.
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321ael1015
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
27
OTA Infrastruktur
Sichere OTA-Softwareupdates
Security auf der Luftschnittstelle
Bild 1: OTA-Autorisierungsmitteilung
an den Benutzer
(in einem Maserati).
Vernetzte Fahrzeuge ermöglichen neue Geschäftsmodelle. OTA-Software-Updates (OTA: Over the Air) können
den Automobilherstellern helfen, diese Chancen zu nutzen. Sie können die Wartungskosten senken, kostspielige Rückrufaktionen vermeiden, die Kundenzufriedenheit verbessern und Fahrzeuge auf dem neuesten Stand
halten und mit spannenden neuen Features versorgen – lange, nachdem die Autos vom Produktionsband geAutor: Steve West
rollt sind. Eine lückenlose Ende-zu-Ende-Sicherheit ist dabei ein absolutes Muss.
I
n modernen Autos arbeiten komplexe Systeme mit vielen Millionen Zeilen Software-Code, der auf Dutzenden von Steuergeräten läuft. Heutzutage sind diese Systeme vernetzt, und sie
erzeugen sowie verarbeiten immer größere Datenmengen. Dazu
kommt eine neue Generation von Verbrauchern, die es gewohnt
sind, ihre Mobilgeräte in kurzen Abständen zu aktualisieren, und
die jetzt dasselbe von ihren Autos erwarten. Die Automobilhersteller müssen auf diesen Trend eingehen und in der Lage sein,
fortlaufend neue und verbesserte Software für ihre Fahrzeuge
bereitzustellen. Der Code muss aktualisiert werden, um verbesserte Funktionalität, Problemkorrekturen sowie neue Anwendungen und Dienste für bereits ausgelieferte Autos bereitzustellen.
Dank Internet der Dinge (IoT) können OEMs die Fahrzeuge
mit neuen Features aktuell halten und schnell auf die veränderliche Nachfrage nach neuen cloudbasierten Diensten wie Karten,
Navigation und Spracherkennung reagieren. Diese Anbindung
erlaubt mehr als nur Entertainment. IoT-Technologien kommen
zum Einsatz, um Dienste bereitzustellen, mit neuen Features das
Kundenerlebnis zu verbessern und neuen behördlichen Auflagen
zur Anbindung an Notrufdienste wie E-Call (Europa), Simrav
(Brasilien) und ERA Glonass (Russland) zu entsprechen.
OTA-Updates
Bisher erfolgte die Aktualisierung der Fahrzeugsoftware wie jede
andere physikalische Komponente des Autos, nämlich im Autohaus beziehungsweise im Rahmen der routinemäßigen Inspektion. Dieser reagierende Ansatz ist für OEMs zeit- und kostenaufwendig, und er ist mühsam für die Kunden. Drahtlos beziehungsweise OTA (Over-the-Air) ausgelieferte Softwareupdates
28
Automobil Elektronik 09-10/2015
lösen dieses Problem. Hierbei aktualisiert ein zentralisierter CloudDienst die Softwarekomponenten im Feld, wobei die Möglichkeit
besteht, die jeweils ausgelieferte Software abhängig von Variablen
wie Hardwareversion, Ländervariante oder Kundenabonnements
individuell zuzuschneiden. OTA-Updates können die Software
in Infotainment-Systemen, Telematikeinheiten und anderen Endpunkten im Fahrzeug aktuell halten und verbessern. Die Wartung
der Software im Automobil erfolgt nun auf Initiative des Herstellers und nicht mehr nur als Reaktion auf Kundenanfragen.
OTA-Softwareupdates bieten den OEMs finanzielle Vorteile.
Die Kosten von Softwaredefekten in bereits ausgelieferten Fahrzeugen steigen schnell. Ein Garantiefall kostet meist zwischen
250 € und 400 € pro Fahrzeug; mehr als 30 % davon sind Lohnkosten. Auch die Unannehmlichkeiten, die dem Kunden entstehen, sind kaum zu übersehen. Solche Ärgernisse verringern das
Vertrauen und das Qualitätsempfinden des Kunden. Darüber
hinaus kommt eine Softwareplattform häufig in vielen Serien
zum Einsatz, sodass ein einziger Fehler Millionen von Fahrzeugen betreffen kann. OTA bietet sich daher als Teil eines umfas-
Eck-Daten
Sicherheit muss ein Schlüsselprinzip bei der Entwicklung von Systemen sein, bei denen ein Update über die Luftschnittstelle (OTA) möglich ist. Die Datensicherheit beginnt am Fließband (beziehungsweise
beim Systemdesign in den E/E-Entwicklungsabteilungen) und zieht
sich über eine sichere Netz-Infrastruktur, Authentifizierung, Verschlüsselung und Signaturen bis zur Autorisierung als roter Faden durch das
fahrzeugübergreifende Gesamtsystem.
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OTA Infrastruktur
senden Plans für ein effektiveres Rückrufmanagement an. Mit OTA können Updates
praktisch ohne negative Folgen für den
Kunden verteilt werden.
Internet
ManagementDashboard
OTA im Connected-Car
Features, die Netzanbindung erfordern,
sind längst nicht mehr nur High-EndAdministrator
Modellen vorbehalten. Laut IHS Automotive sammeln vernetzte Autos schon heute
in Millionen kleiner Datenübertragungen
mehr als 480 Terabyte Daten pro Jahr. Nicht nur die Anzahl der
vernetzten Autos nimmt zu; es gibt auch immer mehr Features,
die auf Netzanbindung angewiesen sind, und die Datenrate jedes
einzelnen vernetzten Autos immer weiter ansteigen lassen. IHS
Automotive sagt für 2020 voraus, dass 152 Millionen vernetzte
Autos insgesamt 11,1 Petabyte Daten pro Jahr übertragen werden.
Angesichts der Komplexität von Fahrzeugsoft ware sind drahtlose
Softwareupdates keine einfache Aufgabe.
Skalierbarkeit ist eine wichtige Voraussetzung für OTA-Lösungen, damit zuverlässig die Updates weltweit an Millionen Fahrzeuge im Push-Betrieb versandt werden können. Global verteilte
Rechenzentren müssen Billionen Transaktionen pro Tag und Dutzende Petabyte Datenverkehr pro Monat verarbeiten. Die HostingNetzwerke müssen ultrazuverlässig arbeiten und benötigen dafür
Redundanz sowie automatische Wiederherstellung (Recovery).
Idealerweise kann die Lösung skalieren, indem sie über Proxys
Verbindung zu anderen Netzen oder Systemen aufnimmt.
Effizienz ist eine weitere Vorbedingung für OTA-Updates. Es
werden Systeme benötigt, die die Updates gestaffelt verteilen
können, um gerade in Ballungsräumen eine Überlastung der
Netze sowie zu hohen Stromverbrauch im empfangenden Fahrzeug zu vermeiden, wenn die Auslieferung der Updates an Millionen von Fahrzeugen erfolgt. Effizienz bedeutet aber aucheine
zeitnahe Auslieferung der Updates. Für eine schnelle und einfache
Umsetzung sollte eine OTA-Lösung über eine intuitive Bedienoberfläche verfügen, mit der Bediener die Kriterien für Updates definieren und auf einer Konsole alle Updates verwalten können.
Sicherheit
C
Ganz oben auf der Anforderungsliste jedes OEMs steht die Sicherheit. Nur wenige Anbieter von IoT-Lösungen können tatsächlich
lückenlose Ende-zu-Ende-Security gewährleisten. Fehlt diese,
gibt es aber zahlreiche Schwachstellen, an denen Angreifer die
Fahrzeugsoftware kompromittieren können. Von Komponenten
wie dem Kombi-Instrument oder der Motorsteuereinheit können
Leben oder Tod der Insassen abhängen. Hier ist selbst ein kleines
Risiko schon zu groß. Für lückenlose Sicherheit bei OTA-Updates
sind einige zentrale Elemente erforderlich.
M
Y
CM
MY
CY
CMY
K
Security beginnt am Fließband
Sicherheit beginnt bereits am Fließband, wo private Schlüssel oder
Zertifikate in die Fahrzeugkomponenten implantiert werden. Diese Technik soll Komponentenfälschungen verhindern, ist aber auch
für OTA-Softwareupdates von Bedeutung, weil mit ihr ein Paar
aus privatem und öffentlichem Schlüssel sowie Identifikationsinwww.automobil-elektronik.de
Protokolle und Steuerung
Downloadprogramm
Installationsprogramm
Over-the-Air-Software-Update
Management
Autorisierung und Deployment
Downloads
Weltweites Netzwerk
Client-Software
Bild 2: Die Komponenten eines
sicheren Systems für OTA-Software-Updates.
formationen wie Fahrzeugidentifizierungsnummer (VIN), Modell
und Produktionsdatum an jede Komponente gebunden werden.
Der Automobilhersteller sollte außerdem eine vertrauenswürdige Stamm-Zertifizierungsstelle für das Schlüsselmanagement
benutzen. Sicherheit erst nachträglich hinzuzufügen ist immer
schwieriger, als sie von Anfang an mit einzubauen. Ein Fahrzeugsystem, das die werksseitige Ausstattung mit privaten Schlüsseln
oder Zertifikaten unterstützt, ist sowohl für die Lieferkette als
auch für den Software-Management-Prozess von Vorteil.
Sichere Netz-Infrastruktur
Ein OTA-Dienst muss in einem sicheren und redundanten Netz
laufen, bei dem Server und Infrastruktur in physikalisch gesicherten Gebäuden mit klar definierten Notfallplänen unterge1 06.08.2015
bracht sind.mentor_automotive_AEL-7-8_102x146mm_V03_1.pdf
Um nicht autorisierte Netzwerkzugriffe
auf die17:50:52
Daten
OTA Infrastruktur
Verschlüsselung
Vernetzte Geräte
Cloud-Dienste
Fahrzeug <-> Fahrzeug
Stamm-Zertifizierungsstelle /
Schlüssel- und
Richtlinienverwaltung
Firewall
Böswillige
Hacker
EchtzeitSicherheit
nicht
sicherheitskritisch
Hardware- und
Softwaresicherheit
BatterieManagement
Klimananlage
Head-up-Display
ESP
Türsteuereinheit
Infotainment
Motorsteuereinheit
Scheibenwischer
Kombi-Instrument



zu verhindern und die verbundenen Systeme zu schützen, ist für den Dienst die
Verwendung einer sicheren Firewall absolute Pflicht. Die Host-Rechenzentren müssen rund um die Uhr auf Sicherheitsrisiken
und Sicherheitsverletzungen wie DoSAttacken überwacht werden. Gleichzeitig
ist es erforderlich, dass bei sicherheitsrelevanten Vorfällen Mitarbeiter bereitstehen,
die sofort Gegenmaßnahmen einleiten, die
Bedrohung isolieren und auf Fälle von
Datenkompromittierung reagieren. Zur
Gewährleistung von Zuverlässigkeit und
Verfügbarkeit sollten die Rechenzentren
weltweit verteilt sein und redundante Systeme nutzen, um Datenverluste zu vermeiden. Aktiv-Aktiv-Server-Cluster können
die Ausfallzeiten minimieren. Es hat sich
als empfehlenswert erwiesen, wenn die
Host-Rechenzentren elastische IT-Technologien einsetzen, die autonom auf veränderliche Workloads reagieren können.
Authentifizierung
Der erste wichtige Schritt zur Bereitstellung
eines sicheren Dienstes ist die Authentifizierung. Bei der Authentifizierung übermittelt ein Benutzer oder ein Gerät Anmeldeinformationen, die seine Berechtigung
zur Nutzung des Dienstes oder zum Empfang von Inhalten belegen. Im AutomobilKontext könnte sich ein Nutzer zum Beispiel einfach dadurch authentifizieren, dass
er den passenden Autoschlüssel besitzt.
Idealerweise nutzt die Authentifizierung
für einen OTA-Dienst die bei dem zuvor
beschriebenen Herstellungsprozess implantierten Schlüssel oder Zertifikate. Eine
gut geplante OTA-Plattform bietet einen
gemeinsamen Authentifizierungspunkt
30
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
Bild 3: Schutz der
Bordelektroniknetzwerke eines Fahrzeugs mittels PublicKey-Infrastruktur.
und ermöglicht den Zusammenschluss von
Diensten auf dem Backend, auch als Föderation bekannt. Die Plattform kann Föderation durch einen Single-Sign-On-Ansatz
erzielen, bei dem Benutzer mit einer zentralen Identität Zugriff auf die Dienste
mehrerer Anbieter erlangen. Der Vorteil
für den Kunden besteht darin, dass nur
eine Anmeldung erforderlich ist, um auf
verschiedene Anwendungen zuzugreifen,
während Föderation dem Automobilhersteller die Portierung von Identitätsinformationen über separat voneinander laufende Dienste ermöglicht.
Kundendaten
Wo personenbezogene Daten im Spiel
sind, sollte die OTA-Lösung die Anmeldedaten von Endpunkt und Benutzer durch
Tokenisierung schützen. Tokenisierung
anonymisiert personenbezogene Daten
und ersetzt sie durch unkritische Daten.
Das Verfahren minimiert so die Exposition der Kundendaten nicht nur gegenüber
möglichen Eindringlingen sondern auch
gegenüber Mitarbeiten und Systemen des
OEMs, die zwar keine Bedrohung darstellen, aber diese sensiblen Informationen
zum Arbeiten nicht kennen müssen.
Zur Authentifizierung mit Benutzername und Kennwort eignet sich der offene
Standard O-Auth, der nur ein Token an
den OEM weitergibt. Viele Menschen nutzen O-Auth tagtäglich, um sich bei Facebook, Google oder Twitter anzumelden.
Er bietet einen effektiven Weg, Fahrzeughalter für OTA-Updates zu authentifizieren, ohne dass diese den verschiedenen
Apps ihre Kennwörter offenlegen müssen,
die sie in ihren Fahrzeugen nutzen.
Der zweite Schritt bei der Bereitstellung
eines sicheren Dienstes ist die verschlüsselte Kommunikation. Verschlüsselung
ist sowohl für ruhende Daten als auch für
Datenübertragungen wichtig. Verschlüsselung alleine verhindert nicht den
Zugriff auf die übertragenen Daten durch
Dritte, aber sie macht den Inhalt der übertragenden Daten für mithörende Lauscher
unlesbar.
Eine Möglichkeit zur Verschlüsselung
ist das weitverbreitete Public-Key-Verfahren RSA. Dieses kann allerdings zu ressourcenintensiv für ein Szenario sein, bei
dem Millionen von Fahrzeugen aktualisiert werden, häufige Datentransfers erfolgen und die batteriegespeisten Geräte im
Fahrzeug mit geringer Leistungsaufnahme, schwachen CPUs und einem Minimum an RAM auskommen müssen.
Oft ist es besser, eine Verschlüsselungslösung mit geringerem Rechenzeit- und
Speicherbedarf wie ECC (Elliptic Curve
Cryptography) zu wählen, das dieselbe
Verschlüsselungsstärke wie RSA besitzt,
aber 30 % weniger Speicherplatz und
Rechenleistung benötigt. Welches Verfahren auch immer zum Einsatz kommt, Verschlüsselung ist ein Muss, um die Daten
und gegebenenfalls auch die Privatsphäre
des Kunden zu schützen. So könnte eine
Datenübertragung beispielsweise personenbezogene Daten wie die im Navigationssystem eingespeicherte Heimatadresse des Kunden enthalten.
Signaturen
Der nächste Schritt für lückenlose Sicherheit ist die Verwendung von Signaturen.
Verschlüsselung schützt die Daten, während sie gesendet werden, aber erst eine
Signatur erlaubt dem Empfänger, sich
davon zu vergewissern, dass die signierten Daten aus der korrekten Quelle stammen und während der Übertragung nicht
modifiziert wurden. Standards wie TLS
(Transport Layer Security) und der Vorläufer SSL (Secure Sockets Layer) bieten
die nötige Sicherheit für Datenübertragungen im Internet. Diese kryptografischen Protokolle erlauben es dem Automobilhersteller, Updates zu senden und
dabei sowohl ein Mithören als auch Modifikationen und mutwillige Verfälschungen der Daten zu verhindern.
www.automobil-elektronik.de
OTA Infrastruktur
Push-Server
Update an berechtigtes
Fahrzeug pushen
Verfügbarkeit und
Genehmigung
prüfen
Steuerungs-Server
Details bereitstellen
und Benachrichtigung
zeigen
Fahrzeughalter
Fahrzeughalter akzeptiert Update
Bilder: QNX
Update laden
Bild 4: Ablaufplan eines
OTA-Softwareupdates.
Download-Server
Autorisierung
Der dritte Schritt bei der Bereitstellung
eines sicheren OTA-Dienstes ist die Autorisierung. Sie hat zwei Aspekte. Erstens
überprüft der Dienst, ob der authentifizierte Benutzer beziehungsweise das
authentifizierte Gerät über die Berechtigung zum Empfangen eines Updates verfügt. Ein gutes OTA-Design hat also einen
Autorisierungsmechanismus, der vom
Hersteller kontrolliert werden kann.
Zum Beispiel könnte das System einen
privilegienbasierten Ansatz verfolgen, bei
dem Funktionalitäten und Berechtigungen
über ein Administrationsportal verwaltet
werden. Zweitens erlaubt das OTA-System
dem Kunden die Annahme, Ablehnung
und Verwaltung von Updates.
Bei leistungsfähigen OTA-Systemen
kann der Automobilhersteller bestimmen,
wann ein Update erfolgen soll und unter
welchen Umständen es verpflichtend ist.
Zum Beispiel sollte der Kunde ein kritisches Sicherheitsupdate nicht ablehnen
können, allerdings möchte es der Automobilhersteller vielleicht nicht gerade
dann einspielen und ein System neustarten, wenn der Fahrer gerade mit hoher
Geschwindigkeit auf der Autobahn unterwegs ist. Ein OTA-System muss also Daten
über den Zustand des Fahrzeugs erfassen
können, wie zum Beispiel, ob der Motor
läuft oder nicht, ob genügend Batterieleistung zur Verfügung steht, ob festgelegte
Softwarekriterien erfüllt sind und so weiter; dann erst auf intelligente Weise das
Update anwenden.
Etabliertes System
Bereits in über 60 Millionen Fahrzeugen
kommen Betriebssysteme von QNX Software Systems zum Einsatz, auch im Mobilfunkbereich hat sich die Software bewährt: in Millionen von Blackberry-Geräten. Daher versteht das Unternehmen
genau, wie die Automobilbranche das Potenzial des Internet der Dinge maximieren
kann. (av)
■
Autor
Steve West
Senior Director Business Development bei Blackberry Technology
Solutions.
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AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
31
Sensorik/Aktorik Positionssensoren
HSRP-Rotationssensoren
für Fahrerassistenz
1
Höhere Auflösung und schnellere Messung
Während die aktuellen Differenzhallsensoren mittlerweile an die Grenzen
ihrer maximalen Genauigkeit kommen, steht die HSRP-Technologie erst
am Anfang. Sie bietet großes Potenzial für die nächste Generation von
Autoren: Stefan Rühl, Markus Frädrich, André Schäfer
Rotations-Positionssensoren.
D
digkeit und der Position insbesondere für Sensoren im Motor- und
Fahrzeuganbaubereich. Die neue Sensorgeneration kann aufgrund einer optimierten Signalverarbeitung eine deutlich höhere Messgeschwindigkeit erreichen als herkömmliche Systeme.
HSRP-Technologie
Im Vergleich zur millionenfach bewährten Autopad-Technologie
arbeitet HSRP mit einer über zehnmal so großen internen Datenerfassungsrate. Durch die Verwendung eines zweiten unabhängigen Messkanals im selben Bauraum lassen sich die Messdaten
beider Kanäle nach dem Noniusprinzip berechnen, wodurch die
erreichbare Genauigkeit um ein Vielfaches ansteigt. Im direkten
Vergleich zu aktuellen Differenzhallsystemen, die mittlerweile
an den Grenzen ihrer maximalen Genauigkeit angekommen
Bild: carloscastilla – Fotolia
ie Funktionalität und Effektivität der Motorelektronik
oder von Fahrerassistenzsystemen hängen direkt von
der Zuverlässigkeit der Sensoren ab, die physikalische
Größen wie zum Beispiel die Drehzahl oder die Position in elektrische Signale umwandeln, an das Steuergerät übertragen und
dabei häufig extremen Bedingungen ausgesetzt sind. So können
beispielsweise ECUs, welche die aktuelle Rotorposition sehr
genau kennen, den Motor optimal ansteuern und damit zur
Reduktion des Energieverbrauchs und zu höheren Reichweiten
des Fahrzeugs führen – und das in rauer Umgebung.
