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Forschung und Entwicklung

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OEM

SUPPLIER 2013

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Steuerzentrale und

Daten-Drehscheibe in einem

Continental setzt zukünftig auch auf Karosserie-Domänenrechner, die viele

typische Karosseriefunktionen übernehmen. Diese hochintegrierten

Steuergeräte reduzieren den Platzbedarf, den Materialaufwand und bieten

mehr Leistung und Flexibilität.

Ein zentrales Karosserie-Steuergerät

kann bis zu 2.000 Bauteile

aufweisen und ist je nach Kunde,

Fahrzeug und Exportmarkt sehr

individuell ausgestattet.

Bilder: Continental

Der Karosserie-Domänenrechner

ist keine Revolution, sondern ein

evolutionäres Produkt. Continental

hat in den vergangenen Jahren in

das Karosserie-Steuergerät konsequent

immer mehr Funktionen integriert. Beispielsweise

wurden die ursprünglichen

Steuergeräte für Licht und Funkfernbedienung

zu einem integrierten Steuergerät

verschmolzen. Heute übernimmt

das auch „Domänenrechner“ genannte

Karosserie-Steuergerät bereits die Aufgaben

von früher drei eigenständigen

Steuergeräten und managt zusätzlich

Systeme wie etwa die Fensterheber,

Reifendrucküberwachung oder das

schlüssellose Zugangs- und Startsystem.

Inzwischen hat Continental schon

mehrere Serienprojekte mit verschiedenen

OEM auf den Weg gebracht, weitere

werden in den nächsten Jahren folgen.

Diese zentralen Karosserie-Steuergeräte

können bis zu 2.000 Bauteile aufweisen

und sind je nach Kunde,

Fahrzeug und Exportmarkt sehr individuell

ausgestattet.

Doch Continental ist bereits einen

Schritt weiter. Gemeinsam mit einem

OEM entwickelt man derzeit ein integriertes

Karosserie-Steuergerät, das sogar

vier bisher separate Steuergeräte in einem

Gehäuse bündelt. Der neue Domänenrechner

wird mit bis zu vier Mikrocontrollern

und zahlreichen CAN-, LIN-,

Flexray- und Ethernet-Schnittstellen ausgerüstet

sein und im Jahr 2015 in Serie

gehen.

Bis zu 30 Prozent

weniger Kosten

Der Entwicklungs- und Integrationsaufwand

zur Bündelung der Body-Funktionen

ist zwar hoch, bringt aber auch reichen

Ertrag; so können je nach Projekt

die Gesamtsystem-Kosten um bis zu 30

Prozent in Vergleich zu den bisherigen


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Forschung

und Entwicklung

dezentralen Lösungen sinken. Kostensenkend

wirkt der Entfall von gegenwärtig

separaten Steuergeräten und von erforderlichen

Redundanzen. Daneben

sind weitere Effi zienzpotenziale zu erschließen,

etwa durch Ersetzen von Relais

durch Halbleiter. Die Integration von

jetzt noch einzelnen Elektronikkomponenten

in multifunktionale Bausteine

oder Funktionsgruppen spart ebenfalls

Kosten.

Daneben profitieren die OEM von einem

wesentlich geringeren Managementaufwand

bei der Lieferantenbetreuung,

bei der Teileverwaltung, der Logistik

und durch weniger Abstimmungsund

Spezifikationsaufwand. Hinzu

kommt, dass das integrierte Karosserie-

Steuergerät leichter als die bisherigen

Einzel-Steuergeräte ist. Die eingesparte

Masse wird dabei umso größer, je mehr

die im Steuergerät verbauten Funktionen

auch tatsächlich im Fahrzeug als Serienausstattung

oder stark nachgefragte

Option (mindestens 80 Prozent Ausrüstungsrate)

vorhanden sind.

Hohes Integrationspotenzial

vorhanden

Das Konzept ermöglicht auch die Integration

von Funktionen von Drittanbietern.

Beispielsweise kann der Drittanbieter

die Funktionalität und Sensorik für

eine Einparkhilfe entwickeln und liefern.

