Karosseriesteuergerät der Zukunft bündelt immer mehr Funktionen

Die Elektronik übernimmt in Fahrzeugen immer mehr Funktionen. Grundfunktionen wie Fahrzeugbeleuchtung, Ansteuerung der Scheibenwischer und Wegfahrsperre gehören heute zum unerlässlichen Standard in jedem Auto. Hinzu kommen zudem Komfortfunktionen wie Funkschlüssel oder automatische Klimasteuerung. Aber auch Innovationen wie Start-Stopp Automatik oder Reifendrucküberwachung mit der Hilfe von Sensoren sind immer häufiger in Serienmodellen zu finden. Zusammen gehören all diese Funktionen zur Karosserieelektronik eines Fahrzeugs. Der Komfort und die zusätzliche Sicherheit, den diese Funktionen bieten, sind heute fast so wichtig für ein Auto wie der Motor unter der Haube. Was sie alle gemein haben, sind die Karosseriesteuergeräte. Im Hintergrund halten sie die Fäden in der Hand.

Prozessoren und Aktuatoren: so funktioniert das zentrale Karosseriesteuergerät

"Wie das Gehirn als Schaltzentrale eines Lebewesens dient, kontrolliert ein Karosseriesteuergerät einen Teil der Fahrzeugelektronik.", erklärt Andreas Wolf, Leiter des Continental Geschäftsbereichs Body & Security. Herzstück eines Steuergeräts ist ähnlich eines PC oder Laptop ein Prozessor samt zugehörigem Arbeitsspeicher. Über Schnittstellen ist ein Karosseriesteuergerät mit Sensoren, Aktuatoren und anderen Steuergeräten im Fahrzeug verbunden. Wenn der Fahrer beispielsweise sein Fahrzeug mit dem Funkschlüssel öffnet, bekommt das Steuergerät ein verschlüsseltes Signal des im Auto verbauten Funkempfängers. Ein Algorithmus verarbeitet diese Information im Prozessor und gibt sie an die Aktuatoren weiter. Aus dem digitalen Signal wird die mechanische Aktion: Die Fahrzeugtüren werden entriegelt.

Doch allein diese Fähigkeit macht das Steuergerät noch nicht zwingend notwendig. Denkbar wäre die Entriegelung per Funkschlüssel auch ohne die Hilfe eines Steuergeräts, nämlich als einzelne, über herkömmliche Relais geschaltete und lokal abgegrenzte Funktion. Das entscheidende Argument für ein Karosseriesteuergerät ist seine Fähigkeit, mehrere Funktionen in einem Gerät zu vereinen. Dadurch schafft es einen simplen aber wichtigen Vorteil: weniger Kabel. Die Vielzahl an elektronischen Funktionen in modernen Fahrzeugen würde es schlicht unmöglich machen, die Komplexität und das Gewicht der Verkabelung in einem PKW unterzubringen, wäre alles über herkömmliche Relais geschaltet.

Kontrolle der Energieflüsse

Die Integrationsmöglichkeit von verschiedenen Funktionen sorgt noch für einen weiteren Vorteil. Ein Karosseriesteuergerät kann die Energieflüsse managen und verhindert so, dass zu viele Funktionen gleichzeitig große Mengen Energie verbrauchen und die Elektrik überlasten. Das Prinzip dahinter ist einfach: Die momentan wichtigste Funktion bleibt immer optimal versorgt, während andere Funktionen hinten angestellt werden. Gerade bei Elektrofahrzeugen wird diese Fähigkeit aus einem weiteren Grund eine große Rolle spielen. Denn in Zukunft wird es mit zu den Aufgaben eines Karosseriesteuergeräts gehören, die Reichweite einer Akkuladung mit cleverem Energiemanagement zu maximieren.