Die neue induktive Hochgeschwindigkeitsrotations- und Positions-Technologie (HSRP, High Speed Rotational Position) von
AB Elektronik wurde genau für diese Anforderungen entwickelt.
Die HSRP-Technologie ermöglicht die Erfassung der Geschwin-
32
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
www.automobil-elektronik.de
Sensorik/Aktorik Positionssensoren
Eck-DATEN
Die neue induktive Hochgeschwindigkeitsrotations- und PositionsTechnologie (HSRP) wurde speziell für den Einsatz im Auto bei starken
Vibrationen, fremden Magnetfeldern, hohen Drehzahlen und
Temperaturen entwickelt. Erste Prototypen ermittelten bereits
Winkel über eine volle Drehung von 360° mit einem maximalen Fehler
von ±0,06 %. Auf dieser Basis sollen Positionssensoren und Resolver
für Rotationsgeschwindigkeiten bis 30.000 U/min und Temperaturen
von -40 bis +150 °C entstehen.
1
Pad- und Puck-Platine spielen zusammen. Oben ist eine schematische
Skizze des Pad mit Sendespule (schwarz) und zwei Empfangsspulen
(rot und blau) zu sehen, unten die Oberseite des Resonators (Puck).
Die Spulenstrukturen werden im Bild auf Pad und Puck-Oberseite
zwölfmal wiederholt, um die Auflösung zu steigern (siehe auch Bild 3).
sind, steht die HSRP-Technologie erst am Anfang und bietet
großes Potenzial für die nächste Sensorgeneration.
AB Elektronik konnte bei der Messung von ersten Prototypen
bereits Winkel über eine volle Drehung von 360° mit einem
maximalen Fehler von ±0,06 % messen. Das Team in Werne
steuert mit der neuen Technologie die Umsetzung von Positionssensoren und Resolvern (induktive rotatorische Lagegeber) für
Rotationsgeschwindigkeiten bis 30.000 U/min und Temperaturen
von -40 bis +150 °C an.
Geschwindigkeit stehen gleichzeitig über eine PSI5-Schnittstelle (Version 2.1) oder eine SENT-Schnittstelle gemäß der neusten
Revision des SAE-SENT-Standards J2716 zur Verfügung. Gegenüber älteren analogen Ausgangsformaten bieten diese beiden
digitalen Protokolle mehr Sicherheit und neue Funktionalitäten
bei der Übertragung.
So ist die digitale Datenübertragung robust gegenüber EMCEinflüssen, da diese das digitale Signal nicht unerkannt verfälschen kann. Neben den reinen Sensordaten überträgt das Protokoll auch Informationen zum Hersteller, eine Seriennummer
und den aktuellen Status des Sensors. Zudem lassen sich die
bereits im Digitalteil berechneten Werte direkt ohne Störeinflüsse einer D/A-Wandlung übertragen. Darüber hinaus lässt sich
mit Hilfe von PSI5 die Anzahl der Leitungen zwischen Sensoren
und Steuergeräten verringern sowie gegenüber SENT eine etwas
größere Datenrate erreichen. Die SENT-Schnittstelle ist jedoch
im Steuergerät einfacher integrierbar, weil sie keinen separaten
Treiberbaustein benötigt.
Resolver-Prinzip basiert auf berührungsloser
Induktivtechnologie
Bei der HSRP-Technologie basiert das grundlegende Prinzip der
Positionsbestimmung wie bei der Autopad-Technologie auf einem
Resolver. Ein Resolver besteht meist aus einer drehbaren Spule,
dem sogenannten Rotor R sowie zwei äußeren Spulen, die Statoren genannt werden. Bei einem Resolver mit Stator-Regelung
ASIC-Design für ASIL B
Das Herz der HSRP-Technologie ist eine neue anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), dessen Mixed-SignalDesign ein analoges Front-End sowie einen Digitalteil zur Positionsberechnung enthält. Um die Ausgangssignale möglichst
schnell und unverfälscht an die Motorsteuerung übertragen zu
können, haben die Entwickler auf zusätzliche Wandler an den
Ausgängen verzichtet. So verfügt das ASIC über analoge Ausgänge, die direkt das analoge Signal des Frontends ausgeben,
und über zwei digitale Ausgänge, welche die im Digitalteil berechnete Position zur Verfügung stellen.
So können Resolver für hohe Drehzahlanwendungen mit dem
analogen Ausgang mittels Sinus- und Cosinus-Signal die aktuelle Rotorlage an die Motorsteuerung übertragen. Durch die
hierbei genutzte, auf Leiterplatten basierende induktive Technologie können Resolver sowohl beim Start (0 U/min) als auch
bei hohen Drehzahlen (bis zu 30.000 U/min) die absolute Position bestimmen; sie lassen sich aufgrund ihrer flachen Bauform
platzsparend verbauen.
AB Elektronik entwickelte das neue ASIC nach ISO 26262,
sodass es ASIL-B-Anforderungen erfüllt. Durch weitere Sicherheitsmaßnahmen lässt sich je nach Kundenanforderung für einen
Resolver oder Positionssensor auch ein höherer ASIL-Level erreichen. Für diese Sicherheitsanforderungen verifiziert das ASIC
sein Positionssignal mithilfe eines zweiten redundanten Kanals.
Für Positionssensoren verwenden die Ingenieure einen digitalen
Ausgang, sodass der zweite Kanal optional für die Nonius-Verrechnung zum Einsatz kommen kann. So lässt sich nicht nur die
Position bestimmen sondern parallel dazu auch die Geschwindigkeit der Positionsänderung. Sowohl die Position als auch die
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AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
Anzeige_Automobil Elektronik_2015_D_V2.indd 1
33
09.09.2015 16:39:27
Sensorik/Aktorik Positionssensoren
Oszillierende Spannung
der Sendespule
Kanal 1
(4 MHz)
Induktion
Puck-Signal
des LC-Schwingkreises
Output
Arkustangens-Berechnung
Sinus-Signal
der Empfangsspule
Cosinus-Signal
der Empfangsspule
2∏
φ1 - φ2
∏
360°
Sensorwinkel
Bild 2: Funktionsweise der HSRP-Technologie: Eine oszillierende
­Spannung an der Sendespule regt den Schwingkreis auf dem Puck an,
dessen Resonanzfrequenz mit der Oszillatorfrequenz übereinstimmt. Der
Schwingkreis erzeugt ein wechselndes elektromagnetisches Feld, welches
in die beiden Empfangsspulen eine Sinus- beziehungsweise Cosinus-­
förmige Spannung induziert. Bewegt sich der Puck über dem Pad, dann
ändern sich die beiden Spannungen der Empfangsspulen.
Bild 3: Nonius Mehrkanalverfahren: Die Differenz der beiden über die Arkustangens-Funktion bestimmten Positionen führt zu einer absoluten Positionsangabe über 360° mit erhöhter Auflösung. Durch jede Unterteilung
steigt die Auflösung. Kanal 1 ist im Bild viermal unterteilt, Kanal 2 dreimal.
Bei der HSRP-Technologie bestimmt Kanal 1 die erreichte Auflösung des
Systems. Bei dem abgebildeten Mehrspurverfahren würde sich daher die
Auflösung vervierfachen. Die maximale Anzahl von Unterteilungen hängt
von den Kundenanforderungen und dem Sensordesign ab.
Einsatz. Stattdessen übermitteln Übertragungsspulen den Rotorerfolgt die Erregung der beiden Statoren mit einer um 90° phastrom vom feststehenden zum drehbaren Teil oder umgekehrt.
senverschobenen sinusförmigen Wechselspannung, die aufgrund
der Anordnung und Beschaltung der beiden Statoren einen Strom
in den Rotor induziert, dessen Phasenlage direkt von der Stellung
Autopad-Technologie als Basis
des Rotors abhängt. Mithilfe der Phasenlage des Rotors im Bezug
Bereits bei der von AB Elektronik entwickelten Autopad-Techzur Phasenlage des ersten Stators lässt sich die Winkellage des
nologie handelt es sich um eine konsequente Weiterentwicklung
Rotors bestimmen.
der Stator-Regelung. Dabei kommen keinerlei gewickelte Spulen
Im Vergleich zur Stator-Regelung ermittelt eine Rotor-Regelung
zum Einsatz; eine Spulenstruktur in Form von sinus- und cosidie Winkellage des Rotors nicht über die Phasenlage sondern über
nusförmigen Leiterbahnen ist vielmehr direkt auf die im Sensordie Amplitude des in den beiden Statoren induzierten Stroms,
gehäuse ohnehin vorhandene Leiterplatte aufgebracht. Die Idee
wobei die Amplituden der induzierten
für die neue HSRP-Technologie basiert auf
Spannungen in den beiden um 90° verder induktiven Autopad-Technologie, die
drehten Statoren vom Winkel des Rotors
unter anderem eine hohe Immunität
abhängig sind. Die Winkelstellung des
gegenüber niederfrequenten MagnetfelFehlerrate
weist
ein
HSRP-Resolver
Rotors ermittelt eine Recheneinheit dann
dern aufweist. Durch den leiterplattenbaüber einen Vollkreis auf.
über das Amplitudenverhältnis mit der
sierten Aufbau der verwendeten SpulenArkustangens-Funktion. Sowohl bei der
strukturen und dem Betrieb in Resonanz
Stator-Regelung als auch bei der Rotorist es möglich, Sensorsysteme auf engstem
Regelung ist eine Signalübergabe zwischen dem drehbaren Teil
Raum zu betreiben, ohne dass diese sich gegenseitig beeinflusund dem feststehenden Teil des Sensors erforderlich, die im einsen. Dies ermöglicht die Verwendung eines zweikanaligen Auffachsten Fall über Schleifer erfolgen kann. Schleifer kommen jedoch
baus im HSRP-Sensor.
bei den heute üblichen berührungslosen Sensoren nicht mehr zum
Der grundlegende Aufbau und die Funktionsweise des HSRPSensors sowie des Autopad-Systems sind vergleichbar. Allerdings
verwendet das HSRP-System eine Rotor-Regelung. Dementspreinfo-Kasten
chend besitzt das HSRP-System eine Spule als Sendespule und
zwei Spulen als Empfangsspulen (Bild 1). Diese drei Spulen sind
Pad und Puck
als Leiterbahnen auf einer Platine, dem Pad, realisiert und an das
Das Pad besteht aus zwei Leiterbahn-Strukturen, welche die SenASIC angeschlossen. Für die Funktion als Sensor ist eine weitedespule bilden. Diese erzeugen sinus- und cosinus-förmige räumliche
re, Puck genannte Platine mit aufgebautem LC-Schwingkreis
elektromagnetische Felder. Das bewegliche Ziel ist ein einfacher LCSchwingkreis: der Puck.
erforderlich. Eine oszillierende Spannung an der Sendespule regt
Ein hochfrequenter Strom, dessen Frequenz mit der Resonanzfreden Schwingkreis auf dem Puck an, dessen Resonanzfrequenz
quenz des Pucks übereinstimmt, speist die Sendespulen; dieser wird
mit der Oszillatorfrequenz übereinstimmt. Der Schwingkreis
bei niedriger Frequenz in Quadratur moduliert. Diese Felder koppeln
erzeugt ein wechselndes elektromagnetisches Feld, welches in
an den Puck und erzeugen einen Gesamtstrom, der von dessen Position abhängig ist.
die beiden Empfangsspulen eine Sinus- beziehungsweise Cosinus-Spannung induziert. Wird der Puck über dem Pad bewegt,
±0,06 %
34
Automobil Elektronik 09-10/2015
www.automobil-elektronik.de
Bilder: AB Elektronik
Induktion
Kanal 2
(2,6 MHz)
Sensorik/Aktorik Positionssensoren
ändern sich die beiden Spannungen der Empfangsspulen, sodass
sich anhand des Sinus- beziehungsweise Cosinus-Signals der
aktuelle Sensorwinkel des Pucks über die Arkustangens-Funktion berechnen lässt (Bild 2).
Aufgrund der niedrigen Updaterate der digitalen Protokolle
kommt für Resolver-Anwendungen mit hohen Rotationsgeschwindigkeiten standardmäßig der analoge Ausgang zum Einsatz. Am analogen Ausgang stehen das Sinus- und das CosinusSignal mit der aktuellen Rotorlage der Motorsteuerung direkt
zur Verfügung. Die Berechnung der Position erfolgt im Steuergerät. Durch den zweikanaligen Aufbau kann ein Resolver mit
HSRP-Technologie die anlogen Ausgangssignale anhand des
zweiten Kanals verifizieren.
Im Gegensatz zum analogen Ausgang übertragen die digitalen Ausgänge die berechnete Position direkt als 12-Bit-Wert.
Hierbei ermöglicht Nonius-Berechnung nochmal eine Vervielfachung der Genauigkeit der berechneten Position. Bei Verwendung des Nonius-Prinzips kommt eine Platine zum Einsatz,
welche auf der oberen Seite und auf der unteren Seite eine unterschiedliche Anzahl an Spulenanordnungen besitzt. Die gleiche
Anzahl von Schwingkreisanordnungen befindet sich auf der
Ober- und Unterseite des Puck. An den Spulenanordnungen auf
der Unter- und Oberseite des Pads liegen unterschiedliche Erregerfrequenzen an, damit sie sich nicht gegenseitig beeinflussen.
Das Nonius-Prinzip arbeitet anhand der unterschiedlichen
Anzahl von Spulenanordnungen mit zwei verschiedenen Mess-
Skalen beziehungsweise Anzahl von Unterteilungen. Durch jede
Unterteilung steigt die Auflösung. So verzehnfacht sich zum
Beispiel die Auflösung, wenn das System zehn Spulenanordnungen nutzt. Um die genaue Position über die vollen 360°
bestimmen zu können, sind beide Kanäle (Signale von Unterund Oberseite) erforderlich. Wird für beide Kanäle der Winkel
über die Arkustangens-Funktion bestimmt, unterscheidet sich
dieser Winkel aufgrund der unterschiedlichen Messskalen. Die
Differenz der beiden Positionen ist jedoch gleich der absoluten
Winkelposition (Bild 3). (av)
■
Autoren
Dipl.-Ing.
Stefan Rühl
Vice President R&D
Transportation Sensing and Control bei
AB Elektronik.
Dipl.-Ing.
Markus Frädrich
Team Leader Development Electronics
bei AB Elektronik.
infoDIREKT
Dipl.-Ing.
André Schäfer
Coordinator of ASIC
Development bei
AB Elektronik.
331ael1015
Skalierbare Automotive-Netzwerk-Lösungen
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jeweiligen Eigentümer. © 2015 Microchip Technology Inc. Alle Rechte vorbehalten. MEC2023Ger/07.15
Sensorik/Aktorik Optik
1
2
Die vielseitigen Augen des Autos
Laser und Opto-Sensoren als Basis für ADAS und automatisiertes Fahren
Autonom fahrende Autos werden in Zukunft viele unterschiedliche Technologien kombinieren, um
ihre Umgebung und ihren Fahrer zu jeder Zeit im Blick zu behalten und passend zu reagieren. Während sich vollständig autonomes Fahren noch auf Prototypen beschränkt, sind erste, teilweise eigenständig agierende Assistenzsysteme bereits auf unseren Straßen im Einsatz. Optische Sensoren auf
Basis von infraroten Lasern und LEDs sind eine der Schlüsseltechnologien für heutige und künftige
Autor: Alfred Vollmer
intelligente Systeme zur schrittweisen Entlastung der Autofahrer.
D
amit die Algorithmen, die das Auto führen,
richtige und sichere Fahrentscheidungen
treffen, müssen sie über die Fahrsituation
und das Umfeld des Autos ganz genau Bescheid wissen. Viele verschiedene Sensoren – meist auf Radar-,
Laser- oder Kamerabasis – erheben diese Daten für
Fahrerassistenzsysteme wie Stop-and-Go-Assistenten, Einparkhilfen, Spurhalte- oder Notbremsassistenten. Schrittweise gewinnen diese Systeme an
Eigenständigkeit und ermöglichen zunächst ein teilweise automatisiertes, beispielsweise auf Autobahnen, und eines Tages ein vollautomatisiertes Fahren.
4
5
36
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
Autor
Alfred Vollmer
Redakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK. Er
bearbeitete diesen
Beitrag auf Basis von
Unterlagen aus dem
Hause Osram Opto
Semiconductors.
Auf der Sensorseite geht es dann darum, die verschiedenen Technologien optimal zu kombinieren,
um mit den Daten möglichst viele Funktionen abzudecken, und um, wie aus Sicherheitsgründen gefordert, die Datenquellen redundant auszulegen.
Lasersensoren bestehen aus Lasern und Detektoren. Sie messen Entfernungen über die Laufzeit von
Licht (Lidar: Light Detection And Ranging). Der Sensor sendet einen Lichtpuls aus, den das angestrahlte
Objekt zurück zum Detektor reflektiert. Aus der Zeit,
die der Lichtpuls für den Weg zum Objekt und zurück
braucht, ergibt sich der Abstand zwischen Objekt und
Sensor. Die Reichweite hängt von der Laserleistung,
den Sichtverhältnissen und von der Reflektivität des
Objekts ab. Eine der ersten Anwendungen von Lidar
im Auto war der intelligente Tempomat, der den
Abstand zum vorausfahrenden Auto misst und die
eigene Geschwindigkeit daran anpasst.
Es gibt verschiedene Arten von Lidar-Sensoren. Im ersten Fall sendet ein Laser kurze
Lichtpulse aus, die die gesamte Szenerie
ausleuchten, und registriert mit einem einfachen Detektor-Array, meist einer Zeile, ortsaufgelöst die Signale. Das System misst den Abstand zu
Objekten in der Umgebung und ermittelt aus dem
zeitlichen Verlauf, wie die Objekte sich bewegen.
www.automobil-elektronik.de
Sensorik/Aktorik Optik
Bilder: Osram Opto Semiconductors
Bild 1: Rundumsicht
für autonomes Fahren: Neben Radar
sind es vor allem Kameras und Lasersensoren, deren Messungen in Zukunft das
autonome Fahren ermöglichen werden.
3
Solche Lasersysteme decken typisch einen Winkelbereich von ±4° (vertikal) und ±20° (horizontal) ab.
Laser-Scanner hingegen überstreichen ein sehr breites Blickfeld. Sie lenken einen fokussierten Strahl über
einen rotierenden Spiegel und rastern damit die Szenerie ab. Das bekannteste Beispiel ist der 360°-​Laserscanner auf dem Dach der Google-Autos.
Aus Designgründen sind die Scanner aber meist in
die Karosserie integriert. Ein Beispiel ist das Demonstrationsfahrzeug von Audi, das dieses Jahr von San
Francisco nach Las Vegas zur CES gefahren ist und
dabei auf allen Autobahnen autonom unterwegs war.
Es verfügt neben Radarsensoren und Videokameras
über je einen Laserscanner im Kühlergrill und im
Heck. Laserscans liefern im Allgemeinen eine Punktwolke der Umgebung, wobei jedem Punkt die aktuelle Entfernung zum Auto zugeordnet ist.
Mit ihrer hohen Winkelauflösung von unter einem
Grad ermöglichen Laserscanner die Identifikation
von Objekten, sodass sie beispielsweise zwischen
einer Mülltonne und einem Fußgänger am Straßenrand unterscheiden können. Laserscanner registrieren
auch Hindernisse dicht vor dem Auto – beispielsweise die Beine von Fußgängern – und eignen sich deshalb
als ergänzendes System zu Radarsensoren.
Laser für Lidar im Auto
Lidar-Systeme nutzen infrarote Impuls-Laserdioden
mit kurzer Schaltzeit und hohen Leistungen. Eine
gängige Wellenlänge ist 905 nm. Dieser Spektralbereich ist für Menschen kaum mehr wahrnehmbar,
während der Detektor dafür noch empfindlich ist. Die
typischen optischen Impulsleistungen liegen bei etwa
25 W. Osram war der erste Anbieter, mit dessen
Pulslasern vor mehr als zehn Jahren erstmals LidarSensoren im Auto realisiert wurden.
Um die Leistung pro Laserdiode zu steigern, entwickelte Osram die Nanostack-Technologie, bei der
in einem Chip drei Laserdioden epitaktisch gestapelt
sind. Die Impuls-Laserdioden SPL PL90_3 oder der
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Bild 2: Laser-Radar
(Lidar): Ein ausgesandter Lichtimpuls
wird an einem Objekt
– in diesem Fall am
vorausfahrenden
Fahrzeug – auf den
Detektor reflektiert.
