Herausforderungen und Innovationen in der Elektronik-Entwicklung Mehr Elektronik bei Porsche

In einem modernen Fahrzeug wird kaum eine Funktion ohne Elektronik realisiert. Im Interview beantwortet Uwe Michael, Leiter Entwicklung Elektrik/Elektronik bei der Porsche AG, Fragen zum verstärkten Einzug von Elektronik ins Fahrzeug, zu Elektronikinnovationen, aber auch zur Nachwuchsförderung und zum Benzinverbrauch.

In einem modernen Fahrzeug wird kaum eine Funktion ohne Elektronik realisiert. Im Interview beantwortet Uwe Michael, Leiter Entwicklung Elektrik/Elektronik bei der Porsche AG, Fragen zum verstärkten Einzug von Elektronik ins Fahrzeug, zu Elektronikinnovationen, aber auch zur Nachwuchsförderung und zum Benzinverbrauch.

Seit unserem letzten Interview sind etwa drei Jahre vergangen. Was waren in dieser Zeit die Themen, die an erster Stelle standen?

Uwe Michael: Wir haben in den letzten Jahren an unserer so genannten „Architektur 2007+“ gearbeitet, die zunächst im Panamera einsetzt und dann in die anderen Modellreihen übernommen wird (Bild 1). In der Umsetzung bildet die Systemintegration den Schwerpunkt. Das heißt, dass Steuergeräte nicht nur im Einzeltest, sondern im gesamten Systemverbund funktionieren müssen. Sollten sich im Entwicklungsprozess Änderungen ergeben, so ist auch bei kleinen Modifikationen stets das gesamte Fahrzeug neu zu qualifizieren und freizugeben. Das ist enorm aufwendig, aber die Resultate in Form höherer Qualität der Fahrzeuge sprechen für sich. So konnten wir letztes Jahr zum ersten Mal Platz eins in der J.D.-Power-Kundenzufriedenheits-Befragung belegen. Um diesen aufwendigen Qualifizierungsprozess zu unterstützen, werden systematische, automatisierte Tests durchgeführt. Damit werden die Module und Funktionen bereits mit einem hohen Reifegrad der nächsten Qualifizierungsebene bis zur Gesamtfahrzeugüberprüfung zugeführt. Diese hierarchische Teststrategie fügt sich zu einer so genannten Qualifikationspyramide zusammen.

Im Bereich Systemintegration wird ja von den Mitarbeitern einiges Know-how verlangt. Wie sieht hier Ihre Personalpolitik aus?

Michael: Bei Einstellungen in expandierenden Bereichen wie der Elektronik-Entwicklung versuchen wir einen gesunden Mix aus erfahrenen Entwicklern und Hochschulabsolventen zu erreichen. Wir sprechen auch gezielt Abiturienten an. Über entsprechende Praktika können wir dadurch frühzeitig Talente erkennen und vielversprechende Leute in die von uns benötigten Studiengänge leiten. Durch ausgeklügelte Trainingsprogramme werden junge und neue Mitarbeiter intensiv auf ihre verantwortliche Tätigkeit vorbereitet. Neben technischem Sachverstand ist bei uns Projekt- und Qualitätsmanagement sowie betriebswirtschaftliches Denken unverzichtbar. Die Bauteil- oder Funktionsverantwortlichen haben die komplette unternehmerische Verantwortung für ihre Komponenten.

In wie weit findet eine Kooperation oder ein Know-how-Transfer mit dem VW-Konzern statt, an dem Porsche ja Anteilseigner ist?

Michael: VW und Porsche haben schon vor der Beteiligung von Porsche gemeinsam Fahrzeuge entwickelt, zuletzt den VW Touareg und den Porsche Cayenne. Diese Kooperation besteht auch weiterhin. Um maximale Synergien zu erzielen, ist es sinnvoll, die Elektronik-Architektur überall dort anzugleichen, wo sie nicht zur Differenzierung der Marken dient, wie beispielsweise bei der Diagnose und der Vernetzung in den Steuergeräten.

Was kann der Bereich Elektrik/ Elektronik zur Verbesserung der Effizienz von Fahrzeugen beitragen?

Michael: Die Reduzierung des Verbrauchs steht auch weiterhin ganz oben auf der Tagesordnung. Der Bereich Elektrik/Elektronik hilft dabei durch Senkung des Energiebedarfs elektrischer Verbraucher. Je eingesparter 100 Watt sinkt der Verbrauch des Fahrzeugs um etwa 0,1 Liter auf 100 Kilometer. Die Leistungsaufnahme des Generators kann beispielsweise durch den Einsatz von LEDs anstelle von Glühlampen sowie einer bedarfsgerechten Ansteuerung von Elektromotoren reduziert werden. Bei der Hybridtechnologie spielt die Elektrik/ Elektronik bekanntermaßen durch die Steuerungs- und Leistungselektronik, die Elektromotoren und das Batteriesystem eine entscheidende Rolle. Die Optimierung dieser Systeme trägt zur Verbrauchssenkung bei. Wir werden um jeden Zehntelliter kämpfen.

