Digitalisierung der Stromverteilung im Automobil – Gastbeitrag von Ottmar Sirch

Auf der EEHE 2022 wurde ein neues Thema in automobilen Energiebordnetzen intensiv diskutiert. Die Digitalisierung der Stromverteilung im Automobil ist ein längst überfälliger Schritt und wird mithilfe von elektronischen Sicherungen realisiert. Sowohl Halbleiterhersteller als auch Automobilzulieferer und OEMs sowie Wissenschaftler arbeiten mit Hochdruck an der Umsetzung auf Bauteil- und Systemebene.

Dr. Philippe Dupuy von STMicroelectronics stellte seitens der Halbleiterindustrie die SmartFuse als Schlüsselelement für die Digitalisierung der Stromverteilung vor. Dank der vielfältigen Eigenschaften dieser Halbleiterbauelemente mit Diagnose- und Schutzfunktionen und ihrer Programmierbarkeit sowie der Fähigkeit, beliebig häufig zu schalten, kann die bisher irreversible und mit großen Toleranzen behaftete Absicherung von Leitungen und Verbrauchern durch ein reversibles, intelligentes und präzises System ersetzt werden und erfährt dabei einen signifikanten Hub hinsichtlich Kundennutzen und Wartungsfreundlichkeit. Für die Umsetzung einer zuverlässigen Stromversorgung sicherheitsrelevanter Systeme für das hochautomatisierte Fahren ist ein solcher Schritt unerlässlich.

Im Beitrag von Carina Eckert, BMW Group, wurden aus Sicht eines Fahrzeugherstellers die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale zwischen einer herkömmlichen elektrischen und einer elektronischen Absicherung dargestellt. Eine beispielhafte Partitionierung in Hardware und Software wurde erläutert und hinsichtlich der Verzögerungszeiten bewertet. Ein Simulationsmodell einer elektronischen Absicherung, das bezüglich Genauigkeit und Rechenzeit für die Anwendung optimiert wurde, wurde anhand von Messungen bestätigt und für den Einsatz als Prototyp verifiziert, sodass weitere Untersuchungen folgen können.

Prof. Stephan Frei, TU Dortmund, stellte einen Zwischenstand seiner wissenschaftlichen Arbeiten zu diesem Thema vor. Elektrifizierung und hochautomatisiertes Fahren erhöhen die Anforderungen hinsichtlich Zuverlässigkeit und Fehlertoleranz der Stromversorgung aufgrund funktionaler Sicherheit. Ein besonderes Augenmerk der Untersuchungen liegt auf dem transienten Verhalten der Stromversorgung und der Modellierung dieses Verhaltens im Fehlerfall. Modelle für konventionelle und elektronische Sicherungen wurden entwickelt und validiert. Damit wurde gezeigt, dass beide Absicherungskonzepte im Fehlerfall ein sehr unterschiedliches Verhalten zeigen können, und dass dies im Systementwurf des Energiebordnetzes berücksichtigt werden muss.

Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf diesem Themengebiet werden zukünftig für die E/E-Architekturgestaltung im Automobil und auch auf den nächsten EEHE-Konferenzen eine wichtige Rolle spielen. Die EEHE nimmt sich dieses Themas an und wird die entsprechenden Experten zu Wort kommen lassen.

Autor: Dipl.-Ing. Univ. Ottmar Sirch, BMW Group, 11.07.2022

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