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Die Automobil-Industrie befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel. Fahrzeuge entwickeln sich zunehmend zu Software-Defined Vehicles (SDV) – also zu Fahrzeugen, bei denen Software eine wesentlich größere Rolle bei der Bestimmung von Funktionen, Ausstattungsmerkmalen und der Benutzererfahrung spielt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Fahrzeugen, deren Funktionalität zum Zeitpunkt der Produktion weitgehend festgelegt ist, können sich SDVs über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg weiterentwickeln.
Ein zentraler Grundsatz ist die stärkere Trennung von Hardware und Software. Dies ermöglicht es, Funktionen per Software zu aktualisieren oder hinzuzufügen, einschließlich Over-the-Air-Updates (OTA), und gibt den Automobilherstellern die Möglichkeit, Rechenressourcen im gesamten Fahrzeug flexibler zu nutzen. SDV ist daher in erster Linie ein Konzept für Fahrzeugsoftware und die elektrisch-elektronische Architektur – und keine Beschreibung einzelner physischer Komponenten.
Gleichzeitig hat dieser architektonische Wandel praktische Auswirkungen auf die umgebende Hardware. Eine stärkere Zentralisierung der Rechenleistung, größere Datenmengen und mehr Sensorsignale stellen höhere Anforderungen an die Elektronik, das Wärmemanagement und die physikalischen Systeme, die diese unterstützen. Genau hier können Anbieter von Wärmemanagement- und Verbindungstechnologien auf die sich wandelnden Anforderungen im Fahrzeugbereich reagieren.
Von verteilten Steuergeräten zur zentralisierten Datenverarbeitung
Viele Jahre lang waren die elektrisch-elektronischen (E/E)-Architekturen in Fahrzeugen stark dezentralisiert: Einzelne Funktionen wurden separaten elektronischen Steuergeräten (ECU – Electronic Control Unit) zugewiesen. Mit der Einführung domänenbasierter Architekturen wurden dann verwandte Funktionen zusammengefasst, was den Herstellern half, Rechenressourcen zu bündeln und Systeme effizienter zu organisieren.
Der nächste Schritt ist der Übergang zu stärker zentralisierten und zonenbasierten Architekturen. Bei diesen Konzepten übernehmen leistungsstarke Zentralrechner einen wachsenden Anteil der Datenverarbeitung, während standardisierte Zonensteuerungen Sensoren, Aktoren und andere Geräte in verschiedenen Bereichen des Fahrzeugs miteinander verbinden. Diese Architektur bildet eine wesentliche technologische Grundlage für das softwaredefinierte Fahrzeug.
Mit der zunehmenden Zentralisierung der Datenverarbeitung verändert sich auch die Rolle der ECU. Moderne Rechenplattformen verarbeiten nicht mehr nur eine begrenzte Anzahl einfacher Signale. Sie führen Daten aus vielen Quellen zusammen und stellen sie verschiedenen Fahrzeugfunktionen zur Verfügung.
Zu diesen Datenquellen zählen Temperatur- und Drucksensoren sowie Kameras, Radar- und Lidar-Systeme. Bildverarbeitung und fortschrittliche Fahrerassistenzfunktionen können besonders große Datenmengen erzeugen. Daraus ergibt sich ein klarer Trend: Die Rechenleistung nimmt zu, und auch die Anzahl und Vielfalt der Signale, die im Fahrzeug verarbeitet werden können, steigen.
Over-the-Air-Updates (OTA) gehören zu den für Fahrzeugnutzende am deutlichsten erkennbaren SDV-Funktionen. Sie ermöglichen es den Herstellern, Softwarefunktionen zu verbessern oder neue Funktionen hinzuzufügen, ohne dass jede Änderung in einer Werkstatt durchgeführt werden muss. Hinter diesem für den Nutzer sichtbaren Vorteil verbirgt sich jedoch eine tiefgreifende Veränderung der Fahrzeugarchitektur und der Recheninfrastruktur.
Die Zentralisierung von Funktionen auf leistungsstärkere Rechenplattformen verändert auch die thermische Belastung im Fahrzeuginneren. Hochleistungsrechner, Leistungselektronik und elektrifizierte Antriebsstränge erzeugen Wärme, die zuverlässig abgeführt werden muss. Daher wird eine effiziente Kühlung zu einer wichtigen Rahmenvoraussetzung für moderne Fahrzeugarchitekturen.
Thermomanagement: ein zunehmend wichtiges Unterstützungssystem
Thermomanagement ist zwar nicht das, was ein softwaredefiniertes Fahrzeug ausmacht, aber es ist ein zunehmend wichtiges physikalisches System, das die Elektronik und die damit verbundenen elektrifizierten Funktionen unterstützt. Eine zuverlässige Temperaturregelung trägt dazu bei, die Leistung, Sicherheit und Lebensdauer von Systemen wie zentralen Recheneinheiten, Leistungselektronik und Batterien zu gewährleisten.