Wie steht Porsche zum Thema X-by-Wire?

Michael: Ein System wie E-Gas wird in unseren Fahrzeugen schon seit einigen Jahren eingesetzt. X-by-Wire im Bereich Fahrwerk kommt bei Porsche derzeit jedoch nicht in Betracht. Dieser Sektor zählt bei Porsche zu den Kernkompetenzen; unsere mechanischen Systeme mit elektronischer Unterstützung beweisen höchstes Leistungs- und Qualitätsniveau. Die Lenkung und die Bremsen unserer Fahrzeuge erzielen sowohl in Vergleichstests als auch bei Kundenbefragungen Bestnoten. Unser Bremsensystem dient nach wie vor als Referenz. Bei Umstellung auf X-by-Wire würden unsere Anforderungen einen entsprechenden Quantensprung bei den in Frage kommenden Komponenten verlangen. Darüber hinaus muss das Thema Gewicht ganz genau unter die Lupe genommen werden. Bei einem vollständig elektronifizierten Brake-by-Wire-System etwa wird der erhoffte Gewichtsvorteil durch die notwendigen Änderungen des Bordnetzes wieder aufgezehrt. Unsere Architektur ist auf FlexRay-Technologie vorbereitet. In der Vergangenheit dienten X-by-Wire, Sicherheits- oder bildverarbeitende Systeme als Hauptmotive für den Ersteinsatz von FlexRay. Heute hingegen ist mehr und mehr die Buslast der Einsatzgrund für FlexRay. Vor diesem Hintergrund haben wir bei Porsche unsere Strategie festgelegt.

Was sind Ihrer Meinung nach die großen Herausforderungen der nächsten Monate und Jahre?

Michael: Neben der weiteren Reduzierung des Verbrauchs zählt die Optimierung des Energiehaushalts elektrischer Bordnetze zu den Hauptaufgaben. Denn die weitere Elektrifizierung der Fahrzeuge und Techniken – so zum Beispiel die Start-Stopp-Funktion – belasten das Bordnetz. Ein intelligentes Energiemanagement und Speichertechnologien werden daher weiter an Bedeutung gewinnen. Weiterentwicklungen des intelligenten Lade- und Lastmanagements sowie im Bereich Batterie-Sensorik sind ebenfalls notwendig. Darüber hinaus muss über weitere Stabilisierungsmaßnahmen für kurzzeitige Stromverbrauchsspitzen nachgedacht werden. Sicherlich werden auch Assistenzsysteme weiter Einzug in die Fahrzeuge halten, zu denen bei Porsche auch die Lichtperformance zählt. Ein Thema der Zukunft werden dabei intelligente Lichtsysteme und LED-Scheinwerfer sein. Als eine weitere Herausforderung sehen wir die hunderte von länderspezifischen Gesetzgebungen, deren Einhaltung teilweise hohen Aufwand bedeutet (Bild 2). In den USA beispielsweise müssen Abgaswerte im Fahrzeug laufend überwacht und protokolliert werden. Dies führt dazu, dass mehr als die Hälfte der Motorsteuergeräte-Software Diagnose-Zwecken dient. Auch die Globalisierung ist eine Herausforderung. In den neuen Märkten China, Indien und Russland wird die Mobilität in den kommenden Jahren stark zunehmen. Unsere Fahrzeuge müssen daher an die Benutzereigenschaften, die Infrastruktur und die Gesetze der jeweiligen Länder angepasst werden.

Zu guter Letzt – auf welche elektronischen Systeme in Ihrem Fahrzeug würden Sie nicht mehr verzichten wollen?

Michael: Das Navigationssystem nutze ich jeden Tag, auch auf mir bekannten Wegen. So weiß ich stets, wann ich ankomme. Die automatische Stau-Umfahrung hat mir schon viel Zeit und Sprit gespart.

Das Interview führten Günther Klasche und Stephan Janouch.

In welchen Konsortien ist Porsche vertreten und in wie weit fließen diese Aktivitäten in die Produktentwicklung ein?

Michael: Wir sind in allen wichtigen Gremien vertreten und beschäftigen uns sowohl mit AUTOSAR als auch mit FlexRay. Der größte unmittelbar umsetzbare Nutzen resultiert für uns weiterhin aus der Herstellerinitiative Software „HIS“. Hier sind weniger Firmen involviert, was ein sehr ergebnisorientierteres Handeln ermöglicht. Praktisch alle HIS-Festlegungen, wie etwa der Flash-Bootloader, finden Sie in unserer „Architektur 2007+“.

Welchen Stellenwert besitzt die Elektronik-Entwicklung bei Porsche, verglichen mit den traditionellen Kernkompetenzen Motor, Fahrwerk und Design?