Continental sieht dafür auf dem Karosserie-Domänenrechner

die passende

Typische Bestandteile der Karosserie-Steuergeräte: 1: Mikrocontroller, 2: Hochstromausgänge,

3: Treiberbausteine, 4: Relais, 5: 24-pin Signal Schnittstellen.

Rechenleistung vor und berücksichtigt

die Funktion in der Softwarearchitektur.

In gleicher Weise lassen auch schon einige

OEM selbst entwickelte Funktionen

von Continental auf dem Domänenrechner

applizieren.

Neben den oben genannten Karosserie-Funktionen

überprüft Continental

laufend weitere Funktionen auf ihre Integrationsfähigkeit.

Etwa „klassische“

Karosseriefunktionen wie Wischer, Beleuchtung,

Sitz- und Außenspiegelheizung

oder Zentralverriegelung, aber

auch Strommanagement-Funktionen

wie die Lastenverteilung. Ein dritter potenzieller

Bereich ist die Informationsverteilung,

vorrangig das Gateway. Zusätzlich

wird der Domänenrechner zum

Management aktueller und künftiger

Funktionen dienen; etwa einem Start-

Stopp-System, dem Batterie- und Energiemanagement

oder der fahrzeuginternen

Datenkommunikation.

Die Grenzen der Integration liegen

dort, wo die Steuerung von Funktionen

aus bestimmten Gründen nahe an der

Funktion selbst angesiedelt sein muss.

Das Sitz-Steuergerät etwa steuert bei

intensiv elektrifizierten Sitzen sehr viele

Motoren und Regler. Das geschieht am

besten dezentral direkt vor Ort.

Organisation optimiert

Im Domänenrechner muss für unterschiedlichste Funktionen – wie hier die zukünftige

Reifendrucküberwachung mit Zuladungserkennung – die notwendige Rechenleistung

zur Verfügung stehen.

Continental bietet inzwischen ein umfassendes

Portfolio an Karosseriefunktionen

selbst an. Diese umfassende

Kompetenz von der Produktentwicklung

über das Prozessmanagement bis hin

zur Fertigung bietet viele Vorteile. Etwa

bei der Funktechnik: Continental kann

Systeme wie die Funkfernbedienung,

das schlüssellose Zugangs- und Startsystem

oder die Reifendruckkontrolle

mit einem gemeinsamen Funkempfänger

darstellen, was hohe Integrationseffekte

zur Folge hat.


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Dank der kontinuierlichen Weiterentwicklung

der Karosserie-Steuergeräte

zu integrierten Karosserie-Steuergeräten

verfügen diese jetzt über eine sehr

hohe Reife und sind in allen ihren Prozessen

und Materialien rückverfolgbar.

„Reife“ bedeutet beispielsweise standardisierte

Schnittstellen und ein einziges

Betriebssystem, das für alle Produkte

individuell angepasst werden

kann. Seit 1995 entwickelt Continental

auch die Basissoftware für Steuergeräte

im Haus. Im Zeitalter von Autosar

bauen Betriebssystem und Software

selbstverständlich auf standardisierten

Autosar-kompatiblen Bausteinen auf.

Die Integration der Softwarepakete in

den Domänenrechner ist über die weitgehende

Nutzung standardisierter Autosar-Schnittstellen

gelöst. Darüber liegende

Applikations-Software ist ebenfalls

modular gestaltet, um eigene Bausteine,

solche von Automobilherstellern

und von Drittlieferanten, ohne großen

Aufwand integrieren zu können.

Für die erforderliche Prozesssicherheit

sorgt die konsequente Anwendung

von Qualitätsnormen wie etwa

Automotive-Spice oder der ASIL-Normen.

Ein weiteres Element ist das

angewandte Änderungsmanagement,

das veränderte Kundenwünsche nach

festgelegten Routinen in den gesamten

Entwicklungsprozess einpflegt. Die

funktionale Sicherheit ist ebenfalls fest

in den Entwicklungsprozessen verankert

und wird bei der Hyperintegration

von künftigen Karosserie-Domänenrechnern

eine zunehmend wichtigere

Rolle spielen.

