Die Zukunft des Bordnetzes: Leistungsfähig bei gesteigerter funktionaler Sicherheit

Im Zuge von neuen Entwicklungen wie (teil)automatisiertem Fahren oder Car2X-Kommunikation muss sich auch der Bordnetz-Entwickler mit neuen Trends respektive Herausforderungen auseinandersetzen, zum Beispiel der High-Speed-Datenübertragung mit 100 Mbit/s bis hin zu 1 Gbit/s sowie neuen Datenbussen mit physikalisch neuer und Automotive-gerechter Topologie. Des Weiteren entstehen neue E/E-Architekturen mit noch klarerer Partitionierung und einer zunehmenden Trennung von Last und „Intelligenz“.

Für das Bordnetz der Zukunft gilt es einige Herausforderungen zu bewältigen. Beispielsweise werden die Anforderungen der funktionalen Sicherheit – bei Steuergeräten seit Jahren Stand der Technik – zunehmend Einfluss auf den Leitungssatz und das gesamte Bordnetz nehmen. Für autonomes oder teilautonomes Fahren müssen intelligente Stromverteiler und redundante Systeme implementiert werden. Auch dem Routing und Packaging sensibler Leitungen und Stromverteiler in Crash-sicheren Bereichen kommt eine wachsende Bedeutung zu. Auch ist zu beachten, dass neue oder vermehrt eingesetzte Karosseriematerialien wie Kunststoff oder Karbonfaser moderne Massekonzepte erfordern.

Die intelligenten Energieverteiler bergen weitere Vorteile wie Energie­management – mehr Verfügbarkeit von Funktionen bei weniger Ruhestromverbrauch –, Diagnostizierbarkeit sowie Abschalten ganzer Klemmen im ausgeschalteten Zustand in sich. Gerade das Abschalten ganzer Klemmen ist ein zusätzlicher Beitrag zur Sicherheit.

Delphi erarbeitet solche Konzepte in enger Zusammenarbeit mit den Automobilherstellern, die den Mehrwert der ganzheitlichen Betrachtung des Bordnetzes als Vorteil im Vergleich zur Optimierung einzelner Komponenten erkannt haben.

Kupfer oder Aluminium?

Spannend im Bereich Bordnetz ist die Materialfrage: Sowohl Kupfer als auch Aluminium haben ihre Berechtigung. Bei sehr dünnen Querschnitten von Kupferleitungen wie 0,13 oder 0,08 mm² sind die Gewichtsvorteile der äquivalenten Aluminiumleitungen nicht mehr von großer Bedeutung. Potenzielle Kostenvorteile dünner Aluminiumleitungen werden derzeit durch die Kosten der Terminals sowie des Verarbeitungsprozesses eliminiert. Kommt Aluminium zum Einsatz, ist der Korrosionsschutz aufgrund der elektrochemischen Spannungsreihe wichtig. Delphi setzt dabei auf robuste Verfahren bei der Abdichtung und auf nahezu identische Terminals im Vergleich zu Kontaktteilen für Kupferleitungen. Diese Terminals sind ähnlich zu verarbeiten wie Standard-Terminals und beispielsweise nicht mit zusätzlichen Stoffen ausgestattet, die ggf. bei der Langzeitlagerung, insbesondere in warmen Verarbeitungsländern, zu Problemen führen können.

Virtuelle Entwicklung

Die virtuelle Entwicklung hat schon seit Jahren eine wachsende Bedeutung, und sie wird weiterhin an Gewicht gewinnen. Gründe dafür sind zum einen die zunehmende virtuelle Entwicklung bei den Automobilherstellern, die die Anzahl der Prototypenfahrzeuge und damit die Dauer der Verfügbarkeit für Tests deutlich reduziert. Zum anderen steigen – zumindest bei den europäischen und insbesondere bei den Premium-OEMs – die Ausstattungsvarianten und Kombinationsmöglichkeiten, so dass alle möglichen Varianten zuvor im Modell simuliert werden müssen, weil die Zeit bei notwendigen Korrekturen bis zum Start of Production (SoP) eventuell nicht mehr ausreicht. Generell lassen sich die Iterationsschritte in der Entwicklung signifikant reduzieren, wenn die Simulation frühzeitig, also bereits in der Anfragephase, mit einbezogen wird. In der Vorentwicklung ist die begleitende Simulation ohnehin bereits ein fester Entwicklungsbestandteil. So lassen sich nachweislich die Entwicklungszeiten und -kosten signifikant reduzieren.