Michael: Der in der Industrie vorherrschende Trend zu mehr Elektronik im Fahrzeug ist auch bei Porsche zu beobachten. Das muss jedoch nicht im Widerspruch zu den klassischen Porsche-Tugenden wie sportliche Performance, herausragende Agilität und ansprechendes Design stehen. Ganz im Gegenteil: So verlangt eine Motorsteuerung für Benzin-Direkteinspritzung eine komplexere Elektronik als ein Steuergerät für die konventionelle Saugrohr-Einspritzung. Oder schauen Sie sich die gerade bei den neuen Cayenne-Modellen eingeführte aktive Wankstabilisierung „Porsche Dynamic Chassis Control“ an (Kasten). Die komplette Funktionssoftware dieses Fahrwerk-Systems wurde bei uns im Haus entwickelt. Durch die elektronische Vernetzung mit anderen Fahrwerksystemen fügt sich das System hervorragend in das Gesamtfahrzeug ein. Diese typische Porsche-Innovation, die eine neue Dimension des Kurvenfahrens eröffnet, wird gleichermaßen von Fahrwerks- und Elektronikkompetenz geprägt. Und noch ein Beispiel: Durch den Einsatz der LED-Technologie in der Außenbeleuchtung ergeben sich völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten für die Designer. Klassische Kernkompetenzen von Porsche werden so durch die Elektronik unterstützt.

Innerhalb der Elektronik-Entwicklung ist die Software-Entwicklung ein spezieller Bereich. Wie viel Kompetenz besitzt Porsche hier und wo ist die Schnittstelle zu den Zulieferern?

Michael: Wir haben eine eigene Software-Abteilung, die in erster Linie Qualitäts- und Prozesssicherung betreibt. Die eigentliche Software stammt zum größten Teil von unseren Lieferanten, die aber einem fortlaufenden Monitoring unterliegen. Die Implementierung der Funktionen im Steuergerät wird über mehrere Release-Stände vorgeschrieben, die wiederum sinnvolle Zwischenrelease-Stände für das Gesamtfahrzeug bilden. Jede Abweichung von der Release-Planung geht in das so genannte Change-Control-Board, ein Gremium, in dem unter anderem auch die Produktion und der Einkauf vertreten sind. Dort werden alle ungeplanten Maßnahmenvorschläge in punkto Risiko bewertet und entschieden. So wird die Software-Entwicklung beim Zulieferer für uns völlig transparent. In so genannten „Cockpit Charts“ verfolgen wir die wesentlichen Kennzahlen der Softwareprojekte vom ersten Tag an bis hin zum Produktionsstart. Da außerordentlich hohe Qualität und effektive Prozesse bei uns im Vordergrund stehen, sind Lieferanten-Management und Lieferanten-Entwicklung wichtige Mosaiksteine in der Prozesslandschaft der Elektrik/Elektronik-Entwicklung bei Porsche. In der Praxis bedeutet dies, dass wir unsere Lieferanten bei der Implementierung unterstützen, sollten unerwartete Probleme auftreten. Dabei forcieren wir den Einsatz von Standard-Software mit dem Ziel, den einmal erreichten Reifegrad auf weitere Entwicklungen zu übertragen.

In der Vergangenheit wurde des Öfteren betont, dass ein Diesel-Motor nicht zu Porsche passen würde, der Hybridantrieb dagegen schon. Was ist hier von Porsche zu erwarten?

Michael: Zum Ende des Jahrzehnts werden wir einen gemeinsam mit VW und Audi entwickelten Full-Hybrid auf Basis des Cayenne anbieten. Bei diesem Antriebskonzept kommen ein Ottomotor und ein Elektromotor zum Einsatz, die sowohl gemeinsam als auch einzeln betrieben werden können. Überschüssige Energie wird beim Bremsen in eine spezielle Traktionsbatterie rekuperiert und steht für den Elektromotor zur Verfügung. Mit dieser Technologie erreichen Sie zwar generell eine deutliche Kraftstoffeinsparung, aber in bestimmten Fahrzyklen, wie zum Beispiel bei langen Überlandfahrten, kann der Hybrid seine Vorteile nicht ausschöpfen. Aus diesem Grund arbeitet Porsche weiter an konsequentem Leichtbau, einer optimierten Aerodynamik und der Weiterentwicklung der Antriebskonzepte. Durch Einführung der Benzin-Direkt-einspritzung konnten wir beispielsweise bei den neuen Cayenne-Modellen eine Verbrauchssenkung von bis zu 15 Prozent erzielen und damit auch die CO2-Emissionen reduzieren. Das ist aber nicht unser letztes Wort. Porsche wird weiterhin die CO2-Emissionen seiner Fahrzeuge kontinuierlich senken – 1,7 Prozent jährlich sind realistisch.