Auch das im Unternehmen vorhandene

Test-Engineering Know-how wird

zu einem wettbewerbsentscheidenden

Faktor. Beispielsweise testet Continental

die Robustheit eines Domänenrechners

mit typischen realen Szenarien.

Continental geht beim Testen nicht nur

– wie üblich – sequenzorientiert vor,

sondern funktionsorientiert mit permanenter

paralleler Beobachtung der wesentlichen

Funktionen. So wurden Algorithmen

und Automaten entwickelt, die

das System gezielt unter Berücksichtigung

der verschiedenen Zielmärkte,

Fahrzeugplattformen und Ausstattungsvarianten

auch in Fehlersituationen

stimulieren und so dessen Stressresistenz

und funktionale Zuverlässigkeit

testen.

Große Bedeutung bekommt auch

das Ressourcenmanagement. Deshalb

werden die vielen, oft voneinander unabhängigen,

Karosseriefunktionen in einem

Domänenrechner von mehreren

Mikrocontrollern ressourcenorientiert

gesteuert. Die Kunst besteht darin, die

möglichen Konflikte bei der Nutzung

von gemeinsamen Rechnerressourcen

schon im Vorfeld zu erkennen. Continental

hat dafür ein softwaregestütztes Verfahren

entwickelt, das diese Nutzungskonflikte

und Interdependenzen schon

im Voraus analysiert und dadurch gezielt

Ressourcenengpässe vermeidet.

Grenzen und Chancen der

Karosserie-Domänenrechner

Wie alle Fahrzeugsysteme unterliegt

der Domänenrechner gewissen funktionalen

und physischen Grenzen. Mit

dem Anwachsen seines Funktionsumfangs

steigen zum Beispiel auch die

thermischen Verluste weiter an. Deshalb

simuliert Continental schon in frühen

Entwicklungsphasen sehr intensiv

den Wärmehaushalt der Karosserie-

Steuergeräte. Gleiches gilt für die elektromagnetische

Verträglichkeit (EMV), da

bei acht- bis zehnlagigen Leiterplatten

elektromagnetische Beeinflussungen

nicht ganz auszuschließen sind.

Außerdem beschäftigt sich Continental

schon konkret mit der Implementierung

des Ethernet-Protokolls in den

Domänenrechner. Die OEM haben

Ethernet zunehmend auf dem Wunschj

Continental

Im zentralen Karosserie-

Steuergerät ist die

Integration von Softwarepaketen

– ob für Fensterheber-Einklemmschutz

oder zusätzliche Schlüsselfunktionen

– über die

weitgehende Nutzung

standardisierter Autosar-

Schnittstellen gelöst.

zettel, um damit das Flashen von Software

zu beschleunigen und die umfangreichen

Datenströme von künftigen

Assistenzsystemen und autonomen

Fahrfunktionen zu transportieren

und per Gateway zu verteilen.

Im Markt setzen sich die hoch integrierten

Karosserie-Steuergeräte bisher

vor allem bei OEM mit einem Plattformoder

Baukastenkonzept durch. Denn nur

dort sind die sinnvollen, großen Stückzahlen

(annähernd eine Million Einheiten)

vorhanden, bei denen der modulare

Ansatz und die Kostenvorteile des Karosserie-Steuergeräts

zum Tragen kommen.

Continental entwickelt zentrale

Karosserie-Steuergeräte in Europa, Asien

und Amerika. Je nach Kunde und

konkretem Projekt erfolgt die Fertigung

dann an einem der 14 weltweit verteilten

Produktionsstandorte. W

www.continental-corporation.de

Hans-Joachim Meyer ist

Leiter Entwicklung

Zentral-Steuergeräte

Europa, Brasilien, Japan,

Korea, Singapur im

Geschäftsbereich Body

& Security bei Continental.

Martin Indlekofer ist Leiter

Entwicklung Zentral-

Steuergeräte Deutschland

im Geschäftsbereich Body

& Security bei Continental.

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