Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz in Kfz-Elektrik-, Elektronik-Architekturen

Steigende Kundenwünsche nach erweiterten Komfort- Sicherheits- oder Assistenzfunktionen stellen Automobilhersteller vor hohe Herausforderungen in ihrem Produktentwicklungsprozess. Anforderungen und Ausstattungen, die bis vor kurzem noch der automobilen Oberklasse vorbehalten waren, durchdringen auch die preisgünstigeren Fahrzeugklassen. Zudem schrumpfen die Entwicklungszeiträume bei geringeren Lebenszyklusphasen im Markt. Gleichzeitig kommt dem Kriterium der Umweltfreundlichkeit des Automobils eine immer größere Bedeutung zu. Aufgrund des öffentlich diskutierten Klimawandels und den daraus folgenden, beispielsweise politischen Konsequenzen spielen Kriterien, wie der Verbrauch oder CO2-Ausstoß eines Fahrzeugs eine kaufentscheidende Rolle. Die beschriebenen Anforderungen führen dazu, dass der Elektrik / Elektronik-Architektur eines Fahrzeugs eine immer größer werdende Bedeutung zukommt. Sie muss einerseits die bestehenden und bekannten Produkt- und Kundenanforderungen abbilden, zudem aber auch flexibel und erweiterbar für neue Anforderungen und Technologien sein. Gelingt das Modellieren einer gesamtheitlichen Elektrik/Elektronik (E/E)-Architektur, unterliegt deren Bewertung bislang klassischen Kriterien, wie beispielsweise Kosten-, / Gewichtsminimalität, bzw. Leistungsmaximalität. Vor dem Hintergrund der immer stärkeren Forderung nach umweltfreundlichen Fahrzeugen, genügen diese klassischen Kriterien jedoch nicht mehr. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Einführung und Bewertung eines neuen Architektur- Optimierungskriteriums: das Kriterium der Energieeffizienz einer E/E-Architektur und deren Einfluss auf Kraftstoffverbrauch und Reichweite von Fahrzeugen. Zunächst werden die Prämissen, Anforderungen, Einflussfaktuaktoren und Randbedingungen der Entwicklung einer E/E-Architektur betrachtet, insbesondere unter Berücksichtigung veränderter Markt- und Kundenanforderungen, sowie der steigenden Bedeutung umweltfreundlicher Mobilität. Danach werden die Anforderungen an Modellierungstools einer E/E-Architektur, sowie ausgewählte bestehende Tools vorgestellt. Anschließend wird der Architekturentstehungsprozess in der Industrie erläutert. Ein eigener Abschnitt befasst sich dann mit der gestiegenen Bedeutung der umweltfreundlichen Mobilität, deren wesentlichen Treibern, heutigen Lösungsansätzen und inwieweit dieses Kriterium bereits bei aktuellen E/E-Architekturen berücksichtigt wird. Das darauffolgende Kapitel wird einen Prozess in der Theorie erarbeiten, wie eine E/E-Architektur und insbesondere die Funktionsverteilung den Gesamtenergieverbrauch eines Fahrzeugs positiv beeinflussen kann. Dieser theoretische Ansatz wird schließlich mittels einer Toolkette in die praktische Anwendung überführt und anhand konkreter Berechnungen validiert. Im letzten Teil der Arbeit werden die Ergebnisse diskutiert und mögliche allgemeingültige Aussagen abgeleitet.