Die Entfernung zwischen Objekt und Auto ergibt sich aus der
Laufzeit des Lichtimpulses.
Bild 3: Beobachtet
man das Gesicht des
Fahrers mit Kameras,
lässt sich unter anderem seine Lidschlagfrequenz und seine
Blickrichtung ermitteln.
Bild 4: Infrarotes
Licht für Kamerabilder liefert die Oslon
Black bei 850 nm.
Bild 5: Seit über zehn
Jahren kommt die
SPL LL90_3 in LidarSystemen im Auto
zum Einsatz.
Smart Laser SPL LL90_3 liefern so eine optische Leistung von über 75 W. Der SPL LL90_3 verfügt zudem
über eine integrierte Treiberelektronik, die hohe Stromimpulse von etwa 50 A erzeugt und damit Laserimpulse mit steilen Flanken und Impulslängen von
etwa 20 ns ermöglicht. Als Detektoren kommen Avalanche-Photodioden (APD) oder die günstigeren PINPhotodioden mit schnellen Schaltzeiten von wenigen
ns zum Einsatz. Geeignete oberflächenmontierbare
(SMT) PIN-Photodioden mit der nötigen hohen Empfindlichkeit sind zum Beispiel die BPW 34S und die
SFH 2400. Lidar-Systeme für den Einsatz in Automobilen sind aufgrund ihrer kurzen Lichtimpulse in die
Laserklasse Eins eingeordnet und sind für menschliche Augen ungefährlich.
Der nächste Entwicklungsschritt wird der Übergang
auf SMT-Bauformen sein. Heute sind Laserdioden in
Durchsteckgehäusen gebräuchlich, was unter anderem daran liegt, dass die kantenemittierenden Laserchips neuartige SMT-Konzepte erfordern. Je nach
Anwendungsanforderung sind für die Zukunft eine
Reihe weiterer Entwicklungen denkbar. Beispielsweise können höhere Wellenlängen, etwa 1050 nm, eine
Steigerung der optischen Leistungen unter Einhaltung
der Augensicherheitsnormen ermöglichen. Dieser
Spektralbereich würde allerdings eine neue Detektortechnologie erfordern. Auch von integrierten Subsystemen wie einer Kombination von Laser und Treiberelektronik oder von Detektor und ASIC könnten
Lidar-Systeme profitieren, denn sie ermöglichen kürzere Schaltzeiten und damit eine höhere zeitliche
Messauflösung.
Kamerasysteme
mit infraroter Zusatzbeleuchtung
Kameras bilden heute die Grundlage vieler Einparkhilfen oder Spurassistenten. Aus Kamerabildern und
Videos lässt sich mit intelligenter Bildverarbeitung
das Umfeld des Autos detailliert erfassen, und auch
das Erkennen von Verkehrszeichen ist möglich. Je
autonomer das Fahren wird, desto sicherer müssen
die Kamerabilder für Entscheidungen interpretiert
werden. Voraussetzung hierfür ist ein Höchstmaß an
Bildqualität. In der Dämmerung oder bei Nacht ist
deshalb eine zusätzliche Ausleuchtung der Szenerie
mit infrarotem Licht sinnvoll. Als Lichtquellen eignen
sich leistungsstarke infrarote Leuchtdioden (IRED)
mit 850 nm Wellenlänge. Die Oslon Black SFH 4715A
liefert rund 800 mW optische Leistung bei 1 A. Details
rund um die IREDs finden Sie in der Langversion
dieses Beitrags per infoDIREKT. n
infoDIREKT 333ael1015
Automobil Elektronik 09-10/2015
37
Bild: Embedded Brains
Sensorik/Aktorik Radar
DP24R erfasst bis zu
vier Sensorkanäle
gleichzeitig mit jeweils 320 MBit/s.
Radar-Datenlogger
Lernende ADAS- und AV-Sensoren
Der Datenlogger DP24R liefert mit seinem dezentralen Konzept und seiner hohen Leistungsfähigkeit die Transparenz, die ein Entwicklerteam zum zielgerichteten Optimieren der Sensoren
Autor: Thomas Dörfler
und Algorithmen für ADAS und das automatisierte Fahren benötigt. A
chern, Verarbeiten und Auswerten der Daten erfolgt auf dem
bgesehen von den noch zu eliminierenden Risiken
Controllerchip, sodass die Daten den Chip erst wieder in abstraüberwiegen die Vorzüge des automatisierten Fahrens,
hierter Form verlassen, um sie problemlos auch über langsame
vor allem die Vermeidung von Unfällen. Jährlich sterSchnittstellen wie CAN weitergegeben zu können.
ben 1,3 Millionen Menschen im Straßenverkehr, und die MehrSo elegant und effizient der vollintegrierte Aufbau im endzahl der Unfälle basiert auf menschlichem Versagen, dem mit
gültigen Produkt auch ist, so tückisch ist er für die Entwickheute bereits verfügbarer Technologie vorgebeugt werden könnlungsteams, denn zur anspruchsvollen Auf­
te. Weltweit entwickeln Ingenieure und Softgabe, einen so komplexen Chip optimal zu
warespezialisten die nächste Generation von
programmieren, kommt noch die Problematik,
Radarsensoren, die es Fahrzeugen zunehmend
dass die Radar-Rohdaten den Chip nie verlasermöglicht, ihre Umwelt zu sehen und zu
sen. Auf diesen Chips gibt es keine Kommubegreifen. Die Anforderungen sind hoch, denn
nikationsschnittstelle, die schnell genug ist,
es gilt, die aufgenommenen Daten fehlerfrei zu
Datenrate nimmt der Logum diesen Datenstrom in Echtzeit auszugeben.
interpretieren und in Sekundenbruchteilen in
ger bei jedem seiner vier
Datenkanäle auf.
Aber wie können die Ingenieure dann einen
korrekte und sichere Entscheidungen umzuAlgorithmus zur Datenaufbereitung entwickeln
setzen. Sowohl bei den Fahrerassistenzsysteund vor allem verifizieren, wenn sie die zugehörigen Rohdaten
men (ADAS), die schon heute dabei helfen können, 45 % der
nicht extern analysieren können?
Unfälle zu vermeiden, als auch bei autonomen Fahrzeugen (AV,
Autonomous Vehicles) spielt hier hochtechnisierte Sensorik eine
entscheidende Rolle.
Praxisbezug durch Testfahrten
Um die Sensoren praxistauglich und kostenoptimiert realisieSehr aussagekräftig für den Entwicklungszyklus sind reale Testren zu können, ist der Einsatz von hochintegrierten Controllern
fahrten. Nur im Einsatz unter realen Bedingungen können die
erforderlich. Sie vereinen geeignete Schnittstellen zur mehrkaIngenieure auch wirklich prüfen, ob die Sensoren alle relevannaligen Radar-Signalerfassung mit der notwendigen Speicherten Objekte im Erfassungsfeld wirklich erkennen, klassifizieren
kapazität für die anfallenden Rohdatenmengen und ausreichenund verfolgen können. Ist die Hardware empfindlich genug, um
der Rechenleistung zur Datenauswertung auf einem Chip. Der
gut auswertbare Rohdaten zu liefern? Sind die Algorithmen fein
chipinterne A/D-Wandler digitalisiert die über die Radarantengenug abgestimmt, um nicht nur Fahrzeuge in der Nähe sondern
ne empfangenen Signale mit bis zu 320 MBit/s. Auch das Speiauch weiter entfernte Objekte zu erkennen? Wie gut gelingt die
320
MBit/s
38
Automobil Elektronik 09-10/2015
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Sensorik/Aktorik Radar
Trennung benachbarter Objekte? Und wie stark beeinflusst die
Witterung die Resultate?
Testfahrzeuge sind viele Stunden unterwegs, um eine ausreichende Anzahl kritischer Situationen durchfahren zu können.
Die Erkennungsrate der Sensoren lässt sich damit zwar punktuell bewerten, aber mehr Resultate liefert eine Testfahrt nicht.
Wird ein Objekt nicht oder nicht richtig erkannt, so ist das Entwicklerteam erst einmal auf Mutmaßungen angewiesen, wo in
der Auswertung der Fehler liegt. Und noch schlimmer: Nach
einer Verbesserung der Algorithmen gibt es keine Möglichkeit,
dieselbe Fahrsituation noch einmal durchzuspielen.
Lösung maßgeschneidert
Datenlogger wie der DP24R (Direct Prototyping Data Processor
for Radar Systems) ermöglichen den Entwicklerteams die erforderliche Transparenz. Das Unternehmen Embedded Brains konzipierte dieses System von Grund auf so, dass es im AutomotiveUmfeld Daten verteilt, mit hoher Bandbreite erfasst, zentral speichert und für die Offline-Verarbeitung bereitstellt. Der DP24R
ermöglicht es, während einer Testfahrt gleichzeitig bei bis zu vier
Sensoreinheiten beliebige Daten abzuziehen, an den zentralen
DP2-Controller zu übertragen, dort lückenlos zu speichern und
nach Abschluss der Fahrt extern auszuwerten. Pro Sensor kann
das Gerät dabei 320 MBit/s erfassen.
Neben der Erfassung der Sensordaten kann das System auch
die Testfahrt automatisch dokumentieren. Bei Bedarf kann es
laufend sowohl die GPS-Koordinaten als auch ein Kameravideo
mit speichern, das die Fahrsituationen aufzeichnet. Dies erleichtert später die Auswertung der Daten, da es das Geschehen auf
der Straße zeigt.
Dezentral erfassen
An jedem Radarsensor-System sitzt dezentral ein spezialisierter,
etwa 40 × 60 mm2 großer Erfassungskopf (DP24R Head Unit), der
sowohl über ein FPGA zur Datenerfassung und -formatierung
als auch über ein lokales RAM als Zwischenspeicher verfügt. Das
Layout des Erfassungskopfes wird jeweils speziell für die Hauptplatine des Radarsensors angepasst und als Piggyback-Einheit
auf diese aufgesteckt. Er koppelt sich dabei mit dem High-SpeedDebugging-Interface (zum Beispiel Nexus/Aurora) des zentralen
Mikrocontrollers. Damit lassen sich über das Debugging-Interface
sowohl die Radar-Rohdaten als auch weitere notwendige Informationen kontinuierlich abziehen.
Details zum Datenlogger DP24R erhalten Sie in der Langversion dieses Beitrags bequem per infoDIREKT. (av)
■
Autor
Thomas Dörfler
Geschäftsführer von Embedded Brains.
infoDIREKT
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332ael1015
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Over 50 years of innovation.
.com
14.09.2015 14:12:40
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
39
Bild: LP
KF
Elektronik-Fertigung LDS
Bild 1: Bei diesem Technologiedemonstrator für ein Tagfahrlicht entstehen nach
einer Lackierung durch Lasertechnologie
direkt auf dem Metallträger Leiterbahnen. Vorne lassen sich dort LEDs und
Kontaktstecker anbringen.
Eck-DATEN
Was im großen Stil bei Smartphones funktioniert, nimmt nun Kurs
auf die automobile Welt: Beim LDSVerfahren (Laser-Direktstrukturierung) erzeugt ein Laserstrahl die
gewünschten Leiterstrukturen auf
einem Bauteil, das im Spritzguss
aus einem additivierten Kunststoff
hergestellt wird. Auf diesen Leiterstrukturen baut sich danach in einem stromlosen Metallisierungsbad eine Kupferschicht auf. Mittlerweile lassen sich auch zur LEDMontage erforderlichen kühlenden
Metallschichten auftragen.
Neue Produktlayouts in 3D
LEDs auch auf räumlichen Metallkörpern
Auch wenn sie in den letzten Jahrzehnten eine deutliche Verbrauchsreduktion bei gleichzeitiger Leistungssteigerung und Funktionsvielfalt erreichte, wird die Automobil-Branche die
ambitionierten CO2-Ziele nicht ohne weitere Funktionsverdichtung, leichtere sowie kompaktere Komponenten und damit neue Herstellungsverfahren erreichen. Exakt an dieser Stelle
Autor: Alfred Vollmer
bietet das LDS-Verfahren Lösungsmöglichkeiten.
B
auteile übernehmen mittlerweile auch mechanische Funktionen, bringen ihre eigene Verbindungstechnik mit, lassen
sich mit elektronischen Einzelbauteilen bestücken oder dienen als Antennen. Damit integrieren Designer mechanische, optische und elektronische Funktionen, reduzieren Volumen oder
ermöglichen neue Funktionen. Auch aus wirtschaftlicher Sicht ist
die 3D-Technologie interessant. Sie verringert die Zahl der Teile,
verkürzt die Prozesskette und verringert den Materialeinsatz.
Für die Herstellung solcher Bauteile existieren mehrere Verfahren. Das LDS-Verfahren (Laser-Direktstrukturierung) hat einen
Marktanteil von mehr als 50 % erreicht. Dabei erzeugt ein Laserstrahl die gewünschten Leiterstrukturen auf einem Bauteil, das
im Spritzguss aus einem additivierten Kunststoff hergestellt wird.
Auf diesen Leiterstrukturen baut sich danach in einem stromlosen
Metallisierungsbad eine Kupferschicht auf. Das LDS-Verfahren
kommt gegenüber anderen Verfahren mit einfacheren Werkzeugen
aus, ist besonders flexibel und kann Strukturen bis in den Feinstleiterbereich mit einer Leiterbahnbreite von 75 µm erzeugen.
MIDs (Molded Interconnect Devices, 3D-Baugruppen) sind seit
Jahren in ganz unterschiedlichen Märkten vertreten, besonders
bei Smartphones: Bei fast der Hälfte aller Modelle sind die Antennen als MID ausgeführt, weil diese Antennen die Zahl der benötigten Bauteile verringern und damit Bauraum und Gewicht einsparen. Damit werden Gehäusebestandteile, die bislang nur mechanisch bedeutsam waren, zu Trägern von Antennenstrukturen.
Der Vorteil beim Laserprozess besteht in der Möglichkeit, auf
einem Bauteil neue Strukturen oder Produktvarianten ohne
Maschinenstillstand oder Werkzeuge herzustellen, sodass für
eine Designänderung eine Änderung der Laserstrukturen durch
Einspielen neuer Layoutdaten genügt. Auch fortlaufende Serien-
Bild 2: An einem Technologiedemonstrator
wurde die Eignung von
LDS-Materialien für
hochwertige Antennen
bis in hohe Frequenzbereiche geprüft.
Knopfzelle
LED-Treiber
2
40
Antennenstruktur
Filter- und
Leistungsdetektorschaltung
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
3
Bild: LPKF
Designhaube
Bild: hft, Universität Hannover
LEDs
Bild 3: Eine aktive Sensorfläche zur Ein- und
Ausgabe: auf Basis von
LDS-Kunststoffkörpern.
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Elektronik-Fertigung LDS
nummern lassen sich problemlos aufbringen. Was im großen Stil
bei Smartphones funktioniert, nimmt nun Kurs auf die automobile Welt. Hier gilt es, die Forderung nach Leichtbau und breiten
Frequenzbändern zur Integration verschiedener Dienste sowie
die Vorteile eines räumlichen Aufbaus miteinander zu verbinden.
Prototyping-Verfahren
Aktuelle Entwicklungen beim Laser-Direktstrukturieren machen
die Produktentwicklung immer einfacher und schneller. Der
schon übliche 3D-Druck erzeugt aus CAD-Daten seriennahe
Bauteile, zum Beispiel für Einbautests. Mit einem speziellen Verfahren entstehen daraus 3D-Schaltungsträger. Hierzu erhält der
3D-Prototyp zunächst als Beschichtung einen speziellen Lack
aus einer Sprühpistole. Dieser Lack enthält das benötigte LDSAdditiv. Das so beschichtete Bauteil lässt sich wie ein LDS-Körper
mit dem Laser strukturieren. LPKF hat speziell für diese Aufgabe
ein Proto-Laser-System entwickelt. Abschließend findet die Prototypen-Metallisierung statt. Auch dafür steht eine Laborlösung
zur Verfügung, die keine chemischen Kenntnisse voraussetzt. Mit
diesem LDS-Prozess können die Laborteams innerhalb kurzer
Zeiträume funktionsfähige MID-Prototypen entwickeln, wodurch
die Entwicklungskosten und die Time-to-Market sinken.
statischen Verfahren aufgebracht und setzen elektrisch leitfähige Körper für eine sichere gleichmäßige Beschichtung voraus.
Der Metallkörper als Träger kann die entstehende Wärme der
LEDs aufnehmen und verteilen. Gleichzeitig entspricht der Wärmeausdehnungskoeffizient des Grundkörpers tendenziell dem
der Leiterstruktur. Das LDS-Powder-Coating ist in zwei Varianten für unterschiedliche Anwendungsfälle verfügbar.
Applikationen im Automotive-Umfeld
Im Automotive-Bereich sind bereits eine ganze Reihe von Produkten und Anwendungen bekannt. Der Demonstrator „MyWave“
von Mid-Tronic, der in Zusammenarbeit mit Kunststoffe Helmbrechts entstand, zeigt, wie sich Steuer- und Anzeigeelemente
per LDS in räumlich gekrümmte Flächen einbringen lassen. Die
aktive Sensorfläche erhält dabei eine ansprechende Oberfläche.
Ein weiteres interessantes Bauteil ist ein Luftdrucksensor für
ein TPMS (Reifendruck-Kontrollsystem). Details hierzu sowie
zum Fertigungsverfahren per LDS finden Sie in der Langversion
dieses Beitrags per infoDIREKT.
■
Autor
Für LEDs: LDS-Pulverlack auf Metallträgern
Alfred Vollmer
Redakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK. Er erstellte diesen
Beitrag auf Basis von Unterlagen aus dem Hause LPKF.
Mit dem Vorbild des Prototypen-Lacks hat LPKF gemeinsam mit
namhaften Lackherstellern einen Pulverlack für LED-Anwendungen entwickelt. Pulverlacke werden in der Regel in elektro-
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341ael1015
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
41
Elektronik-Fertigung Test
Infotainmentsysteme prüfen
Testsystem für Tier-1- und standortübergreifenden Einsatz
Ein namhafter japanischer Hersteller von Infotainment-Systemen benötigte ein neues Testsystem, das für mehrere Tier-1s an unterschiedlichen Standorten in mehreren Ländern zum EinAutor: Joachim Tatje
satz kommen kann. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK stellt das System kurz vor.
W
as zunächst der automobilen
Oberklasse vorbehalten war,
erobert allmählich auch die
Mittelklasse. Das erhöht die Stückzahlen,
damit aber auch den Wettbewerbsdruck.
Ein namhafter japanischer Hersteller
von Infotainment-Systemen stand wie viele andere vor der Aufgabe, seine Produktion zu optimieren. Gesucht wurde unter
anderem ein Testsystem, das die komplette Produktion der Geräte unterstützt und
die extrem hohen Anforderungen der
Automobilhersteller erfüllt. Das Optimierungspotenzial gerade auf der Testseite ist
groß, auch höhere Investitionen in ausgefeilte Testsysteme amortisieren sich
schnell. Das Unternehmen wollte ein kostengünstiges und zukunftssicheres System, das für mehrere Tier-1-Lieferanten
an unterschiedlichen Standorten in mehreren Ländern zum Einsatz kommen kann.
Die Consultingfirma des Herstellers kontaktierte auch den Test- und Prüfspezialisten MCD Elektronik. Nach Vorgesprächen
und ersten Präsentationen kam MCD mit
neun weiteren Anbietern in das finale Auswahlverfahren und bekam den Zuschlag
für diesen bedeutungsvollen Auftrag.