Die NORMA Group liefert Verbindungskomponenten, Fluidsysteme und Schellen für Anwendungen im Bereich des Wärmemanagements. Je nach Anwendungsfall können komplette Fluidsysteme aus Kunststoffleitungen, Steckverbindern und Schlauchschellen bestehen, um Medien wie Kühlmittel, Luft oder Öl zu transportieren. Diese Lösungen sind auf die physikalischen Aspekte einer Fahrzeugarchitektur zugeschnitten, die immer komplexer und stärker elektrifiziert wird.
Fluidsystem der NORMA Group für Kühlflüssigkeit
Batterieelektrische Fahrzeuge erfordern in der Regel ein umfassendes Wärmemanagement für Batterie, Elektroantrieb und Leistungselektronik. Mehr Wärmekreisläufe können auch mehr Anschlussstellen im Fahrzeug bedeuten. Bei einer höheren Anzahl von Anschlüssen gewinnen eine zuverlässige Montage und eine robuste Abdichtung zunehmend an Bedeutung, da eine schlecht verbundene Stelle die Leistung des gesamten Wärmemanagementsystems beeinträchtigen kann.
Zuverlässige Verbindungen und integrierte Sensorik
Eine Möglichkeit, wie sich physische Komponenten parallel zu diesen Fahrzeugtrends weiterentwickeln können, besteht in der Integration zusätzlicher Sensorikfunktionen. So kann beispielsweise ein Steckverbinder mit integriertem Temperatursensor die Flüssigkeitsverbindung mit einer lokalen Temperaturmessung kombinieren. Das Sensorsignal kann dann von der Fahrzeugelektronik im Rahmen der übergeordneten Wärmemanagementstrategie verarbeitet werden.
NORMAQUICK® PS3 mit Temperatursensor
Ein weiteres Beispiel ist der Einsatz von RFID-Technologie in Steckverbindern. RFID-basierte Lösungen können die Montageüberprüfung unterstützen und dabei helfen, sicherzustellen, dass eine Verbindung korrekt hergestellt wurde. Dies kann insbesondere in komplexen Wärmemanagementsystemen mit vielen Verbindungspunkten von Nutzen sein, bei denen robuste und zuverlässige Verbindungen unerlässlich sind.
NORMA Group VerifyLock
Was dieser Wandel für Automobilzulieferer bedeutet
Der Übergang zu softwaredefinierten Fahrzeugen verändert die Art und Weise, wie Fahrzeugfunktionen entwickelt und Hardware und Software miteinander verknüpft werden. Fahrzeughersteller zentralisieren ihre E/E-Architekturen, erhöhen die Rechenleistung und schaffen Plattformen, die im Laufe der Zeit neue Funktionen unterstützen können. Schnelligkeit, Flexibilität und die Fähigkeit, auf sich ändernde Anforderungen zu reagieren, gewinnen zunehmend an Bedeutung.
Für Zulieferer bedeutet dies, dass traditionelles Fachwissen in den Bereichen Mechanik und Fluidtechnik zunehmend mit Anforderungen aus den Bereichen Elektronik und Software in Einklang gebracht werden muss. Physische Produkte werden nicht allein dadurch softwaredefiniert, dass sie in einem SDV zum Einsatz kommen. Vielmehr müssen sie sich zuverlässig in eine Fahrzeugumgebung einfügen, die durch mehr Elektronik, mehr Sensoren und anspruchsvolleres Wärmemanagement geprägt ist.
Ein Blick in die softwaredefinierte Zukunft
Softwaredefinierte Fahrzeuge stellen einen langfristigen Entwicklungsweg für die Automobilindustrie dar. Autos werden immer vernetzter, leichter aktualisierbar und hängen zunehmend von zentralisierten Rechensystemen ab. Gleichzeitig erhöhen die Elektrifizierung und die steigende Rechenleistung die Bedeutung der zugrunde liegenden physikalischen Systeme, die dafür sorgen, dass Elektronik und Antriebskomponenten innerhalb der erforderlichen Betriebsbedingungen bleiben.
Für die NORMA Group besteht die Herausforderung nicht darin, das „Software-Defined Vehicle“ selbst zu definieren, sondern diese übergreifenden Trends in der Automobilbranche mit robusten Lösungen für das Wärmemanagement und Verbindungstechnik zu unterstützen. Da die Anforderungen an die Rechenleistung weiter steigen, wird erwartet, dass die Kühlung elektronischer Module künftig etwa 10–12 % der gesamten Wärmemanagementsysteme ausmachen wird, was vielversprechende Wachstumschancen für die Steckverbinder und Systemlösungen der NORMA Group eröffnet. Integrierte Sensoren und RFID-fähige Steckverbinder sind Beispiele dafür, wie das Portfolio auf immer komplexere Fahrzeugsysteme reagieren kann, ohne dabei den Fokus auf zuverlässige physikalische Verbindungen aus den Augen zu verlieren.