Datenbusse: Kommunikationsnetzwerke der Fahrzeugelektronik

Die Funktionsintegration in ein Karosseriesteuergerät geht aber heute schon über den Bereich der Karosserieelektronik hinaus. Deutlich wird das anhand der Start-Stopp Funktion, die den Motor bei Stillstand automatisch abstellt und dann wieder startet, wenn der Fahrer Gas geben will. Mit Hilfe eines Batteriesensors überwacht das entsprechende Karosseriesteuergerät die Leistungsfähigkeit der Fahrzeugbatterie und bestimmt, ob die Start-Stopp Funktion aktiviert wird. Zusätzlich muss das Karosseriesteuergerät mit weiteren Sensoren und anderen Steuergeräten wie der Motorsteuerung in Verbindung stehen. Die Entscheidung, ob das automatische Start-Stopp System genutzt werden kann, basiert dann darauf, wie der Ladezustand der Batterie ist, welche Temperatur der Motor oder der Innenraum haben und welche weiteren elektronischen Funktionen gerade mit welcher Priorität Energie benötigen. Möglich wird diese Kommunikationsaufgabe durch die Schnittstellen an den Steuergeräten, die an den sogenannten Fahrzeugbussen hängen. Ein Bus bezeichnet das Kabelnetz über das die Kommunikation zwischen verschiedenen elektronischen Komponenten möglich ist. So können Steuergeräte im Fahrzeug Informationen austauschen und die Fahrzeugelektronik zu einem abgestimmten Gesamtsystem machen.

Ethernet: schnelle und flexible Datenübertragung

"Die Entwicklung der Fahrzeugelektronik geht klar dahin, viele einzelne Funktionen im Fahrzeug in einem zentralen Karosseriesteuergerät zu integrieren. Unsere Aufgabe ist es, diese Integration immer weiter voranzutreiben", erläutert Wolf. Dies bringt mit sich, dass Steuergeräte, die in der Ober- und Luxusklasse zum Einsatz kommen, einen immer größeren und komplexeren Funktionsumfang beinhalten, immer stärker mit dem Gesamtsystem der Fahrzeugelektronik kommunizieren und immer größere Datenmengen austauschen. Folglich wachsen auch die AnForderungen an die Kommunikationsbusse. Heute gängige Fahrzeugbusse wie CAN, FlexRay, LIN oder MOST stoßen dabei schnell an ihre Grenzen. "Um den Datenaustausch in der Fahrzeugelektronik zu verbessern, setzen wir zukünftig verstärkt auf das leistungsfähige Ethernet. Mit dem aus Computernetzwerken bekannten Kommunikationsbus erreichen wir ein Datenübertragungsvolumen von 100 Mbit/s zwischen jedem Knoten eines Netzwerks bei gleichzeitig leichter und flexibler Verkabelung", so Wolf weiter.

Know-how für effiziente Elektronik

Bei Fahrzeugen der unteren Preissegmente steht die Entwicklung der Karosserieelektronik vor anderen HerausForderungen. Vor allem in den aufstrebenden Industrienationen wird die Automobilindustrie neben der Notwendigkeit, günstige Produkte anzubieten, vor allem durch zwei Faktoren geprägt: sehr schnelle Produktentwicklungszyklen und eine Vielzahl von Herstellern, die in kleinen Serien produzieren. Die zentralen Steuergeräte müssen also leicht an die verschiedensten Fahrzeugtypen und Ausstattungsvarianten angepasst werden können.

Um die Kosten gering zu halten, basieren die zentralen Steuergeräte von Continental schon seit einigen Jahren auf einer modularen Plattformarchitektur. So sorgt die Einstiegsvariante der zentralen Karosseriesteuergeräte von Continental (Basic Function Controller) dafür, dass wichtige Basisfunktionen mit geringem Anpassungsaufwand in verschiedene Automobiltypen kommen.

Benötigt der Kunde noch leistungsfähigere Hardware, kann er zwei Basic Function Controller zu einem dezentralen Netzwerk verknüpfen. Der Advanced Function Controller bietet als Alternative erheblich größeren Funktions- und Leistungsumfang. Mit diesem umfangreichen Produkt- und Technologie-Portfolio deckt Continental alle AnForderungen moderner Fahrzeugarchitekturen ab.