Nach einem halben Jahr Entwicklungszeit
nahm MCD im Februar 2015 die komplette Testlinie in Japan in Betrieb; weitere
Standard und individuell
Anderes entwickelte das MCD-Team speziell für dieses Projekt neu, weil es entsprechende Produkte am Markt bislang
nicht gab. Dazu gehört die Programmierung der Geräte über USB mit asynchronem Zugriff, ladbar über PC für gleichzeitig 48 Prüflinge. Auch die Spezialplatine,
Flash Rack 2 x 24 DUT
EDIABAS, LDW
MFT 2 x DUT
Bild 1: Die Spezialplatine minimiert die
Verdrahtung im Funktionstester. Dies spart
Arbeitszeiten ein und reduziert Fehler- sowie
Materialmängel-Potenziale.
welche die komplexe Verdrahtung innerhalb der Tester ersetzt, ist eine Neukreation. Sie trägt zur Standardisierung bei
und zu besser reproduzierbaren Ergebnissen. Um optimale Ergebnisse zu erhalten,
simulierte und testete das süddeutsche
Unternehmen mechanische Adaptionen
im Vorfeld mit 3D-Drucktechnik. Das
13-köpfige Team, unterstützt von einigen
Zulieferfirmen, realisierte die Testlinie
binnen 26 Wochen. Zur gründlichen Planungsphase gehörten Versuche mit
Boundary-Scan-Lösungen, Fehlerabdeckungsanalysen und zahlreiche Simulationen. Die Testlinie umfasst jetzt insgesamt acht modulare Stationen. Einige
davon sind direkt in den Produktionsfluss
eingebunden, andere agieren als Offline-
RunIn Rack 2 x 24 DUT
AFT 4 x DUT
Bilder: MCD Elektronik
RunIn Trolley 24 x DUT
Linien für andere Produktionsstandorte
dieses Kunden sind bereits in Arbeit.
Die Prüfinhalte waren vom Auftraggeber grob umrissen. Zum Testumfang gehören der Inline-Test des Mainboards, der
Inline-Test der digitalen Tunermodule
sowie der Test des Komplettsystems mit
DVD-Spieler, Mainboard und Digital
Tuner. MCD entwickelte ein Gesamtkonzept und leitete davon Detaillösungen ab.
Gemeinsam mit dem Kunden nahm die
jetzige Modulstruktur Gestalt an. Dabei
hatte das Unternehmen aus Birkenfeld bei
Pforzheim viel Freiheit bei der Realisierung
und der Auswahl der Komponenten und
griff dabei auf eigenentwickelte Standardkomponenten zurück. Dazu gehören beispielsweise der Audio-Analyzer mit eigenständiger Scriptengine zur parallelen Auswertung der Messwerte sowie das schaltbare USB-Hub zur Steuerung der umfangreichen USB-Schnittstellen.
Bild 2: An insgesamt acht Stationen werden sowohl die Komponenten als auch komplett assemblierte Systeme auf Herz und Nieren geprüft.
42
Automobil Elektronik 09-10/2015
www.automobil-elektronik.de
Elektronik-Fertigung Test
Stationen. Jede der Stationen kann eigenständig operieren, ist aber über ein intelligentes Datenhandling in das Management der gesamten Testlinie eingebunden.
Prüfungen am laufenden Band
Die Reise der Produkte beginnt beim Inline-Bscan/Funktionstester für Mainboards,
der zwei Mainboards gleichzeitig und parallel per Boundary-Scan und Funktionstest
testen und programmieren kann. Test und
Handling laufen automatisch ab. Die zweite Station ist der Inline-Bscan/Funktionstester für DAB-Tunermodule, der zwölf
Module parallel bearbeitet. Der BoundaryScan-Test, der Funktionstest und die Programmierung aller Module erfolgen
gleichzeitig, wobei Test und Handling vollautomatisch ablaufen.
Flashen
Die dritte Station ist die Flash-Anlage für
2 × 24 Geräte, an der parallel bis zu 48
Geräte die Programmierung und Personalisierung der Applikationssoftware
durchführen, weshalb das Barcode- und
Datenhandling für jedes einzelne Gerät
sehr wichtig ist. Auch ein asynchroner
Start der Programmierung ist möglich.
Über speziell entwickelte Platinen mit
intelligentem Datenhandling erfolgt die
anschließende Stimulation der Geräte. Das
Flashen der Geräte mit Daten, wie beispielsweise Straßendaten für ein Navigationssystem, geschieht über die USBSchnittstelle mit bis zu 64 GByte je Gerät.
Quasi die Folterkammer der Testlinie ist
die Run-In-Anlage für 2 x 24 Geräte, in
der im Dauerlauf bis zu 48 Geräte gleichzeitig in einer Klimakammer im Bereich
von -40 bis +80 °C den Test durchlaufen.
Hierzu werden die Headunits an die Steckplätze eines dafür entwickelten Trolleys
angeschlossen und in die Klimakammer
gefahren. In dieser Zeit prüft das System
alle Gerätefunktionen, simuliert automatisch die Eingangssignale und belastet die
Ausgänge unterschiedlich. Die Prüfung
erfolgt unter anderem auf Aussetzer bei
der Audiowiedergabe, nimmt aber auch
DVD- und CD-Funktionen wie Ein-/Auswurf sowie den Startvorgang der DVDs
genau unter die Lupe.
Der automatische Funktionstest (AFT)
überprüft als nächste Prüfstation bis zu
vier der komplett assemblierten Headunits.
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Das Prüfsystem ist auf Funktionstests von USB-,
WLAN- und BluetoothKomponenten, sowie
auf analoge und
d ig ita le Messungen von
Tuner, AM-,
F M-, DA B und Satellitenempfang spezialisiert. Auch
GPS-Tests sowie die Prüfung von Videosignalen, Lüfterfunktionen, Netzwerkschnittstellen, Lichtleistung und MOSTKommunikation lassen sich mit dem automatischen Funktionstester exakt durchführen. Eine speziell entwickelte Universalplatine minimiert dabei die Verdrahtung im Funktionstester, was Arbeitszeiten einspart und Fehler- sowie Materialmängel-Potenziale reduziert. Die Software erkennt freie Prüfpotenziale und
Testsystem
und MES des
Tier-1 sind
verbunden.
optimiert den Testlauf automatisch, sodass
ein einzelner Mitarbeiter alle vier Testplätze gleichzeitig bedienen kann.
Auch der Werker ist gefragt
Eine Sonderstellung in der Testlinie nimmt
der manuelle Funktionstest (MFT) ein, wo
Mitarbeiter eine kundenorientierte Prüfung der Geräte vornehmen. Sie prüfen
die Geräte aus Anwendersicht, nehmen
Hörtests über Kopfhörer vor und prüfen
manuell die DVD-Funktionen. Durch Verbinden des Prüflings mit Kfz-Anzeigen
und Kfz-Bedienelementen, zum Beispiel
mit Lenkradschaltern, lassen sich zwei
Geräte sowohl manuell als auch teilautomatisch stimulieren. Sehr praktisch ist die
durch Bild- und Videoelemente unterstützte Führung des Mitarbeiters über ein
elektronisches Drehbuch. So kann der
Prüfplatz je nach Produktionsstandort auf
die lokalen Bedürfnisse angepasst werden.
Bild 3: Die Station
„Manueller Funktionstest“ mit
zwei Bedienplätzen.
Mehrere Kamerasysteme werfen einen
letzten Blick auf das Gerät, und ein Bildverarbeitungsprogramm checkt die Vollständigkeit. Auch die Prüfung der Anschlussstecker auf Anwesenheit und das korrekte
Taumelspiel der Anschlussstifte erfolgt in
diesem Rahmen. Die Farben von Aufklebern und die Anwesenheit der korrekten
Barcodes und Sticker werden untersucht,
ebenso die korrekte Montage der Kühlpads für die elektronischen Schaltkreise.
In diesem Arbeitsschritt erfolgt auch die
Vermessung des Gehäuses, der Führungsschienen und der Befestigungselemente.
Dazu gehört auch der Vollständigkeitscheck von Schrauben und Clips. Abschließend erfolgt ein Check der DVD-Mechanik und der Einzugsschlitze.
Die eigentliche Schnittstelle zum Automobilhersteller ist der Auslieferungsplatz.
Hier erfolgt unter Verwendung der Kunden-Software die Konfiguration für den
Einsatz im Zielfahrzeug. Sie umfasst das
Programmieren der Fertigungsdaten und
die Konfiguration für den Just-in-Sequence-Versand. Zu den kundenseitigen
Daten kommen die Diagnosedaten, Ausstattung, Optionen im Gerät, der Einsatzort, Versionsangaben, Datumsangaben
und andere Daten hinzu.
Ein komplexes Programm bereitet alle
Diagnosedaten der Prüflinge auf, damit
diese per Langzeitspeicherung für eine
jederzeitige Inspektion beim Hersteller zur
Verfügung stehen. Details hierüber finden
Sie in der Langversion dieses Beitrags per
infoDIREKT. (av)
n
Autor
Dipl.-Ing. Joachim Tatje
Arbeitet bei der Agentur Viatico.
Er erstellte diesen Text im Auftrag
von MCD Elektronik.
infoDIREKT 342ael1015
Automobil Elektronik 09-10/2015
43
Elektronik-Fertigung Werkstoffe
Silikone im Automobil
Wie Silikontechnologie neue Systeme ermöglicht
Mit Zunahme der Kfz-Elektronik und höheren Anforderungen an deren Funktionalität und Zuverlässigkeit rücken fortschrittliche Silikonwerkstoffe in die engere Wahl von Entwicklern und AutomobilAutor: Brice Le Gouic
herstellern. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK informiert über die wichtigsten Aspekte.
I
n den heutigen Fahrzeugen sind die
Anforderungen an die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Elektronik nirgendwo höher als unter der
Motorhaube. Komponenten und Systeme
im Motorraum sowie am Antriebsstrang
müssen selbst bei längerer Einwirkung
von extremen Temperaturen, mechanischen Beanspruchungen, Schwingungen,
Feuchtigkeit, aggressiven Chemikalien,
Schmierstoffen, Schmutz und Streusalz
zuverlässig arbeiten. Von Baugruppen zur
Ansteuerung und Regelung von Servolenkung, Kraftübertragungs- und Bremssystemen sowie zur Batterieüberwachung
und Antriebsstrangsteuerung wird bei
kleinerem Einbauraum und höherer
Packungsdichte immer mehr Funktionalität erwartet. All diese Ansprüche können zu sehr hohen Innentemperaturen
führen, die Leistung und Zuverlässigkeit
gefährden, wenn die Wärme nicht wirksam aus den Geräten abgeführt wird.
Infolgedessen wenden sich Automobilhersteller und deren Elektronikzulieferer
an Materialanbieter, deren Kleber, Dicht-
44
Automobil Elektronik 09-10/2015
stoffe, Beschichtungen und Wärmeleitpasten eine größere Auswahl an Montagemöglichkeiten unterstützen, hohe
Leistungsfähigkeit sicherstellen, das Wärmemanagement verbessern und oftmals
eine Kombination all dieser Anforderungen erfüllen. Heute lassen sich die dauerhaft hohen Temperaturen elektronischer
Bremssysteme nur noch mit Silikonen und
speziellen Hochtemperatur-Epoxidharzen
zuverlässig bewältigen.
Eck-Daten
Die außergewöhnlich hohe thermische Stabilität von Silikonen in Kombination mit deren weiteren attraktiven Eigenschaften steigert die Nachfrage nach diesen Materialien
und erweitert die Möglichkeiten für Anwendungen mit bahnbrechendem Nutzwert.
Das zeigt sich vielleicht besonders gut am
Beispiel von Hybrid- und Elektrofahrzeugen,
für die 10 bis 20 Mal mehr silikonbasierte
Materialien benötigt werden als für herkömmliche Automobile.
Epoxidharzkleber oder Silikone?
Epoxidharzkleber bieten eine höhere
Strukturfestigkeit und Steifigkeit als viele
Silikone. Sie tolerieren aber nur sehr wenig
Bewegung unter mechanischer Belastung.
Das kann zu Rissen und zum Versagen von
Klebern auf Epoxidbasis führen, etwa wenn
zwei Materialien mit sehr unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
miteinander verklebt werden müssen.
Im Gegensatz dazu zeigen Silikonkleber
ein zuverlässiges Verhalten über einen weit
größeren Bereich von Betriebstemperaturen, nämlich von -45 bis +200 °C. Sie bil-
den eine feste aber elastische Verbindung,
die mit einer Vielzahl unterschiedlicher
Substrate kompatibel ist und selbst unter
extremer thermischer Wechselbeanspruchung stabil bleibt. Als Dichtstoffe und
Vergussmassen bieten sie außerdem einen
hervorragenden Schutz vor Feuchtigkeit,
Chemikalien und Verschmutzung. Darüber hinaus sind Silikone mit unterschiedlichen Aushärtungsgeschwindigkeiten
und -mechanismen lieferbar, was flexible
Verarbeitungsmöglichkeiten erschließt.
Schlussendlich, aber vielleicht am wichwww.automobil-elektronik.de
Anwendungen unter der Motorhaube benötigen Materialien, die auch unter rauen Umgebungsbedingungen und bei extremen Temperaturen eine ordnungsgemäße Funktion
des Systems sicherstellen.
Bild
er:
Dow
Cor
nin
g
tigsten, können sie viele
dieser Eigenschaften mit aus
gezeichneter Wärmeleitfähigkeit kombinieren.
Automotive-Anwendungen
Dieses Merkmal von Silikonklebern, -vergussmassen und -beschichtungen ist für die zunehmend komplexen und integrierten Elektronikbaugruppen im Motorraum moderner Fahrzeuge von entscheidender Bedeutung. Wärmeleitfähige Silikonkleber beispielsweise ermöglichen
feste aber elastische Verbindungen zwischen
gängigen Wärmequellen und Kühlkörpern, und
ihre thermischen Eigenschaften lassen sich durch
den Einsatz von Füllstoffen weiter verbessern.
Des weiteren lassen sich Viskosität und
Oberflächenchemie von Silikonen gezielt optimieren, sodass Hersteller von Elektronikbaugruppen trotz unterschiedlich dicken Kleberschichten einen niedrigeren thermischen
Widerstand erzielen beziehungsweise auch im
Bereich unförmiger Spalten oder großer Kontaktflächen einen maximalen Wärmetransfer
sicherstellen können.
Wachstumsfaktoren
Die treibenden Wachstumsfaktoren im Markt
der Kfz-Elektronik werden sich vermutlich weiter verstärken und kurzfristig kaum an Dynamik
verlieren. Ebenso werden die Anforderungen
an Funktionalität, Kompaktheit und Leistungsdichte weiter zunehmen. Im Verlauf dieser
Trends werden auch die Betriebstemperaturen
von Fahrzeugbaugruppen weiter steigen. Gleichwohl ist anzunehmen, dass führende Systemlieferanten (Tier-1) für Elektronik bei der Leistung, Montage oder den Gesamtbetriebskosten
ihrer Produkte keine Kompromisse eingehen,
sondern sich Materialhersteller suchen werden,
die sie bei der Anpassung an diese Trends unterstützen. Die flexible Chemie der Silikone hat
diese Anpassungsfähigkeit seit Jahrzehnten
bewiesen und ist auch heute in der Lage, wei-
terhin sowohl inkrementelle als auch bahnbrechende Fortschritte herbeizuführen.
Ein jüngerer inkrementeller aber wichtiger Fortschritt ist die Einführung eines
neuen silikonbasierten Gap Fillers, der
sich besonders wirtschaftlich verarbeiten
lässt und zugleich eine hohe Wärmeleitfähigkeit von 2,5 W/mK bietet. Die neue Silikonformulierung kann problemlos dosiert werden,
härtet schnell bei Raumtemperatur aus und verläuft auch an vertikalen Montageflächen nicht.
Diese verbesserte Verarbeitbarkeit bringt Kostenvorteile mit sich, ohne die thermische Leistungsfähigkeit des Materials zu beeinträchtigen.
Eine weitere, durchaus bahnbrechende Silikontechnologie mit einer thermisch-radikalischen Aushärtungschemie (TRC) wird in verschiedene Produktgruppen Einzug halten und
den Konstruktionsspielraum für künftige Steuereinheiten, Sensoren, Beleuchtungs- und
Anzeigebaugruppen im Fahrzeugbau signifikant erweitern. Die von Dow Corning entwickelte Technologieplattform hat bereits zu einem
neuen Kleber geführt, der im Vergleich zu herkömmlichen, warmhärtenden platinkatalysierten Silikonklebersystemen nur die halbe Aushärtungszeit benötigt.
Bei einigen Anwendungen sind Kosteneinsparungen von bis zu 5 % möglich. Wenn man
in Betracht zieht, dass die von den Automobilherstellern avisierten Gesamteinsparungen typischerweise in einer Größenordnung von 0,5 %
liegen, kann dies weitreichende Auswirkungen
haben. So können Elektronikzulieferer ihre Kostensparziele bedeutend leichter erreichen.
Kleber auf Basis der neuen TRC-Chemie sorgen für zuverlässige Haftung auch zwischen
einer Vielzahl von Substraten, bei denen herkömmliche Silikonkleber teilweise an ihre
Grenzen stoßen. Details hierzu erfahren Sie in
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254
IAA Report
6 6 .
I N T E R N A T I O N A L E
A U T O M O B I L - A U S S T E L L U N G
MOBILITÄT VERBINDET
Bild: Alfred Vollmer
17. bis 27. September 2015, Frankfurt am Main
1
Zulieferer auf der IAA 2015
ADAS, automatisiertes Fahren, Connectivity, OLED, 48 V und vieles mehr
Die Endkunden konnten auf der IAA bei den Fahrzeugen 219 Weltpremieren bewundern, aber
die Redaktion hat sich primär bei den Zulieferern umgeschaut. Fahrerassistenz, (hoch)automatisiertes Fahren, Connectivity, Bedien- und Infotainmentsysteme sowie die zunehmende Elektrifizierung des Antriebsstrangs sowie der Nebenaggregate waren die Hauptthemen – und geAutor: Alfred Vollmer
nau darüber berichtet AUTOMOBIL-ELEKTRONIK in diesem Beitrag.
G
leich am ersten Pressetag der IAA verkündete Dr. Volkmar Denner, Vorsitzender der
Geschäftsführung der Robert Bosch GmbH:
„Das Auto wird elektrisch, automatisiert und vernetzt.“ Damit hat er die Haupttrends der IAA 2015 in
einem kompakten Satz charakterisiert, um dann
gleich die Neuigkeit zu verkünden, dass Bosch das
kalifornische Startup-Unternehmen Seeo gekauft hat
und daher „nun über wichtiges Know-how im Bereich neuartiger Festkörperzellen“ verfüge.
Diese Technologie ergänzt die bisherigen Entwicklungen des Unternehmens mit seinen japanischen
Partnern GS Yuasa und der Mitsubishi Corporation.
Bosch sieht das Potenzial, mit der Seeo-Technologie
bis zum Jahr 2020 Lithium-Ionen-Zellen für (H)EVs
zu fertigen, die bei halber Masse aktueller Batterien
nur noch ein Viertel des Volumens benötigen. Weitere Details zu dieser Technologie finden Sie online
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46
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
Technologiestudie
Autor
Alfred Vollmer
Redakteur
AUTOMOBILELEKTRONIK.
Die Technikstudie Audi E-Tron Quattro Concept (siehe Bild 1) soll einen Ausblick auf das erste GroßserienElekt-roauto der Marke geben, das 2018 auf den Markt
kommt. Sie basiert auf dem modularen Längsbaukasten der zweiten Generation, der bei Antrieb und
Package große Spielräume bietet. Das Design des SUV
orientiert sich in weiten Bereichen an den Bedürfnissen der Aerodynamik, und der cw-Wert von 0,25 dürfte im SUV-Segment ein Bestwert sein.
Der bis zu 370 kW starke Elektroantrieb mit drei
E-Maschinen erhält seine Energie aus im Boden des
Autos untergebrachten Lithium-Ionen-Batterien, die
über 500 km Reichweite ermöglichen sollen. Das Fahrzeug hat die Technologie für das pilotierte Fahren
genauso an Bord wie Matrix-Laserscheinwerfer und
OLEDs, die sowohl als „Signaturbeleuchtung“ im
unteren Bereich der Front als auch in Form eines gebogenen OLED-Displays im Cockpit verbaut sind.
www.automobil-elektronik.de
VERTRAUEN MUSS
MAN SICH VERDIENEN
Anderen Fahrern zu vertrauen, ist eine
Sache. Aber die Kontrolle an das eigene
Auto abzugeben erfordert eine ganz neue
Ebene des Vertrauens zwischen dem
Fahrer und seinem Fahrzeug. Die
Fahrerassistenzsysteme von ZF TRW bauen
schon heute das Vertrauen auf, das die
Akzeptanz autonomer Fahrzeuge von
morgen fördert.
2
Bild: Continental
KOGNITIVE SICHERHEITSSYSTEME
3
4
Bild: Continental
Bild: Valeo
Bild 1: Audi-Chef Prof. Rupert Stadler wartet auf den Besuch
der Kanzlerin. Das Konzeptfahrzeug nutzt Kameras statt
Außenspiegeln.
