„Des Deutschen liebstes Kind“ macht große Fortschritte

Elektroniktrends im Fahrzeug

Der Trend der Wertschöpfungs-Verschiebung vom Automobilhersteller hin zum Zulieferer ist nicht mehr aufzuhalten. Dabei hat Elektronik einen besonderen Stellenwert. Im Folgenden werden, aufbauend auf den Elektroniktrends im Fahrzeug, aktuelle Innovationen in den Bereichen Infotainment, Antriebsstrang, Sicherheit und Komfort beleuchtet.

Der Trend der Wertschöpfungs-Verschiebung vom Automobilhersteller hin zum Zulieferer ist nicht mehr aufzuhalten. Dabei hat Elektronik einen besonderen Stellenwert. Im Folgenden werden, aufbauend auf den Elektroniktrends im Fahrzeug, aktuelle Innovationen in den Bereichen Infotainment, Antriebsstrang, Sicherheit und Komfort beleuchtet.

Innovation findet in den Elektronikmodulen statt

Das Auto der Zukunft wird eine große Anzahl neuer Gerätefunktionen enthalten. Viele dieser Innovationen werden allerdings verdeckt von den Armaturen eingebaut und werden somit nicht sofort für den Endkunden erkennbar sein. Zwei Faktoren sind kritisch für den Erfolg einer produktbezogenen Innovation: Die Neuerung muss zusätzlichen Kundennutzen bringen und gleichzeitig für den Automobilhersteller rentabel sein. In den kommenden Jahren wird eine Menge neuer Innovationen auf dem Markt erscheinen, aber nicht alle dieser Innovationen werden sich durchsetzten und zu einer Standardfunktion für die Kompaktklasse werden. Bild 1 zeigt die in den nächsten zehn Jahren zu erwartenden Innovationen für Pkws – aufgeteilt in die vier wichtigsten Bereiche.

Seitdem in den 70er Jahren die ersten Transistoren im Auto Einzug hielten, haben sich Fahrzeuge von komplexen, überwiegend mechanischen zu komplexen, zunehmend elektronischen Systemen entwickelt. Während zu-nächst einfache Elektriksysteme zur Energieversorgung von Beleuchtungs- und Antriebselementen Anwendung fanden, gibt es heute nur wenige mechanische Funktionen, die nicht durch Elektronik beeinflusst beziehungsweise verbessert werden.

 

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Bild 1. Die in den nächsten zehn Jahren erwarteten Innovationen für Pkws – aufgeteilt in die vier wichtigsten Bereiche. (Quelle: Mercer Management Consulting)

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Bild 1. Die in den nächsten zehn Jahren erwarteten Innovationen für Pkws – aufgeteilt in die vier wichtigsten Bereiche. (Quelle: Mercer Management Consulting)

Darüber hinaus sind viele neue Funktionen hinzugekommen. ABS, Stabilitätskontrolle, Air-bag, Klimaregelung, Regensensor, Abstandswarnung, Navigationssysteme, Onboard-Diagnose, Fahrerassistenzsys-teme und Telematikdienste – eine Vielzahl der Antriebs-, Sicherheits-, Komfort- und Infotainmentanwendungen könnten ohne Elektronikmodule gar nicht realisiert werden. Bild 2 zeigt die Entwicklungsschritte der Automobilelektronik von 1970 bis 2010.

Trotz aller Fortschritte in der Automobilelektronik steht ihre Verbreitung immer noch relativ am Anfang. Bei den Komfort-Anwendungen ist das Potential an elektronischen Innovationen längst noch nicht ausgeschöpft – insbesondere im Bereich Sicherheit ist in den nächsten Jahren das stärkste Wachstum, unter anderem durch Fahrerassistenzsysteme, zu erwarten. Schätzungen von Roland Berger Consulting zufolge wird der Elektrik- und Elektronikanteil eines Fahrzeugs in den nächsten zehn Jahren von ca. 22 % (2005) auf ca. 32 % (2015) ansteigen.

Passend dazu werden im Folgenden einige ausgewählte Elektronik-Innovationen in den Bereichen Infotainment, Antriebsstrang, Sicherheit und Komfort näher beleuchtet.

 

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Bild 2. Entwicklungsschritte der Automobilelektronik im Zeitraum von 1970 bis 2010. (Quelle: Mercer Management Consulting)

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Bild 2. Entwicklungsschritte der Automobilelektronik im Zeitraum von 1970 bis 2010. (Quelle: Mercer Management Consulting)

Die CO2-Emission von allen Mitgliedern der Association of European Automobile Manufacturers (ACEA) verkauften Autos soll bis 2008 auf 140 g CO2/km sinken – ein hehres Ziel, das geradezu revolutionäre Antriebskonzepte zwingend voraussetzt und möglicherweise mit Hybrid- und Dieselkonzepten am besten realisiert werden kann.

Wie wichtig dabei innovative elektrische und elektronische Bauteile im Bereich der Antriebstechnik sein werden, zeigen die Bestrebungen der Automobilhersteller in der Kompaktklasse. Zum Beispiel arbeitet die Volkswagen AG an einem Hybridantrieb auf der Basis des Golfs, der um 50 % kompakter und rund die Hälfte leichter ist als bisher bekannte Systeme. Bis zu 25 % Kraftstoff sparte VW bei ersten Tests des neuen Antriebs. Das Kernstück des neuen Konzeptes ist ein stufenlos schaltendes elektrisches Getriebe, das heutige konventionelle Schalt- oder Automatikgetriebe ersetzt und auf ein aufwendiges Zahnräder-Werk – derzeit u.a. bei Hybrid-Pionier Toyota im Einsatz – verzichtet.

Weitere Vorteile gegenüber der Toyota-Technologie sind: Der Hybrid spart nicht nur im Stadtzyklus, sondern auch auf Langstrecken. Fällt die Batterie aus, bleibt das Fahrzeug dennoch mobil. Die variable Übersetzung des elektrischen Getriebes erlaubt zudem sowohl Kriechfahrten im Gelände als auch Autobahnfahrten mit großer Übersetzung. Anders als beim Toyota-Konzept erreichen die VW-Ingenieure so niedrige, verbrauchssenkende Motordrehzahlen selbst bei schneller Fahrt. Bild 4 zeigt die Komponente „Magnetisch-Elektrischer Getriebe-Automat“ (MEGA), der in Verbindung mit einer Hochleistungsbatterie zum Hybridmotor wird und konventionelle Schalt- oder Automatikgetriebe, Kupplung, Schwungrad sowie Generator/Lichtmaschine und Anlasser ersetzt.

 

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Bild 4. VWs neuer Magnetisch-Elektrischer Getriebe-Automat. (Quelle: Volkswagen)

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Bild 4. VWs neuer Magnetisch-Elektrischer Getriebe-Automat. (Quelle: Volkswagen)

1. Teil: Elektroniktrends im Fahrzeug
2. Teil: Infotainment macht den Fahrer zum „Chefredakteur“
3. Teil: Autoelektronik – Innovationsmotor im Kraftfahrzeug