Bild 2: Im praktischen Fahrversuch kann der AußenspiegelErsatz beispielsweise so aussehen.
Bild 3: Diverse Zulieferer zeigten Systeme zur Rundumsicht
auf das Fahrzeug – auch mit wählbarer Perspektive wie im
neuen BMW 7er.
Bild 4: Bei der Einfahrt in eine Kreuzung beziehungsweise
Einmündung sowie auf einer steilen Kuppe beim Allradfahren
ist ein 180°-Vorausblick nützlich.
Die neue Sicht der Dinge
Außerdem ersetzen in der Audi-Studie kleine Kameras
die Außenspiegel – eine Technologie, die über die verbesserte Umströmung und Reduzierung der Windgeräusche hinaus weitere Vorteile bringt: Der tote Winkel der physischen Außenspiegel entfällt ebenso wie
die Sichtverdeckung nach schräg vorn. Die Anzeige
Eck-DATEN
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219 Fahrzeug-Weltpremieren auf der IAA 2015
Kamera/Display-Systeme statt Außenspiegel
Matrix-Licht im Opel Astra, Laser-Matrix-Licht im 7er BMW
Das ESC kann zentrale ECU-Funktionen für ADAS übernehmen
Elektrobit, Infineon und Nvidia mit gemeinsamer Plattform
für automatisiertes Fahren
IR-Kamera zur Fahrerüberwachung
Ganzheitliches HMI und ganzheitliche Connectivity
Selbstlernende Road-Database ist günster als Navi
Zahlreiche Lösungen für 48-V-Systeme
© ZF TRW 2015
5
6
erfolgt über separate Displays in den Türen. Audi zeigt
dies „als konkreten Ausblick auf den Serieneinsatz“.
Die Zulieferer Continental und Valeo stellten Technologiedemos zum Außenspiegel-Ersatz (Bild 2) aus.
Sowohl Bosch als auch Continental zeigten 3D-Surround-View-Systeme auf das Fahrzeug, bei denen sich
der OEM oder gar der Fahrer die Blickperspektive auf
das Fahrzeug selbst festlegen kann. Bei BMW war ein
solches System bereits im neuen 7er integriert.
Einfachere Varianten eines 360°-3D-Systems gab es
bei Valeo (Bild 4) zu sehen. Dieses System ist bereits
im Volkswagen Passat und im neuen Volvo XC90 vertreten, aber auch in vielen Modellen von Audi, BMW,
Citroën, Land Rover und Daimler zu finden.
Matrix- und LED-Licht
FT
d: Z
Bil
Bild 9: Das EBC 460 genannte „Premium-ESC“ von ZF
TRW dient auch als Integrationsplattform für erweiterte Chassis-Aktuatoren.
RW
Als erstes Fahrzeug seiner Klasse gibt es den neuen
Opel Astra optional auch mit LED-Matrixlicht – ein
Feature, das jetzt in den oberen Fahrzeugklassen bei
sehr vielen Modellen auf der Ausstattungsliste steht.
Valeo zeigte nicht nur ein klassisches Matrixlicht sondern auch ein neues Beleuchtungssystem, das Laserstrahlung mit herkömmlichem LED-Licht kombiniert.
Zusätzlich zum herkömmlichen LED-Licht, das die
Straße bis zu 300 m weit ausleuchtet, schalten sich bei
Beschleunigung des Fahrzeugs die Laserspots ein.
Konzipiert für höhere Fahrgeschwindigkeiten auf relativ geraden Strecken verdoppelt das laserbasierte Sys-
9
48
Bild: Alfred Vollmer
Bild: Valeo
IAA Report
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
Bild 5: Valeo zeigte in
Frankfurt ein LaserMatrixlicht.
Bild 6: Bosch-Chef Dr.
Volkmar Denner erläutert Bundeskanzlerin (und Physikerin)
Dr. Angela Merkel
technische Details zur
Batterietechnologie
von Seeo/Bosch.
Bild 7: Audi hat das
B-Muster seines zFAS
genannten zentralen
Fahrerassistems auf
die Größe eines Tablet-PCs geschrumpft.
Bild 8: Car-to-X-Kommunikation war auf
der Zulieferseite ein
großes Thema in
Frankfurt.
tem die Strecke, auf der Hindernisse sichtbar sind,
auf bis zu 600 m. Welcher Tier-1 das Laser-MatrixLicht im neuen 7er zulieferte, ließ BMW bisher nicht
verlauten; Valeo zumindest will die „erste Kombination aus Laser-/LED-Lichttechnologie Ende 2016 in
den Premium-Modellen eines der größten Kunden
Valeos auf den Markt“ bringen, und Matrix-LaserTechnologie ist bei diesem Tier-1 ab 2018 verfügbar.
ADAS und Automatisiertes Fahren
Das neuste ESC-System von ZF, EBC 460 (Bild 9),
arbeitet mit sechs Kolben sowie „einem der leistungsfähigsten Mikroprozessoren der Automobilindustrie“.
Es bietet die Möglichkeit, „deutlich mehr Software
zu integrieren“ und soll Ende des Jahres bei einem
europäischen OEM in Serie gehen. Dort werde das
ESC „die Steuerungsalgorithmen für eine fortschrittliche automatisierte Fahrfunktion umfassen“ und als
Integrationsplattform für erweiterte Chassis-Aktuatoren wie Kupplung, Hinterachslenkung, elektrische
Parkbremse und Antriebsstrang dienen.
Während Audi das erheblich verkleinerte B-Muster
des zFAS genannten zentralen Fahrerassistenzsystems (Bild 7) ausstellte, präsentierten Elektrobit (EB),
Infineon und Nvidia eine gemeinsam entwickelte
Plattform für automatisiertes Fahren. Die Lösung
besteht aus der Drive-PX-Plattform von Nvidia, auf
der EBs Autosar-4-kompatible Software-Suite EB
Tresos integriert wurde, die auf zwei Nvidia-TegraProzessoren und einem 32-Bit-Mikrocontroller des
Typs Aurix von Infineon läuft.
Aurix ist dabei für erweiterte Safety- und SecurityFunktionen zuständig, während die Nvidia-Plattform
die Entwicklung von Systemen erlaubt, die viele unterschiedliche HD-Kamera- und Sensordaten aufnehmen sowie verarbeiten können. EB Tresos integriert
nahtlos Linux- und Autosar-Anwendungen,
kann aber auch beim Monitoring und Redundancy-Management des Nvidia-Boards
mitarbeiten. Die Software ermöglicht die
Cross-Kommunikation über mehrere CPUs
mit einer sicheren und verlässlichen Ausführungsumgebung und unterstützt den höchsten Sicherheitslevel ASIL-D.
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Bild: Alfred Vollmer
Bild: Continental
IAA Report
8
ies
Bild 10: Kostal integrierte den 3D-Bildsensorchip Real3 in
ein Kamerasystem zur
Fahrerüberwachung.
olog
Bildpunkte erfasst. Für jeden Bildpunkt erkennt er
zeitgleich den Abstands- und den Helligkeitswert.
Aus dem Tiefenbild der Abstandsdaten und dem Amplitudenbild der Helligkeitswerte ermittelt das 3DKamerasystem nun 49 vorgegebene Punkte im Gesicht des Fahrers wie Augen,
Augenbrauen, Mund oder Nasenspitze.
Algorithmen errechnen hieraus, wie
aufmerksam der Fahrer ist. Erkennt das System beispielsweise Anzeichen für Müdigkeit
beim Fahrer, veranlasst es die 10
Bild
: Infi
neo
n Te
Kostal zeigte ein kamerabasiertes Fahrerassistenzsystem zur Erkennung, ob der Fahrer Anzeichen von
Müdigkeit (Sekundenschlaf) zeigt oder abgelenkt ist.
Schon 2018 könnten Autos mit dem 3D-Kamerasystem von Kostal vom Band laufen. Das optische System
ist 49 mal 29 mm2 groß und hinter demLenkrad im
Armaturenbrett integriert. Es erfasst die exakte Kopfposition und erkennt den Lidschlag selbst durch eine
Sonnenbrille hindurch. Die 3D-Infrarotkamera funktioniert auch bei wechselnden Lichtverhältnissen oder
Dunkelheit. Sie enthält den 3D-Bildsensorchip REAL3
(Bild 10) von Infineon, der mit 50 Hz gut 100.000
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Bild: Bosch
Bild: Johnson Controls
IAA Report
Bild: Preh
11
12
13
Gegenmaßnahmen. Zudem hilft das Wissen über die
exakte Kopfposition des Fahrers dabei, Navi-Infos im
Headup-Display exakt im Blickfeld des Fahrers einzuspiegeln, sodass sie sich nahtlos in das Straßenbild
vor ihm einpassen: Der Fahrer wird den Navigationspfeil somit immer vor sich an der gleichen Stelle auf
der Straße sehen – unabhängig davon, wie er seinen
Kopf hält. Monokulare 3D-Kameras auf Basis des
TOF-Chips (TOF: Time of Flight) Real3 lassen sich
am Ende ihres Fertigungsprozesses einfach und dauerhaft kalibrieren. Auch Denso und Delphi wollen
bald eine Fahrermüdigkeitserkennung auf Basis von
Gesichtserkennung auf den Markt bringen.
Eine solche Kamera ist auch ganz im Sinne eines
ganzheitlichen HMIs, wie es Continental-Vorstandsmitglied Helmut Matschi sieht: „Nicht nur der Fahrer
muss wissen, was das Fahrzeug macht, sondern auch
das Fahrzeug muss wissen, was der Fahrer macht.“
Auf dieser Basis ließe sich die Triggerschwelle von
Fahrerassistenzsystemen über das HMI steuern.
Bild 11: Johnson Controls realisierte eine
Batterie, die sich für
Start-Stopp-Steuergeräte eignet.
Bild 12: Preh stellte
erstmals dieses Batteriemanagement-System für 48 V aus.
Bild 13: Bosch will mit
intelligentem Thermomanagement die
Reichweite von EVs
um bis zu 25 %
erhöhen.
Bild 14: Faurecia gab seinem
neuen Cockpit-Demonstrator den Namen „First Inch“.
: Fa
ure
cia
50
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
Helmut Matschi sieht zudem den Trend zur „ganzheitlichen Connectivity“: „Schon 2017 werden mehr
Fahrzeuge mit Internet-Verbindung produziert als
ohne.“ Dies sei zudem wichtig, um einen elektronischen Horizont auch ohne Karte zu realisieren. Dabei
erzeugen Karten eine Road-Database in Form eines
CAD-Modells der Straße und lernen selbstständig
dazu. Diese Straßen-Datenbank kennt keine Straßennamen und kann nicht navigieren, kennt aber den
topografischen Straßenverlauf. „So können wir das
Navi vom E-Horizon entkoppeln und ein kostengünstigeres System anbieten“, erklärt Helmut Matschi.
Continental testet gerade entsprechende Konzeptfahrzeuge auf mehreren Kontinenten und hält einen
SOP in zwei bis drei Jahren für realistisch.
Nach Angaben von Jeff Owens, CTO bei Delphi,
kommt 2016 erstmals ein Fahrzeug mit V2X-Kommunikation auf den Markt, das auch einen automatisierten Fahrmodus bietet: „V2X ist der am schnellsten wachsende Automotivebereich – auch bei Delphi.“
Cockpit und Infotainment
Bild
14
Connectivity
Unternehmen wie Preh oder Faurecia (Bild 14) stellten
ihre Cockpitkonzepte aus, wobei Preh einen Schwerpunkt auf die haptische Feedback-Technologie legte,
die im Touchpad des Multimedia-Interface des neuen
Audi Q7 zum Einsatz kommt. Diese skalierbare Aktuatortechnologie (Bild 15) ermöglicht auch die Realisierung von Multifunktionsschaltern, deren Oberfläche sich ohne Fugen gestalten lässt, beispielsweise für
die Anwendung in Lenkrädern. So kann Preh in Verbindung mit einem entsprechenden Sound-Design
alle Bedienoberflächen im Fahrzeuginterieur nach
Kundenspezifikation identisch auslegen.
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Bild: Preh
IAA Report
Antriebsstrang: 12 V, 48 V
Um die CO2-Emissionen zu senken, arbeiten sowohl
Bosch als auch Denso auch an intelligenten Thermomanagement-Systemen (Bild 13). Koji Arima, der neue
President und CEO der Denso Corporation, erklärte,
dass Denso „das Zusammenspiel von Antriebssystem
und Klimaanlage optimieren“ wird – und zwar ohne
den Fahrkomfort zu beeinträchtigen.
Speziell für Start-Stopp-Systeme präsentierte Johnson Controls eine in Zusammenarbeit mit Toshiba
entwickelte 12-V-Lithium-Titanat-Batterie, die in erster Linie zur Aufnahme und Speicherung der regenerativen Bremsenergie dient und ab 2018 in Produktion
sein soll. Mit einer Batterielösung für einen 48-V-Microhybrid will das Unternehmen sogar schon 2017 in Serie
gehen. Delphis CTO Jeff Owens sieht in der 48-V-Technik immenses Potenzial: „48 V deckt 70 % der Funktionen eines Mildhybrids ab – bei 30 % der Kosten;
auch wir werden 48-V-Systeme im Programm haben.“
Bei Preh war neben der Hochvolt-BCU für den BMW
i3/i8 auch ein Batteriesteuerungssystem für 48 V (Bild
12) zu sehen. Nach Angaben von Michael Bischoff,
Geschäftsbereichsleiter E-Mobility, hat Preh bereits
einen ersten Serienauftrag für 48 V gewonnen. Mehr
über die 48-V-Systeme von Bosch und Continental
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15
Bild 15: Preh zeigte
seine aktive haptische Feedback-Technologie in diversen
Demonstratoren
sowie im „all-intouch“-Serien-MMI
des neuen Audi Q7.
Elektromobilität
Delphi, Leoni, Siemens und andere Zulieferer zeigten
HV-Verbindungs- und Antriebslösungen.Tesla stellte
ein Modell S mit Allradantrieb aus. Diverse OEMs wie
Thunder Power aus Taiwan hatten mit E-Fahrzeugen
ihr Debut, und zudem wurde die Marke Borgward wiederbelebt: mit einem (PHEV-)SUV Made in China. ■
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AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
51
Ludwigsburg Automatisiertes Fahren
Automatisiertes Fahren 2015
ADAS und HAF auf dem 19. Fachkongress Automobil-Elektronik in Ludwigsburg
Insgesamt sechs Vorträge zum Thema automatisiertes Fahren hielten die Referenten des 19.
Fachkongresses „Fortschritte in der Automobil-Elektronik“ in Ludwigsburg. Damit machte dieser Themenkomplex fast ein Drittel aller Vorträge aus. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK stellt einige
Autor: Alfred Vollmer
der wichtigsten Inhalte hochkomprimiert vor.
Über 600 Teilnehmer
besuchten den 19.
Fachkongress Automobil-Elektronik in
Ludwigsburg.
52
M
it seinem Vortrag „Hochautomatisiertes
Fahren – Chancen und Herausforderungen“ eröffnete Dr. Christoph Grote, Bereichsleiter Forschung, neue Technologien und Innovationen bei der BMW Group, den Themenblock zum
automatisierten Fahren. Gleich zu Beginn stellte er
fest, was ihm auf diesem Kongress so gut gefällt: „Auf
der einen Seite spüren wir hier in Ludwigsburg den
sportlichen Wettbewerb um die besseren Funktionen, und auf der anderen Seite geht es auch um den
kollaborativen Anteil der Automobilindustrie.“
Er ging dann auf diverse Verarbeitungsblöcke im
Regelkreis zwischen Sensoren und Bewegungssteuerung ein, wobei sich die OEMs bei jedem einzelnen
dieser Blöcke „gut überlegen“ sollten, ob sie sich über
diesen Block differenzieren wollen oder ob es nur ein
Commodity sein soll, denn über jeder Implementierung schwebe quasi die Frage „Kann ich es dem Kunden (als OEM-spezifischen Mehrwert) verkaufen?“
BMW sieht die vorausschauenden Sensoren übrigens
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
als „ähnlich wichtig wie die On-Board-Sensorik“ an.
Lidar ist für BMW „ein ganz wichtiger Sensor“, denn
„es gibt kaum einen Sensor, der ein so gutes Rohsignal liefert und dabei derart robust und präzise ist“.
Für ihn ist „Lidar per se eine Technologie, die man
hervorragend ins Auto integrieren kann und die nicht
teuer sein muss.“ Daher appellierte er an die Branche,
Lidar-Sensoren stärker zu industrialisieren.
Dr. Grote erklärte, dass gerade im Bereich Bildverarbeitung noch viel Arbeit vor uns liegt. Vor allem im
innerstädtischen Bereich gebe es noch viele Aufgaben
zu erledigen, die ein geübter Fahrer derzeit noch viel
besser beherrscht. „Wir haben einen riesigen Datenstrom ... und werden sehr viel mehr Objekt- und Featurefusion durchführen müssen“ – und zwar auch
mit Signalen von hochauflösenden Kameras sowie
von Lidar-Sensoren. Er forderte die Konferenzbesucher auf, gemeinsame Roadmaps zu definieren und
„nicht nur über die Hardware sondern auch über den
ganzen Stack“ nachzudenken.
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Ludwigsburg Automatisiertes Fahren
Stephan Stass (Bosch): „Subsysteme ... müssen
auf Basis ... einer fail-operational oder fail-degraded Systemarchitektur entwickelt werden.“
Klaus Meder (Bosch): „Man kann nicht generell
Consumer-Bauelemente für das Automobil ertüchtigen.“
Jean-François Tarabia (Valeo): „Eine redundante
360-Grad-Sensierung ist für das hochautomatisierte Fahren unbedingt notwendig.“
Bildverstehen
Laserscanner Scala
Damit lieferte er die Steilvorlage für den nächsten Vortrag, den Dr. Uwe Franke, Leiter der Arbeitsgruppe
„Bildverstehen“ bei Daimler, zum Thema „Bildverstehen als Grundlage autonomer Fahrfunktionen“ hielt.
Er stellte zunächst die Computer-Vision-Verfahren vor,
mit denen das hochautomatisierte Fahrzeug Bertha im
August 2013 seinen Weg durch belebte Städte und enge
Schwarzwalddörfer gefunden hat. Bei Berthas optischer
Sensorik machte Daimler unter anderem den Schritt
von Pixeln zu Stixeln. So wurden aus 500.000 3D-Punkten etwa 500 bis 1000 Stixel genannte Repräsentationen
einzelner Bildelemente, die das System unabhängig
mithilfe des 6D-Prinzips räumlich und in ihrem Bewegungsvektor weiterverfolgt. Er stellte aber auch fest,
dass sich „Lidar und Stereokamera am Ende des Tages
wunderbar ergänzen“ würden.
Eine Schlussfolgerung aus dem Projekt Bertha lautet für Dr. Franke folgendermaßen: „Wir waren sehr
gut im Messen, aber nicht im Verstehen.“ Daher sei
eine Intentionserkennung sehr wichtig, wenn beispielsweise eine ältere Dame am Zebrastreifen erst
nach dem Auto die Straße überqueren möchte. Außerdem müsse die Erkennung kleiner Objekte verbessert
werden. Aufgrund der Fortschritte im maschinellen
Lernen, würden sich die Kameras der nächsten Generation von Messsystemen zu Geräten enwickeln, die
Szenen wirklich verstehen.
Nach Rückfragen aus dem Auditorium erklärte Dr.
Franke, dass bei Daimler in den Fahrzeugen jenseits
der A-Klasse die Stereokamera bereits auf der Roadmap stehe. Auf eine Frage eines Intel-Mitarbeiters
antwortete er abschließend, dass es gelte, Millionen
Pixel pro Frame zu verarbeiten, und dafür sind sehr
hohe Rechenleistungen erforderlich: „Ich verspreche
Ihnen, wir erfinden Algorithmen, die diese Rechenleistung wirklich konsumieren kann.“
Jean-François Tarabia, Vorstand Forschung & Entwicklung und Produktmarketing bei Valeo informierte in seinem Vortrag „Lasertechnologien für die Umfelderkennung“ zunächst über diverse Themen im
Rahmen von ADAS, automatischem Parken sowie
HAF und stellte die einzelnen Sensorprinzipien vor,
ging aber auch auf kritische Übergabeszenarien ein.
Er betonte, dass eine redundante 360°-Sensierung für HAF
unbedingt notwendig ist.
„Der Laserscanner
Da aktuelle Laserscanner
ermöglicht eine höhere
von Velodyne, Sick und andeArt der Verifizierung“.
ren nicht Automotive-Grade
Dr. Hans-Gerd Krekels, ZF TRW.
sind, hat Valeo aus einer exklusiven Partnerschaft mit Ibeo
heraus den Lidar-Sensor Scala entwickelt, der 2017 in einem Audi als Weltpremiere auf
den Markt kommen wird. Anschließend stellte er
Scala vor und ging auch auf eine Kooperation mit
Mobileye im Bereich der Echtzeitverarbeitung mit
hochgradig neuralen Netzwerken ein.
www.automobil-elektronik.de
Ansätze für ADAS von morgen
Unter das Motto „Systeme und Architekturansätze
zukünftiger Fahrerassistenzsysteme“ stellte Dr.
Hans-Gerd Krekels, Director Active Safety Engineering bei ZF TRW, seinen Vortrag. Dabei erläuterte er,
wie ZF TRW sich dem Thema Funktionsarchitekturen näherte und welche Bedeutung die Sensordatenfusion hat. „Wir werden vermutlich den Fahrer
mit einer Kamera monitoren müssen“, stellte der in
diesem Zusammenhang fest, denn nur so wisse das
Sensorsystem, ob der Fahrer noch in der Loop ist.
„Auch wir glauben, dass der Laserscanner (beim
automatisierten Fahren) ins Fahrzeug kommt“, unter
anderem, weil damit „eine höhere Art der VerifizieAUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
53
Ludwigsburg Automatisiertes Fahren
Gregory Delagi (Texas Instruments):
„Plattformen entscheiden über Leben und Tod
einer Lösung.“
Dr. Stefan Ortmann (Volkswagen) zum Thema
(automatisches) Parken: „Das Thema Infrastruktur wird uns immer mehr beschäftigen.“
rung“ möglich ist. Allerdings sieht er den Laserscanner aus Kostengründen zumindest vorerst „nicht in
der breiten Masse“.
Im Bereich der Betriebssysteme für Safety-Anwendungen müsse sich die Branche auch nach Lösungen
aus anderen Branchen umschauen, denn die SafetyOS im Rahmen von Autosar/OSEK seien bei der Verwendung in Kombination mit Grafik-Prozessoren
nicht ideal. Spannend werde die Verbindung dieser
Betriebssysteme mit der Autosarwelt. Mit höheren
Automatisierungsgraden seien auch Redundanzen
erforderlich – auch auf der Aktuatorseite. Um den
Dr. Hans-Gerd Krekels (ZF TRW): „Wir werden
vermutlich den Fahrer mit einer Kamera monitoren müssen.“
geforderten Fail-Operational-Betrieb zu ermöglichen, sei sowohl eine Redundanz der Stromversorgung als auch auf Systemebene erforderlich.
Architektur für HAF
Welche „Auswirkungen auf die Fahrzeugarchitektur
durch automatisiertes Fahren“ sich ergeben, das
brachte Stephan Stass, Produktbereichsleiter Chassis Systems Control und Fahrerassistenzsysteme bei
Bosch, den über 600 Vortragsbesuchern näher. Wie
wichtig ADAS und HAF für Bosch sind, das zeigten
die Zahlen, denn 2016 werde Boschs Bereich Fah-
Architekturen und Halbleiter
Drei hochrangige Vertreter von Halbleiterherstellern waren in diesem
Jahr als Redner auf der Bühne in Ludwigsburg. Douglas L. Davis, Vice
President und General Manager der Internet of Things Group von Intel,
hielt eine bis in den letzten Showeffekt, zum Beispiel bei der Öffnung einer Autotüre per Gesichtserkennung, durchgeplante Rede zum Thema
„Technology Driving Change – An Architectural Perspective“, die natürlich simultan ins Deutsche übersetzt wurde. Den Inhalt dieser Präsentation
können wir hier nicht wiedergeben: man muss sie einfach erlebt haben.
Keine Showelemente aber dafür um so mehr Informationen enthielt der
Vortrag von Klaus Meder, President Automotive Electronics bei Bosch,
zum Thema „Halbleitermaterialien und Sensoren für zukünftige Fahrzeuganwendungen“. Im Mittelpunkt standen dabei die MEMS-Elemente,
aber zunächst berichtete er über vier Trends: Obwohl heute die Fahrzeuge bereits mindestens 40 ECUs, 50 bis 100 Mikroprozessoren und über
50 MEMS-Sensoren enthalten, prognostiziert er diesen Bauteilen ein signifikantes Wachstum – ermöglicht unter anderem durch den zweiten
Trend, die Miniaturisierung. Als Beispiel hierfür führte er den SMI 700 an,
den „mit Abstand kleinsten MEMS-Sensor auf dem Markt“. Als dritten
Trend stellt er fest, dass die Consumer-Elektronik Richtung Automotive
tendiert, aber er warnte auch: „Man kann nicht generell Consumer-Bauelemente für das Automobil ertüchtigen.“ Für nicht sicherheitsrelevante
Anwendungen wie Navigation oder Alarmanlage seien allerdings auch
der Transfer und ein Upgrade von CE-Sensoren möglich. Exakt das hat
Bosch beim Sechsachsen-MEMS-Baustein SMI 130 gemacht. Als vierten
Trend hat Klaus Meder „More than Moore“ für neue Applikationen aus-
54
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
gemacht. Ein Beispiel hier ist ein neues Fernlichtsystem, das mithilfe von
oszillierenden MEMS-Mikrospiegeln einen blauen Laserstrahl auf ein
Phosphorelement wirft, das ein „helles, sehr dynamisches Lichtmuster“
erzeugt. Die prinzipiellen Funktionalitäten eines solchen, im Rahmen
des Förderprojekts iLas gemeinsam mit dem KIT, Audi und Osram entwickelten Systems kennen wir vom Matrixlicht. Auch auf die Vorteile der
SiC-Technologie ging er ein. So ergaben (in einem Toyota-Flottenversuch
bestätigte) Simulationen, dass SiC-Halbleiter den Energieverbrauch in
EVs um 5 bis 8 % senken können. Die ersten Inverter mit SiC erwartet er
„2018 auf der Straße“, wobei „Siliziumkarbid-IGBTs den GaN-Halbleitern
das Wasser abgraben“ werden, weil SiC auch in den höheren Spannungslagen wunschgemäß funktioniert. In seiner Präsentation „Innovating to make Driving Safer, Greener and more Fun – for all Drivers“ beleuchtete Gregory Delagi, Senior Vice President & General Manager Embedded Processing bei Texas Instruments, die Automotive-Halbleiter
von einer anderen Seite. Nach einigen Infos über TIs Engagement in den
Bereichen Hf-CMOS und DLP für HUDs ging er unter anderem auf den
elektronischen Ersatz von Seitenspiegeln ein, durch den sich der Wirkungsgrad um 6 % erhöhen lässt. Zudem machte er auf die neuen Herausforderungen aufmerksam, indem er beispielsweise erwähnte, dass
die einzige Anforderung auf der Feature-Liste seiner Tochter für ihr neues Auto der Aux-Power-Port zum Laden des Smartphones war. Außerdem wies er mit den Worten „Plattformen entscheiden über Leben und
Tod einer Lösung“ eindeutig auf die große Bedeutung von Plattformen –
nicht nur für die Halbleiter – hin.
www.automobil-elektronik.de
Bilder: Anna McMaster
Ludwigsburg Automatisiertes Fahren
Dr. Christoph Grote (BMW): „Gemeinsame Roadmaps definieren und nicht nur über die Hardware
sondern auch über den ganzen Stack nachdenken!“
Dr. Uwe Franke (Daimler): „Lidar und Stereokamera (werden sich) am Ende des Tages wunderbar ergänzen.“
rerassistenz erstmals die Umsatzgrenze von 1 Milliarde Euro überschreiten.
Nach der Definition des (hoch)automatisierten Fahrens (Level 3 und 4) erläuterte er, dass beim automatisierten Fahren im Jahr 2020 der Level 3 gemeint sei.
Auch auf das Systemverhalten und das Rückfallverhalten auf eine sichere Ebene ging er ein, um dann
zusätzlich zu diversen Beispielen von Topologien und
Degradation-Levels zu erklären, welche Fehler eintreten können und welche Lösungsstrategien dafür
sinnvoll sind. Abhängig von rechtlichen Anforderungen, Sicherheitsanforderungen und OEM-spezifischen Präferenzen seien unterschiedliche Redundanz(eben)en erforderlich. In jedem Fall seien die
Architekturanforderungen an hoch- und vollautomatisiertes Fahren viel höher als an teilautomatisiertes
oder assistiertes Fahren. Sein Fazit: „Subsysteme und
Komponenten müssen auf Basis der Anforderungen
von einer fail-operational oder fail-degraded Systemarchitektur entwickelt werden.“
World Mobility
SUMMIT 2015
October 20-22, 2015, Munich
3
DAYS
2
PARALLEL
SESSIONS
Douglas L. Davis (Intel) referierte zum Thema
„Technology Driving Change – An Architectural
Perspective“.
Automatisches Parken
„Parken – Fahraufgabe der Vergangenheit“ konstatierte Dr. Stefan Ortmann, Abteilungsleiter Fahrerassistenzsysteme bei Volkswagen, bereits im Titel seines
Vortrags, den er mit den Worten „Parken an sich ist
ja nicht besonders attraktiv“ begann. „Das wesentliche Ziel der Weiterentwicklung der Parksysteme ist
die komplette Automatisierung des Parkens“, erläuterte Dr. Ortmann, um dann aufzuzeigen, wie die
„Fahraufgabe Parken“ für den Fahrer durch fernbedientes Parken, trainiertes Parken und den Parkhauspiloten schrittweise aus dem Alltag verschwinden
werde. „Das Thema Infrastruktur wird uns immer
mehr beschäftigen“, konstatierte er, um dann auch
einen Bogen zu den Onlinediensten zu spannen. Ziel
sei letztendlich ein Valet-Parking-System.
■
Autor
infoDIREKT
303ael1015
Alfred Vollmer
Redakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK.
TOPICS
Electric & Hybrid Technology
Battery Technology
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Connected & Autonomous Driving
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Ludwigsburg Infotainment/Connectivity
Connectivity und Infotainment 2015
Das vernetzte Fahrzeug auf dem 19. Fachkongress Automobil-Elektronik
Welche Konzepte haben OEMs und Zulieferer in den Bereichen Connectivity und Infotainment? Antworten
hierauf gaben die Referenten auf dem 19. Fachkongress „Fortschritte in der Automobil-Elektronik in LudwigsAutor: Alfred Vollmer
burg“. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK stellt die Vorträge in hochkomprimierter Form vor. I
n seinem Vortrag „Audi connect – Zukunft vernetzter Mobilität“ bot Markus Keith, Leiter Entwicklung
Bedienung/Anzeige/Audi Connect bei Audi, einen
Einblick und einen Ausblick auf die Aktivitäten bei Audi.
Kein Fahrzeug solle mehr die Werkshalle ohne Connectivity verlassen, denn durch die Car-to-X-Dienste und
die Schwarmintelligenzdienste ergebe sich ein echter
Mehrwert, beispielsweise bei
ACC und Lichtsteuerung. Weil
Autofahrer gewöhnen
auch die Anbindung an die
sich an die Systeme – so
Verkehrs-Infrastruktur sehr
wichtig sei, forderte er die
wie damals bei der EinAnwesenden auf, bei jeder
führung der EC-Karte.
möglichen Gelegenheit auf die
Dörte Eimers-Klose, Bosch.
Betreiber von Verkehrsleitsystemen und die Kommunen
einzuwirken, entsprechende Schnittstellen für C2IAnwendungen zur Verfügung zu stellen.
bei der Einführung der EC-Karte. Ein wesentlicher
Teil ihrer Präsentation widmete sich dem Thema Security im Safety-Umfeld, wobei unter anderem auch die
Frage „Wie machen wir Functional Safety in der
Cloud?“ aufkam.
Dynamische Dienste
Andreas Hecht, Vice President & General Manager
Automotive bei Inrix, erklärte in seinem Vortrag „Connected Cars und Smart Cities: Datengestützte Vernetzung von Autos und Städten“, wie aktuelle Connectivity- und Location-Technologie „eine Zeit einläutet, in der das Internet des Automobils die Entwicklung neuer personalisierter dynamischer Dienste im vernetzten Auto ermöglicht und die schnellere
Verfügbarkeit dieser Dienste sowohl in Neuwagen als
auch in vorhandenen Fahrzeugen ermöglicht“.
Connectivity und Infotainment
Big Data
„Big Data – die etwas andere Antriebskraft des Autos von
Morgen“ titulierte Dörte Eimers-Klose, Executive Vice
President Engineering bei Bosch Car Multimedia ihren
Vortrag, in dem sie zunächst einmal erklärte, welche
Bedeutung Big Data für die Automobilbranche hat und
welches Potenzial es bietet. Um Vertrauen bei den Autofahrern in punkto Big Data zu gewinnen seien Zeit und
entsprechende Sicherheitsmaßnahmen erforderlich; dann
gewöhnten sie sich schon an die Systeme – so wie damals
56
Automobil Elektronik 09-10/2015
Vertreter der drei OEMs Ford, Volvo und Audi erläuterten, wie sich die aktuellen Trends in den Bereichen
Connectivity und Infotainment in ihren neuen Fahrzeugmodellen niedergeschlagen haben. So berichtete John Schneider, globaler Leiter Infotainment bei
Ford, über „Sync: Globale Connectivity im Wandel“.
Dabei betonte er, dass schon Sync I (damals auf Basis
von Microsoft Auto) so ausgelegt war, dass Upgrades
möglich waren. In seinen Ausführungen erläuterte
er, wie stark Ford beim Design von Sync III (jetzt auf
www.automobil-elektronik.de
Ludwigsburg Infotainment/Connectivity
Markus Keith (Audi): „Durch die Car-to-X-Dienste
und die Schwarmintelligenzdienste ergibt sich
ein echter Mehrwert, beispielsweise bei ACC.“
Johann Hiebl (Continental) zum Thema Security:
„Es wird ein ständiger Kampf sein, ähnlich wie
mit Wegfahrsperren und Autodieben.“
Christof Kellerwessel (E/E-Leiter bei Ford, links) und Dr. Peter
Steiner (Geschäftsführer Audi Electronics Venture, rechts) moderierten jeweils einen Tag und bauten dabei so manche Brücke.
Michael Zeyn (Audi): „Wir werden nicht
den Weg über die Beibehaltung des
Drehdrückstellers gehen.“
Bilder: Anna McMaster
Peter Kohlschmidt (Technisat) empfiehlt, Software in „handhabbare
Stücke“ zu unterteilen.
John Schneider (Ford): „Schon Sync I war so ausgelegt, dass Upgrades möglich waren; auch bei
Sync III besteht diese Möglichkeit.“
Dr. Thomas M. Müller (Volvo): „Wir wollten
(beim XC90) ganz bewusst keine softwareemulierten Taster und Schalter.“
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Dörte Eimers-Klose (Bosch) setzte einen Schwerpunkt auf Security und fragte: „Wie machen wir
Functional Safety in der Cloud?“
Andreas Hecht (Inrix): „Das Internet des Automobils (ermöglicht) die Entwicklung neuer
personalisierter dynamischer Dienste.“
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
57
Ludwigsburg Infotainment/Connectivity
Basis von QNX ) den Kundenwunsch in den Mittelpunkt des Designprozesses stellte.
Intuitive Bedienung
Dr. Thomas M. Müller, Vice President E/E & E-Propulsion bei Volvo Cars, beleuchtete die Methode, mit
der Volvo das HMI für den XC90 entwickelte, und
stellte die Ergebnisse vor. So
wollte Volvo „keine softwareemulierten Taster und SchalSecurity ist ein ganz
ter“; als Resultat gibt es im Cenwichtiges Thema
terstack des XC90 nur acht
für uns.
Schalter, von denen drei gesetzlich vorgeschrieben sind. Volvo
Johann Hiebl, Continental.
ging es darum, das Bedienkonzept so intuitiv wie nur irgend
möglich zu gestalten. Hierfür kommt unter anderem
eine Multi-Touch-Gestenkontrolle zum Einsatz.
Abschied vom Drehdrücksteller
„Das neue Audi MMI – Intelligent und flexibel auf
dem Weg in die Zukunft“ titulierte Michael Zeyn,
Leiter Entwicklung Bedienkonzepte bei Audi, seinen
Vortrag, in dem es zu großen Teilen um das virtuelle Cockpit ging, das zuerst im neuen TT und jetzt
auch im neuen Q7 zum Einsatz kommt. Das neue
Touch-Bedienteil im Q7, das Preh zuliefert, bezeich-
nete er als „Masterpiece der Mechatronik“, aber
obwohl Audi die Menüs dynamisch gestaltet habe,
gelte immer noch folgendes: „Das beste Menü ist
immer noch das, das Sie gar nicht brauchen.“ Wichtig sei die kontextsensitive Bedienung im Rahmen
der MMI-Suche. Wenn man beispielsweise im Navi
„Lud Nest“ eingibt, schlägt das neue Audi-System
„Ludwigsburg Nestor-Hotel“ vor, also das Hotel
neben dem Kongresszentrum, während Google Maps
bei der gleichen Eingabe zu diversen Standorten von
Nestle rund um diesen Ort führe. Audi werde „kompromisslos in die Touch-Welt gehen“: „Wir werden
nicht den Weg über die Beibehaltung des Drehdrückstellers gehen, sondern wir sagen: So wenig Klicks
wie möglich und eine optimal auf Touch ausgerichtete Bedienoberfläche.“
Connectivity/Infotainment bei Zulieferern
Wie „Systemintegration im Zeichen der Modularisierung“ möglich wird, das beschrieb TechnisatGeschäftsführer Peter Kohlschmidt in seiner Präsentation. Er umriss die Herausforderungen, die dadurch
entstehen, dass zum Beispiel Volkswagen in seinem
MIB alle 14 Tage neue Software-Versionen für alle 46
Varianten ausgibt, während für bestimmte Bauelemente teilweise 26 Wochen Lieferzeit besteht. Sein
Rezept für die erfolgreiche Arbeit besteht darin, die
Elektromobilität in Ludwigsburg 2015
Unter das Motto „Die Zukunft wird
elektrisch“ stellte Dr. Karsten Michels, Leiter R&D E-Car Powertrain
Systems bei Siemens, seinen Vortrag, zu dessen Beginn er zunächst die Frage erörterte, ob sich
die geforderten Umweltziele
durch die Verbesserung von Verbrennungsmotoren überhaupt erreichen lassen. Anschließend zeigte er Optimierungsmöglichkeiten
des Antriebsstrangs auf, diskutierte Grenzen beziehungsweise
Möglichkeiten und zeigte die
neusten Entwicklungen auf. Für
die Anwendung im Pkw gilt, dass
die Komponenten klein und kompakt bei hoher Leistungsdichte
sein müssen. Gleichzeitig sollen
sie den hohen Anforderungen bezüglich der Qualität und der Fertigungsprozesse und letztendlich
dem Preis genügen. Bei den Elektromotoren könnten verschiedene
Arten wie Asynchronmaschinen
(ASM) oder Permanenterregte
Synchronmaschinen (PSM) zum
58
Einsatz kommen, was wiederum
einen großen Einfluss auf den Inverter hat. „Performance und Kosten des Inverters werden maßgeblich vom Power-Modul geprägt“,
erklärte Dr. Michels. Hier gelte es,
unter Berücksichtigung unterschiedlicher Systemauslegungen
sowohl ein geeignetes Modul auszuwählen als auch ein Gate-Ansteuerungskonzept umzusetzen,
das den bestmöglichen Wirkungsgrad ermöglicht. „Aufbauend auf
den Einzelkomponenten Inverter,
Elektromotor und Getriebe entstehen derzeit hochintegrierte
Systeme durch mechanische sowie funktionelle Integration, die
im Vergleich zu den Einzelkomponenten entscheidende Vorteile
aufweisen“, führte Dr. Michels
weiter aus. „Die ganzheitliche Betrachtung aller interagierenden
Teilsysteme ist unumgänglich, da
die Auslegung der einzelnen Komponenten nur dann zu einem Gesamtoptimum führen kann, wenn
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
Dr. Karsten Michels (Siemens):
„Die ganzheitliche Betrachtung ...
ist unumgänglich.“
Dr. Rupert Stützle (Ubitricity): „Die
größte Herausforderung liegt in
den Kosten für Aufbau und Betrieb.“
das System betrachtet wird. Dies
gilt auch insbesondere bei den
Anforderungen an die Funktionale
Sicherheit.“ Die Aufgabe bestehe
somit darin, das komplexe System
aus Inverter, Elektromotor und
Getriebe gemäß allen Anforderungen im Hinblick auf die geforderten Leistungsdaten, dem damit
verbundenen Strombedarf, der
verfügbaren Systemspannung
und vieles mehr so aufeinander
abzustimmen, dass sich eine optimale, kundenspezifische Lösung
aus Leistungsdichte, Kosten und
Effizienz einstellt.
„Ladeinfrastruktur: Status, Bedarf,
Lösungen“ titulierte Dr. Rupert
Stützle, Technischer Geschäftsfüh-
www.automobil-elektronik.de
Ludwigsburg Infotainment/Connectivity
Software in „handhabbare Stücke“ zu unterteilen. „Damit kann
der OEM wesentlich einfacher auf Technologietrends reagieren,
weil ... partielle Freigaben möglich sind.“
nach draußen und im Backend“, betonte Johann Hiebl. „Es wird
ein ständiger Kampf sein, ähnlich wie mit Wegfahrsperren und
Autodieben, aber wir müssen immer dabei sein, die besten Lösungen aus allen Industrien für uns heranzuziehen.“
■
Linux, HTML5 und Security
rer bei Ubitricity, seinen Vortrag. Er
erläuterte anhand der verschiedenen
Anwendungsfälle, wie sich der Bedarf
an Ladeinfrastruktur konkretisieren
lässt und schätzte ihn auf Basis einer
Modellrechnung ab, um anschließend die verschiedenen Ansätze, diesen Bedarf zu decken, anhand verschiedener Kriterien zu vergleichen:
Abdeckung, Benutzerfreundlichkeit
und Funktionalität sowie Kosten für
Aufbau und Betrieb. Dabei bezog er
auch neuere Modelle wie die aktuell
stark wachsenden Schnellladelösungen oder Mobile-Metering mit ein.
Die größte Herausforderung sieht er
dabei in den Kosten für Aufbau und
Betrieb. Außerhalb der eigenen Garage sei mittelfristig eine Abrechnung
zwingend notwendig. Außerdem benötigten Dienstwagen, insbesondere
PHEVs, eine elektrische Tankkarte,
und durch die energiewirtschaftliche
Integration des Fahrzeug bestünde
Potenzial für zukünftiges Dienstleistungsgeschäft.
Autor
Alfred Vollmer
Redakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK.
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Johann Hiebl, Executive Vice President Interior Division, Infotainment & Connectivity bei Continental , stellte die „Open
Infotainment Plattform: Flexible Basis für zukünftige Anforderungen“ vor. Er erklärte den Aufbau und die Funktionsweise der
OIP und stellte folgendes fest: „Durch Linux ist es möglich, im
Wettbewerb um Softwarelösungen ein größeres Potenzial zu
haben als mit rein proprietären Automotive-Lösungen. HTML5
sei dabei ein Tool, um viele Dinge mit einzubinden. Im Rahmen
von ADAS gehe es darum, nicht
nur auf den Fahrer zu reagieren
sondern ihn auch besser zu verstehen, beispielsweise über eine
Innenraumkamera oder physiologische Sensoren.
Auch dem Thema Datensicherheit widmete er sich: „Security
ist ein ganz wichtiges Thema für
uns, und wir glauben auch, dass
dies in mehreren Schichten passieren muss: auf SteuergeräteEbene, auf Sub-Bus-Ebene, an
der Schnittstelle vom Fahrzeug
Software Safety
Safety in Multicore-Systemen
Statische Codeanalyse für ISO-26262-Konformität
Um sichere Software gemäß ISO 26262 zu entwickeln, ist auch eine statische Analyse des
Quelltexts der Komponenten auf Fehler und gefährliche Code-Konstrukte erforderlich. Rein
generisch arbeitende Tools, die keine Kenntnisse über den Prozessor, das Speicherlayout und
die Aufteilung der Komponenten auf die Kerne haben, detektieren allerdings einige Probleme
nicht, die bei der Verwendung von Multicore-Prozessoren auftreten können. Autor: Jan Schlemminger
D
der GTM-IP, ARM-Cortex oder der XC800Architektur. Stammen die für die Architekturen benötigten Softwareentwicklungswerkzeuge zusätzlich von unterschiedlichen Anbietern, entstehen weitere Abhängigkeiten – und zwar sowohl
technischer als auch finanzieller Natur.
Insbesondere die Langzeitverfügbarkeit
ist nicht gegeben, da jeder Versionssprung
eine erneute Kompatibilitätsprüfung seitens der Anbieter in der verwendeten
Werkzeugkombination erfordern würde.
Dies ist in der Praxis durch die große
Anzahl an Kombinationsmöglichkeiten
nicht umsetzbar.
Um diese Herausforderungen zu meistern, sollte ein zertifiziertes Softwareentwicklungswerkzeug wie die TaskingProduktreihe mit einheitlichem Ansatz
gewählt werden. Das bedeutet im Falle
eines Compilers konkret, dass für sämtliche innerhalb des Prozessors verwendeten Architekturen die gleichen Schlüsselwörter, die gleiche Linker-Syntax, die
gleiche IDE und der gleiche
Debugger zum Einsatz
kommen sollten, wobei das
Ergebnis in einer gemeinsamen Binärdatei zusammengefasst wird. Dies hat
neben einer Zertifizierung
der kompletten Entwicklungsumgebung den unmittelbaren Vorteil, dass
eine Komplettlösung meist
günstiger ist und Entwickler sich nur einmalig einarbeiten müssen. Weiterhin
können im Falle von Tasking auf diesem Wege mit
Features wie MISR A-Coder CERT-C-Support sowie Proven-in-Use-ErfahBeispiel für das Linkerkonzept des Tricore-VX-Toolsets
rungen in Compiler für
von Tasking.
Bilder: Altium/Tasking
ie A nzahl der Steuergeräte
sowie die benötigte Rechenleistung im Fahrzeug nimmt durch
die steigende Anzahl an Elektronik im
Fahrzeug weiter zu. Stand der Technik ist
daher der Einsatz von Multicore-Prozessoren. Damit lässt sich je nach Einsatzgebiet entweder durch Konsolidierung
die Anzahl der Steuergeräte verringern
oder zusätzliche Rechenleistung bereitstellen, beispielsweise für ADAS-Funktionen. Damit einher geht jedoch eine
höhere Komplexität im Bereich funktionale Sicherheit sowie die vollständige
Unterstützung seitens der verwendeten
Entwicklungswerkzeuge.
Insbesondere die Tatsache, dass oft eine
heterogene Multicore-Architektur, also
unterschiedliche Prozessorarchitekturen
auf einem Chip, zum Einsatz kommen,
stellt Entwickler vor neue Herausforderungen. Beispielsweise enthält Infineons
Aurix neben den Tricore-Kernen je nach
Variante zusätzlich Kerne basierend auf
60
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
Architekturen einfließen, die neu auf dem
Markt sind oder die nur wenige Kunden
als Spezialcore nutzen.
Softwarepartitionierung
Ein viel behandeltes Thema ist die sichere
Aufteilung der Softwarekomponenten auf
die Prozessorkerne. Dies setzt voraus, dass
bereits vor der Ausführung eine Zuordnung auf die Speicherbereiche mittels
Compiler oder Linker erfolgt. Im Gegensatz zu Singlecore-Architekturen besteht
die Herausforderung in der Tatsache, dass
beispielsweise im Falle des Aurix-Prozessors von Infineon je nach Speichertyp auch
unterschiedliche Möglichkeiten bestehen.
Eine Softwarekomponente lässt sich
gemeinsam genutztem Speicher zuordnen.
Alle Cores können daher auf die Komponente zugreifen. Erhält die Softwarekomponente allerdings eine Zuordnung zu
lokalem Speicher auf einem Core, dann
lässt sich dieser entweder ebenfalls im
Sharing-Betrieb von allen Kernen verwenden; im Private-Betrieb hat nur der lokale
Core Zugriff, und im Clone-Betrieb legt
das System jeweils eine lokale Kopie an
und verwendet diese.
Durch diese Komplexität ist eine umfassende Unterstützung seitens der Entwicklungsumgebung notwendig. Mit der Tasking-Toolchain kann diese Zuordnung
sowohl durch Schlüsselwörter innerhalb
des Quellcodes erfolgen als auch nachträglich durch den Linker. Die nachträgliche
Zuordnung ist insbesondere für Softwarekomponenten wichtig, die sich durch
eine Zertifizierung oder mangels Quellcode nicht verändern lassen. Trotz der Aufteilung auf verschiedene Prozessorkerne
und Architekturen kann man im Sinne
einer einheitlichen Entwicklungsumgebung weiterhin eine gemeinsame Binärdatei für das komplette System erzeugen.
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Software Safety
Eck-DATEN
Bei Functional-Safety-Analysen auf Multicore-Systemen stoßen traditionelle statische Analysetools an ihre Grenzen. Tasking bietet eine Lösung, die auf der statischen Analyse von Objektcode basiert, um den Code bereits vor der Ausführung auf Rückwirkungsfreiheit zu überprüfen. Da das Entwicklungswerkzeug detaillierte Kenntnis über die Prozessoren, Busse, Speicher, verwendete Variablen und den Datenfluss besitzt, ist es möglich, fehlerhafte Speicherzugriffe innerhalb des kompletten Adressraums festzustellen, auch auf Multicore-Systemen.
Functional Safety
auf Multicore-Systemen
Die Firmware eines Steuergerätes besteht
aus einer Vielzahl einzelner Softwarekomponenten, die jeweils in ASIL (Automotive
Safety Integrity Level) genannte Sicherheitsstufen eingeteilt sind. Der im Kraftfahrzeug übliche Standard ISO 26262
(„Road Vehicles – Functional Safety“) erfordert „Freedom of Interference“, also eine
Rückwirkungsfreiheit zwischen den Softwarekomponenten. Andernfalls könnte ein
Fehlverhalten einer als nicht sicherheitskritisch eingestuften QM-Komponente auf
sicherheitskritische ASIL-Komponenten
Einfluss nehmen. Dieser Beweis erfordert
bereits auf einem klassischen SinglecoreProzessor weitreichende Analysen und
Tests. Wenn bereits vor der Ausführung auf
potenzielle Verletzungen der Rückwirkungsfreiheit ein Test möglich ist, verringert sich der spätere Aufwand, sodass sich
Fehler bereits im Vorfeld beheben lassen.
Ein Multicore-Prozessor wie Aurix verfügt je nach Modell über bis zu fünf Cores
im gleichen Adressraum. Mithilfe der MPU
(Memory Protection Unit) ist es hardwareseitig möglich, zur Laufzeit Speicherzugriffe zu überwachen und eine Fehlerbehandlung auszulösen. Weiterhin bietet
auch eine Implementierung gemäß dem
Autosar-Standard bereits einen Ansatz,
um Rückwirkungsfreiheit zu gewährleisten. Die technisch begrenzte Anzahl an
MPU-Bereichen und insbesondere die Tatsache, dass Fehler erst zur Laufzeit und
damit möglicherweise erst nach Auslieferung entdeckt und behandelt werden, disqualifizieren diese Methode jedoch als
alleinigen Ansatz.
Der gängige Ansatz einer statischen
Analyse besteht darin, den Quelltext der
Komponenten auf Fehler und gefährliche
Code-Konstrukte zu überprüfen, die der
www.automobil-elektronik.de
Compiler nicht erkennt oder anmerkt.
Marktübliche Werkzeuge arbeiten überwiegend generisch ohne Kenntnisse über
den Prozessor, das Speicherlayout und die
Aufteilung der Komponenten auf die Kerne. Daher detektieren sie einige Probleme
nicht, die durch die Verwendung von Multicore-Prozessoren auftreten können.
Speicher, verwendete Variablen und den
Datenfluss besitzt, ist es möglich, fehlerhafte Speicherzugriffe innerhalb des kompletten Adressraums festzustellen. Damit
lassen sich bestehende Softwarekomponenten aber auch komplette Systeme,
sowohl Single- als auch Multicore, auf
potenzielle Verletzungen der Rückwirkungsfreiheit testen. Der Nutzer kann festlegen, welche Zugriffe innerhalb der Komponenten erlaubt oder verboten sind, dass
beispielsweise eine ASIL-3-Komponente
Daten einer Komponente mit ASIL-4-Level zwar lesen aber nicht schreiben darf.
Dies verhindert, dass Softwarekomponenten gemäß einer höheren ASIL-Einstufung
verifiziert werden müssen und verringert
den Testaufwand sowie die Kosten für eine
ISO-26262-Zertifizierung. (av)
■
Autor
Statische Analyse
Tasking bietet eine Lösung, die auf der statischen Analyse von Objektcode basiert,
um den Code bereits vor der Ausführung
auf Rückwirkungsfreiheit zu überprüfen.
Da das Entwicklungswerkzeug detaillierte Kenntnis über die Prozessoren, Busse,
Jan Schlemminger
Field Application Engineer
bei Altium Europe.
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349ael1015
TriCore • PowerArchitecture
RH850 • XC2000/XE166
Cortex M/R/A • ARM7/9/11
H IG
HS
RO
F LE
BU
XIB
PE
ED
ST
LE
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
61
Neue Produkte
Messmodul mit Lemo-2B-Steckern
Erkennt TEDS-Sensoren
nungen von ±0,01 V bis ±50 V
ab. Jeder Eingang hat seine eigene einstellbare Sensorversorgung bis ±15 V mit bis zu ±45
mA. Die Messdatenausgabe erfolgt per Ethernet beziehungsweise auf den CAN-Bus. Das Modul hat ein 75 × 119 × 185 mm3
(B × H × T) großes, eloxiertes
Aluminiumgehäuse gemäß
Schutzart IP54. Es arbeitet im Temperaturbereich von -40 bis +85 °C.
Zur Spannungsversorgung dienen 9
bis 36 VDC. Alle Messeingänge, Ethernet/
CAN und die Modulversorgung sind vollständig galvanisch getrennt.
Ipetr
onik
manuell eingeben muss,
kanalspezifische Einstellungen wie Modus, Filter,
Speisung, Abtastrate und
Ähnliches erfolgen über
die Messdaten-Erfassungs-Software IPEmotion. Beim Sx-STG handelt
es sich um ein schnelles
Modul mit Sensorversorgung für Anwendungen
im Fahrzeuginnenraum.
Das Modul unterstützt je
Messeingang drei unterschiedliche Signale: Spannung, ICP- (Integrated Circuit Piezoelectric) sowie DMS-Sensoren. Die acht Analogeingänge decken Messbereiche mit Span-
Bild:
Um schnell auf veränderte Aufgabenstellungen
in der Messtechnik reagieren zu können, unterstützt Ipetronik mit der Lemo -2B-Version seines
Multifunktionsmodul Sx-STG die Verwendung
von TEDS-Sensoren (Tansducer Electronic Data
Sheet). Dieser unter IEEE-1451.4 definierte Plugand-Measure-Standard enthält unter anderem
Informationen über die Identifikationsnummern des Sensors, die Kalibrierung und den
Hersteller. Er ermöglicht so die flexible fehlerfreie Anpassung des Moduls an neue Sensorparameter. Das Sx-STG erkennt beispielsweise IEEE-1451.4 Class-2-Sensoren (Mehrdraht-Verbindungen, zum Beispiel als Brückensensoren)
beim Aufstecken automatisch und liest die sensorspezifischen Daten über die TEDS -Verbindung aus. Für den Anwender hat das den Vorteil, dass er die Skalierungsdaten nicht mehr
infoDIREKT
374ael1015
IC zur Konditionierung von Sensorsignalen
Renesas hat mit dem R-Car T2 genannten SoC eine Speziallösung für
Kameranetzwerke im Fahrzeug entwickelt, die mit Ethernet AVB arbeiten. In Anwendungen wie
Infotainment, Instrumentencluster und ADAS ermöglicht das IC die Anlieferung
hochaufgelöster Videokamerasignale in Echtzeit. Ein
H.264 mit „ultraniedriger
Latenzzeit“, so Renesas, ist
bereits auf dem Chip integriert, und die Leistungsaufnahme beträgt typischerweise 40 mW. Die
ersten Muster sind jetzt lieferbar, während die Massenproduktion im
Dezember 2016 beginnen soll.
Zur Konditionierung von Sensorsignalen, die von resistiven Voll- und Halbbrücken oder von Temperatursensoren (intern oder extern) mit analogem
Ausgang stammen, hat ZMDI das
ZSSC4151 genannte SSC (Sensor Signal Conditioner) auf den Markt gebracht. Ein Verpolungsschutz für
Spannungen von ±40 V ist in diesem
gemäß AEC-Q100 qualifizierten IC bereits eingebaut, und bis zu ±100 mA
besteht auch Latchup-Immunität. Es arbeitet im Temperaturbereich von
-40 bis +150 °C mit einer Genauigkeit von ±0,5 % und einer Ausgangsauflösung von 12 Bit. Die Antwortzeit auf 100 % beträgt 1,1 ms.
infoDIREKT
infoDIREKT
372ael1015
Bild: ZMDI
Genauigkeit ±0,5 %
In Echtzeit
Bild: Renesas
SoC zur Ethernet-AVB-Übertragung
364ael1015
Verbesserte Version
Ricoh hat mit dem R1272 einen Automotive-qualifizierten Abwärtswandler
vorgestellt, der von Manica lieferbar ist. Der Eingangsspannungsbereich
reicht bis 34 V, während sich die Ausgangsspannung zwischen 0,7 V und
5,3 V justieren lässt. Für den Betrieb des
DC/DC-Controllers R1272 ist zusätzlich
ein externer Highside- sowie ein externer Lowside-NMOS-Transistor erforderlich. Die gesamte Schaltung ist damit in
der Lage, Ausgangsströme bis 20 A zu
erzeugen. Die Oszillatorfrequenz ist dabei im Bereich von 250 kHz bis 1 MHz
mithilfe eines externen Widerstands
einstellbar und lässt sich mit einem externen Taktsignal synchronisieren,
wenn mehrere DC/DC-Wandler in der Stromversorgung zum Einsatz kommen. Mithilfe einer externen R-C-Kombination lässt sich eine Phasenkompensation durchführen. Um den Wirkungsgrad des Wandlers auch unter
geringer Last zu optimieren, kann der Baustein von der PWM- auf die VFMBetriebsart umschalten; es lässt sich aber auch der PWM-Mode fixieren.
Yokogawa präsentiert eine verbesserte Version der fünften Generation der
Serie WT300. Die neuen Modelle weisen eine höhere Genauigkeit, neue
Messfunktionen und das Modbus/TCP-Protokoll auf, womit die Kommunikation zu SPS und die Integration in die Produktionslinien gewährleistet
wird. Die neue WT300E-Modellreihe hat eine Basisgenauigkeit von
±0,15 % (±0,1 % vom Leistungswert, ± 0,05 % vom EffektivwertMessbereich) für die Wirkleistung
in allen Messbereichen. Die Leistungsbandbreite beginnt bei DC
und erstreckt sich von 0,1 Hz bis
100 kHz. Zusätzlich wurde auch
der Einfluss des Leistungsfaktors
um Faktor zwei gegenüber den
Vorgängermodellen verbessert (±0,1 % von der Scheinleistung S). Dabei
deckt die WT300E-Serie einen Effektivstrom-Messbereich von wenigen
Milliampere bis 40 A ab.
infoDIREKT
infoDIREKT
62
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
365ael1015
Bild: Yokogawa
Leistungsmessgerät
Für Synchronbetrieb
Bild: Manica
Abwärts-DC/DC-Controller
370ael1015
www.automobil-elektronik.de
Automotive-Steckverbinder
Bild: Molex
Kompakter Ersatz für 150 mm
Molex stellt das abgedichtete 1,20-mm-Steckersystem MXP120 im
4,00-mm-Raster für den Einsatz in rauer Umgebung vor. Für nicht sicherheitsrelevante Anwendungen im Antriebsstrang und in der Karosserieelektronik steht das abgedichtete
Steckersystem MXP120 in einem
schwarzen Gehäuse zur Verfügung,
Stecker und Buchsen für sicherheitsrelevante Anwendungen haben ein auffälliges gelbes Gehäuse.
Neben 1x3-, 1x4- und 1x6-poligen
Ausführungen gibt es auch eine
kleine 1x2-polige Version, die den ergonomischen Anforderungen der
USCAR-25 entspricht, speziell in Bezug auf die CPA-Schiebefläche. Pkwund Nutzfahrzeughersteller können die MPX120-Stecker als Ersatz für
150-mm-Kontakte in platzkritischen Anwendungen einsetzen, bei denen
Ströme bis 13,0 A fließen.
infoDIREKT
DIE FACHMESSE FÜR INDUSTRIELLE
DRUCKTECHNOLOGIE
WWW.INPRINTSHOW.COM
369ael1015
Flexibles Umschalten von Hover-/Handschuhauf Touchbetrieb
Touchscreen-Controller für bis zu 10 Zoll
Atmel hat sein Portfolio Automobil-qualifizierter Touchscreen-Controllern
der Maxtouch-Baureihe um die Bauteile der mXT641T-Familie erweitert.
Die neue Familie wurde für kapazitive Touchpads und Touchscreens von 5
bis 10 Zoll optimiert. Die mXT641T-Bauteile sind die ersten AEC-Q100-qualifizierten Controller für Eigen- und wechselseitige Kapazitätstechnologie
für den Einsatz in rauen Umgebungen. Die ICs ermöglichen dem Anwender einen nahtlosen Übergang zwischen einer Finger-Berührung, Hoverund Handschuh-Berührung, sodass keine manuelle Umschaltung in den
Handschuh-Modus mehr notwendig ist, um zwischen Hover- und Handschuh-Modus differenzieren zu können.
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S P E Z I A L D R U C K • S I E B D R U C K • D I G I TA L D R U C K
INKJET-DRUCK • 3D-DRUCK
INNOVATIVE DRUCKTECHNOLOGIE
FÜR DIE ELEKTRONIKFERTIGUNG
Optischer Bandpass
Bild: Optics Balzers
Für NIR-Kameras
Gestenerkennungs- und TOF-Systeme zur 3D-Bilderkennung sowie andere Automotive-Kameras benötigen im Fenster der Beleuchtungs-Wellenlänge die bestmögliche Durchlässigkeit,
um so ein möglichst
breites Gesichtsfeld zu
haben – und zwar unabhängig davon, ob zur
Beleuchtung eine LED
oder ein Laser zum Einsatz kommt. Jenseits
der Bandpass-Frequenzen ist eine besonders
hohe Dämpfung beziehungsweise Blockung der entsprechenden Wellenlängen erforderlich, um so die Umgebungsbeleuchtung zu unterdrücken und damit einen besseren Kontrast zu erzielen. Das Liechtensteiner
Unternehmen Optics Balzers hat jetzt NIR-Bandpassfilter auf den Markt,
die innerhalb des Durchlassbands im Nahinfrarotbereich eine Durchlässigkeit von über 94 % aufweisen. Dabei bietet das Filterglas eine beachtliche Flankensteilheit an den Rändern des definierten Durchlassbands,
denn binnen 10 nm sinkt die optische Durchlässigkeit von 90 % auf 10 %
ab. Optics Balzers liefert die runden Substrate mit einem maximalen
Durchmesser von 200 mm.
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10.–12. NOV. 2015
MESSE MÜNCHEN
HALLE A6, EINGANG OST
PARALLEL ZUR PRODUCTRONICA
PARTNER/SPONSOREN
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VERANSTALTER: FM BROOKS, TEIL DER MACK BROOKS EXHIBITIONS GROUP
Neue Produkte
Bedienung selbst mit Handschuhen möglich
Für Hybrid- und E-Fahrzeuge
Gebogene Touchpanels jetzt verfügbar
Stromsensor
Bild: Panasonic
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Mit Power-on-Reset und Window-Watchdog
Melexis erweitert seine MLX91208-Serie programmierbarer Hall-Effekt-Stromsensoren
um einen Baustein, der für Ströme bis zu
1000 A geeignet ist. Der MLX91208CAV ist
für die sehr hohen Feldstärken in (H)EVs ausgelegt. Durch die proprietäre IMC-Technik
(integrierter magnetischer Konzentrator)
können die AEC-Q100-qualifizierten Sensoren der MLX91208-Serie den Strom genau messen, ohne dafür sperrige
externe ferromagnetischen Kerne zu benötigen, wie sie für herkömmliche Hall-Effekt-Stromsensoren erforderlich sind. Der Baustein sorgt für
die erforderliche galvanische Trennung.
Bild: Melexis
Panasonic hat mit der Serienproduktion von kapazitiven Touchpanels im Curved-Design für den Automobilmarkt begonnen. Die multitouch-fähigen Panels steigern die
Flexibilität beim Design von Fahrzeug-Cockpits und verbessern die
Bedienbarkeit von Navigationssystemen. Sie verfügen über besonders sensitive Foliensensoren, bei
denen sogar eine Bedienung mit
Handschuhen möglich ist.
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Multi-GNSS-Modul
5-V-Spannungsregler
Auch für Assisted-GPS und SBAS
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Sensor und mehr
Synchrone Abwärtsregler
Hochvoltschaltbox
Mit den Bausteinen A8652 und A8653 bringt Allegro Microsystems zwei
Regler-ICs für das Laden über die USB-Schnittstelle auf den Markt. Die beiden synchronen Abwärtsregler liefern Ausgangs-Dauerströme von 1 A
(A8652 für USB2) beziehungsweise
2,6 A (A8653 für USB3) und eine genaue Lastregelung über einen Kabelstrang, ohne dass hierfür Remote-Sense-Leitungen erforderlich
sind. Dabei erzielen die Bausteine
±2 % Genauigkeit bei 500 mV Korrektur. Ein dynamischer Überspannungsschutz ist in diesen für einen
Eingangsspannungsbereich von 4,0 bis 36 V spezifizierten gemäß AECQ100 zertifizierten Bausteinen bereits eingebaut. Selbst wenn die Eingangsspannung bis auf 2,6 V abfällt, bleiben die Abwärtsregler in Betrieb,
während sie andererseits auch Spannungsspitzen von 40 V aushalten. Die
Schaltfrequenz lässt sich zwischen 100 kHz und 2,2 MHz einstellen, wobei
für ein besseres EMV-Verhalten auch Frequenz-Dithering möglich ist.
Die Hochvoltschaltbox von Dräxlmaier fungiert im Elektro- oder Hybridfahrzeug als Schnittstelle zwischen den Batteriezellen eines Speichersystems und dem Hochvoltbordnetz. Sie umfasst Trennelemente, Absicherung, eine hochpräzise
Messtechnik und die sicherheitsrelevante Steuerelektronik. Herzstück der
rund 2,6 kg „schweren“ Hochvoltschaltbox ist ein Strom-Spannungs-Sensor, der präzise Daten für das Batteriemanagement liefert und „eine sehr
genaue Bestimmung des Ladezustands der Hochvoltbatterie und damit
der Reichweite des Fahrzeugs“ liefern soll. Die Box enthält neben dem
Strom-Spannungs-Sensor und der Ansteuerung für die elektrische Heizung des Hochvoltspeichers weitere elektrische Komponenten, die für das
Öffnen und Schließen der Hochvoltstrompfade, das kontrollierte Starten
des Fahrzeugs sowie die Absicherung im Fehlerfall verantwortlich sind.
Durch die konstruktive Auslegung der Box werden die Komponenten zudem einer niedrigen mechanischen und thermischen Belastung ausgesetzt, wodurch sich eine hohe Lebensdauer ergibt. In den BMW-Modellen
i3, 3er, 5er und 7er Active Hybrid ist die Box bereits im Serieneinsatz.
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Bild: Allegro Microsystems
Für das Laden über USB
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AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
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Bild: Dräxlmaier
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Bild: Telit
Telit bietet mit dem Jupiter SE873 nach eigenen Angaben „das derzeit
fortschrittlichste GNSS-Modul auf dem Markt“ an. Ein QFN-Modul mit den
Abmessungen 7 × 7 × 1,85 mm3 beherbergt den kompletten GNSS-Empfänger, der mit SQI-Flashspeicher,
integriertem Signalverstärker
(LNA), AOW-Filter und Echtzeituhr
ausgestattet ist. Das Modul unterstützt neben A-GPS (autonom und
serverbasiert) auch SBAS (Satellite
Based Augmentation System). Dies
verkürzt die Zeit bis zur ersten Positionserkennung (TTFF) und verbessert gleichzeitig die Genauigkeit der Positionsbestimmung. Die A-GPSDaten werden dabei im Flashspeicher abgelegt und sind somit auch nach
einer vollständigen Unterbrechung der Stromversorgung wieder verfügbar. Jupiter SE873 unterstützt das gesamte GNSS-Spektrum: GPS, Glonass
sowie Beidou und Galileo. Zudem bietet es simultanes, stromsparendes
Tracking per GPS und Glonass oder per GPS und Beidou. Zukünftig können
Nutzer außerdem neue Funktionen hinzufügen.
Bild: Toshiba
Toshiba kündigt zwei neue 5-V-Konstantspannungsregler für AutomotiveAnwendungen an. Die TB9005FNG und TB9021FNG genannten Typen enthalten System-Reset-Funktionen für Mikrocontroller über eine WindowWatchdog-Funktion. Diese löst einen
Reset der MCU aus, sobald ein abnormaler Zustand erkannt wird, wenn beispielsweise der Prozessor in einer
Schleife festhängt. Weiteren Schutz liefert eine Überstrombegrenzung. Der
TB9021FNG weist eine Standby-Stromaufnahme von typischerweise 30 µA
auf. Er enthält einen Ausgangstransistor, der mit 0,2 A belastbar ist. Der TB9021FNG besitzt eine integrierte
Temperaturerfassung und ist gegen Verpolung von Ucc und GND ausgelegt. Der TB9005FNG verfügt über eine Überstrombegrenzung, die sich
über einen externen Widerstand einstellen lässt, und liefert in Kombination mit einem externen Leistungstransistor einen Ausgangsstrom von über
1 A, während seine typische Standby-Stromaufnahme 90 µA beträgt. Beide Bausteine befinden sich bereits in der Serienfertigung.
Management Frisch vom Lederer
Performance braucht Kultur
Karikatur: Heinrich Schwarze-Blanke
Dr. Lederers Management-Tipps
K
ultur ist etwas Feines. Denken Sie
nur einmal an Esskultur, Wohnkultur, Sprachkultur und so weiter. Dahinter stecken ein Selbstverständnis, zugehörige Werte und erlernte Fähigkeiten, die so tief verankert sind, dass wir
uns jederzeit darauf verlassen können.
Genauso ist es mit der Unternehmenskultur. Wenn Sie Aussagen der Art „Bei
uns geht das so…“ oder Adverbien wie
„immer“, „nie“ und ähnliche hören, dann
können Sie davon ausgehen, dass von Verfahrens- und Verhaltensweisen die Rede
ist, die Unternehmenskultur sind.
„Bei uns wird immer eine Gate-Review
durchlaufen, bevor die nächste Entwicklungsphase beginnt“ – das ist so, wird nicht
in Frage gestellt und selbst unter Stress und
Zeitnot eingehalten. Genau das ist der Vorteil: Kultur funktioniert auch im Schlaf und
ermöglicht verlässliche Performance. Standards wie Automotive SPICE, ISO 26262
oder CMMI fordern eine Kultur, die die
Produktqualität hoch und Risiken gering
hält. Das ist auch die Hoffnung, wenn
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OEMs auf die Erfüllung dieser Standards
durch ihre Zulieferer pochen und nachhaltige Verbesserungen erwarten. Frontloading, Systematik, Planung, Prognostizierbarkeit, Transparenz sind Stichworte dazu.
So weit, so klar – sollte man meinen. Und
doch wird es genau hier spannend. Es
drängt sich nämlich die Frage auf: Will die
Automobilindustrie diese Kultur wirklich?
Glaubhafte Rahmenbedingungen
sind entscheidend
Schauen wir uns die Praxis an. Dort sind
regelmäßig anzutreffen: Späte Vergaben,
die Entwicklungszeiten auf „nicht machbar“ verkürzen. Demgegenüber das Mantra des nicht verschiebbaren SOPs – verständlich bei all dem, was daran hängt,
bis hin zur Wettbewerbsposition, doch
nicht vereinbar mit späten Vergaben. Weiter geht es mit Anforderungsspezifikationen, die Lösungsdetails vorgeben, dazu
Berge von mitgeltenden Unterlagen, die
sprichwörtlich den Wald hinter lauter Bäumen verbergen. Staffing von Projekten mit
bewusster Unterdeckung in der Startphase und vieles mehr. Die Liste ließe sich
noch lange fortsetzen. Dass diese Rahmenbedingungen nicht zur geforderten
Kultur passen, ist offensichtlich. Sie führen
zu hektischer Betriebsamkeit und mancher
Bastelei, statt zu Frontloading und Systematik. Sprunghaft angestiegene Rückrufe sprechen ihre eigene Sprache dazu.
Was ist zu tun? Mein Tipp: Wenn Ihnen
die beschriebene Kultur wichtig ist, dann
arbeiten Sie daran, glaubhafte Rahmenbedingungen dafür zu schaffen, sowohl
in Ihrem eigenen Unternehmen als auch
zusammen mit Ihren Kunden und Lieferanten. Erst dann kann die Kultur voll
entfalten, was in ihr steckt: Verlässliche
Performance bei geringen Risiken. Ich
wünsche Ihnen ein gutes „Händchen“
dafür! (av)
■
Autor
Dr. Dieter Lederer
Unternehmensberater, Keynote-Speaker
und Veränderungsexperte.
AUTOMOBIL ELEKTRONIK 09-10/2015
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Impressum/Verzeichnisse
Inserenten
Dräxlmaier19
dSPACE7
HK Wentworth
41
INGUN13
Inova49
LEAR
2. US
Mack Brooks
63
MathWorks31
MCD45
Mentor29
Microchip35
MICRONAS33
Munich Expo
55
PLS61
Pöppelmann21
Renesas3
Rosenberger5
secunet11
SoftingTitelseite
Süddeutscher Verlag 3. US
Synopsys27
Taiwan External
Trade51
59
TE Connectivity
Toshiba9
TRW47
Vector
4. US
Vötsch25
ZMDI39
Unternehmen
AB Elektronik
32
Alfa Romeo
12
Allegro64
Altium60
Apple10
Arc-Core13
ASAM12
Atmel
12, 63
12, 36,
Audi
46, 52, 56
BASF12
Batteryuniversity8
Bitkom10
Blackberry28
BMW 12, 46, 52, 64
Borgward46
Borg-Warner12
10, 24,
Bosch
46, 52, 56
Bowers & Wilkins 12
Chevrolet12
Continental 10, 12,
46, 56
CSC12
Daimler 12, 46, 52
Delphi46
Denso46
Dialog12
44
Dow Corning
Dräxlmaier64
dSPACE10
Elektrobit46
Embedded Brains 38
Escrypt24
Faurecia46
Ferrari12
Flexera12
Ford
6, 56
Global NCAP
12
GM12
Google
10, 36
Gore18
Green Hills
12
Harman12
Hella12
Here11
Hirschmann22
Hyundai12
Ibeo52
IHS Automotive
28
Infineon 12, 46, 60
Infinity12
Inova12
Inrix
12, 56
Intel
10, 12, 52
Intelligent Memory 9
Ipetronik62
JBL12
Johnson Controls 46
KIT52
Kithara12
Kostal46
Kunststoffe
Helmbrechts40
Land Rover
46
Lemo62
Leoni
12, 46
LG Chem
12
LPKF40
Luxsoft12
Manica62
Marquardt6
Maserati28
Maxim12
MCD Elektronik 42
Melexis64
Memphis9
Mennekes12
Method Park
12
Microchip12
Microsoft 12, 14, 56
Mid-Tronic40
Mitsubishi46
Mobileye52
Molex63
National
Instruments14
Nuance12
Nvidia46
Opel
12, 46
63
Optics Balzers
Osram
35, 52
Otti8
Panasonic64
Parkme12
Preh
12, 46, 56
12, 46
PSA
QNX
28, 56
Renesas
8, 12, 62
Ricoh62
Rohm12
RWTH Aachen
11
Samsung SDI
12
Secunia12
Seeo46
Sick52
Siemens
46, 56
Softing
3, 14
SV-Veranstaltungen8
Tasking60
Technisat56
TE Connectivity 12
Telit64
Tesla46
Thunder Power 46
TI52
Tidal12
Toluna12
Toshiba
46, 64
Toyoda Gosei
12
Toyota
12, 52
Ubitricity56
Valeo 10, 12, 46, 52
VDA3
VDE
12, 13
VDI Wissensforum 10
Vector Informatik 12
Vector Software 12
Velodyne52
46, 56
Volvo
3, 12, 22,
VW
46, 52, 56
West Virginia
Tech University
3
Yokogawa62
Yuasa46
52, 10, 12,
ZF
13, 46
ZMDI62
ZVEI6
Personen
Arima, Koji
Benz, Thomas
Biermann, Peter
Bischoff, Michael
Buhl, Jörg
Daum, Uwe
Davis, Douglas L.
Delagi, Gregory
Denner, Volkmar
46
13
14
46
13
22
52
52
46
Dörfler, Thomas
Eimers-Klose, Dörte
Frädrich, Markus
Franke, Uwe
Gouic, Brice Le
Grote, Christoph
Haiss, Thilo
Hecht, Andreas
Hiebl, Johann
38
56
32
52
44
52
18
56
56
Hudi, Ricky
12
Jegl, Stephan
6
Keith, Markus
56
Kellerwessel, Christof 56
Kleiner, Franz
13
Kohlschmidt, Peter
56
Krekels, Hans-Gerd 10, 52
Lederer, Dieter
65
Matschi, Helmut
46
Meder, Klaus
Merkel, Angela
Michels, Karsten
Müller, Thomas M.
Nader, Ralph
Odälv, Michael
Ortmann, Stefan
Owens, Jeff
Pfletschinger, Markus
52
46
56
56
6
13
52
46
22
Rühl, Stefan
Schäfer, André
Schlemminger, Jan
Schneider, John
Sirch, Martin
Stadler, Rupert
Stass, Stephan
Steiner, Peter
Stützle, Rupert
32
32
60
56
14
46
52
56
56
Tarabia, Jean-François
Tatje, Joachim
Trier, Wolfgang
West, Steve
Winterkorn, Martin
Wissmann, Matthias
Wolf, Marko
Zeyn, Michael
Ziegel, Matthias
52
42
14
28
3
3
24
56
14
Impressum
www.automobil-elektronik.de
ISSN 0939-5326
13. Jahrgang 2015
REDAKTION
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2. JAHRESKONGRESS
DAS VERNETZTE AUTO
NEUE WEGE FÜR KOMFORTABLERE MOBILITÄT
Veranstaltungsforum Fürstenfeld, Fürstenfeldbruck bei München
01. und 02. Dezember 2015
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SCHWERPUNKTTHEMEN
» Welche Rahmenbedingungen schafft das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMWi)?
» OEMs berichten über zukunftsweisende Lösungen für die Vernetzung von Fahrzeugen sowie für das (teil)-autonome Fahren
» Herausforderungen für die Validierung und die sicherheitsrelevanten Technologien
» Cloud, Interaktion neuer Apps erhöhen Kundennutzen
» Big Data – Sicherung der Daten und Datenschutz
KEYNOTES
MIT BEITRÄGEN U. A. VON
» Adam Opel AG
» Novero Group
» Audi Electronics Venture GmbH
» Porsche Engineering Group
GmbH
» Bundesministerium für Verkehr
und digitale Infrastruktur
Dr. Peter Steiner
Audi Electronics
Venture GmbH
Dr. Werner Huber
BMW Group
Vera Schmidt
Mercedes-Benz North
America (USA)
» BMW Group
» Continental Automotive GmbH
» Daimler AG
» Deutsche Telekom AG
» IAV GmbH
» KATHREIN Automotive
GmbH & Co. KG
Dr. Tobias Miethaner Ralf Lenninger
Bundesministerium für Continental
Verkehr und digitale In- Automotive GmbH
frastruktur
www.sv-veranstaltungen.de
Christof Hellmis
HERE Deutschland
GmbH
(a Nokia Company)
» Leopold Kostal GmbH & Co. KG
» Robert Bosch Car Multimedia
GmbH
» Valeo Schalter und
Sensoren GmbH
» Volkswagen AG
KONGRESSLEITUNG
» Reinhold Mertens, ehem.
Elektrobit Automotive GmbH
» Mercedes-Benz
R.D. North America
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