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Automobilelektronik

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Automobilelektronik umfasst den gesamten Bereich der Elektronik im Kraftfahrzeug und ist ein Teilbereich der Fahrzeugtechnik. Generell spricht man von der Hardware (Mechanik ausgenommen, bis auf die Gerätegehäuse, Befestigung oder Kühltechnik), unterteilt in die drei Bereiche: (1) Elektrik, (2) Elektronik, und (3) die Software-Anteile. Abgekürzt: E/E/SW. Diese Anteile sind dem Teilgebiet der eingebetteten Systeme zuzuordnen, wenn ein komplexes Elektroniksystem oder Gerät vorliegt.<ref></ref> Die Elektrik und Elektronik umfasst dabei einen Spannungsbereich von (pauschal) 0 bis 1.000 V sowie Frequenzen von wenigen Hertz bis in den Gigahertzbereich. Die grundlegende Spannungsversorgung in Automobilen sind Netze mit DC 12 V und 48 V, sowie 400 V und 800 V bei Elektrofahrzeugen (vgl. Hochvoltsystem).<ref>Wolfgang Wenzel, Prashant Hedge, Gabriel Domingues: Optimierte Systemspannung für mehr Effizienz bei batterieelektrischen Fahrzeugen. In: ATZextra. Band 28, S2, September 2023, ISSN 2195-1454, S. 18–21, doi:10.1007/s35778-023-1129-3 (springer.com [abgerufen am 15. April 2026]).</ref>

Neben der Automobilelektronik sind die Softwaretechnik und Mechatronik Disziplinen, die in diesem Umfeld (Automobilbau) zum Tragen kommen. Die Entwicklung von Fahrzeugelektronik findet heute im Rahmen des Automotive System Engineering und V-Modells statt.

Automobilelektroniksysteme

Im Zentrum der Entwicklung der Automobilelektronik stehen häufig die Steuergeräte, welche im Fahrzeug verteilt und mittels CAN-Bus o.a. Kommunikationsprotokollen verbunden sind. Zentral sind dabei die Motorsteuergeräte, die sowohl bei Verbrennungsmotoren als auch bei Elektrofahrzeugen die Kontrolle, Steuerung und Regelung übernehmen.

Beispiele elektronischer Anwendungen im Fahrzeug

Entwicklung der E/E/SW-Systeme

Alle zu entwickelnden (später produzierenden) Bauteile (auch Software) unterliegen speziellen Anforderungen, die den Normen der Automobilindustrie genügen müssen (vgl. VDA oder ISO/IEC/IEEE). Dies gilt sowohl für Stecker, Kabel, Einzelbauteile (Widerstand, Spule, Kondensator), Halbleiterprodukte (Transistoren usw.), als auch vollwertige Geräte oder Systeme eines Herstellers (auch Zulieferers).

Zu den klassischen E/E-Komponenten zählen die Automobil-Sensoren<ref>Thomas Tille (Hrsg.): Automobil-Sensorik. Band 1. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2016, ISBN 978-3-662-48943-7, doi:10.1007/978-3-662-48944-4 (springer.com [abgerufen am 15. April 2026]).</ref><ref>Thomas Tille (Hrsg.): Automobil-Sensorik 2. Band 2. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2018, ISBN 978-3-662-56309-0, doi:10.1007/978-3-662-56310-6 (springer.com [abgerufen am 15. April 2026]).</ref><ref>Thomas Tille (Hrsg.): Automobil-Sensorik 3: Prinzipien, Technologien und Anwendungen. Band 3. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2020, ISBN 978-3-662-61259-0, doi:10.1007/978-3-662-61260-6 (springer.com [abgerufen am 15. April 2026]).</ref> und Aktuatoren. Bekannte Geräte sind die Geschwindigkeits-, Beschleunigungs-, Drehmoment-, Klopfsensoren. Auch Mikrosysteme (MEMS) werden als Teil der Baugruppen, z. B. im Airbagsystem, integriert. In Elektrofahrzeugen spielen Leistungselektronik und Leistungshalbleiter eine entscheidende Rolle. Zu den elektro- und mechanischen Fahrzeugsystemen zählen u. a. die Servolenkung, Abgassystem (vgl. Abgasreinigung), die Navigationssysteme, Mediageräte (früher: Radio oder CD-Spieler), moderne LED-Scheinwerfer usw. Ein Hauptfokus der Automobilelektronikentwicklung liegt jedoch auf der Motorsteuerung (einschließlich Elektromotoren, Inverter, Batteriemanagementsysteme für Elektroautos<ref>Martin Doppelbauer: Grundlagen der Elektromobilität: Technik, Praxis, Energie und Umwelt. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2025, ISBN 978-3-658-44827-1, doi:10.1007/978-3-658-44828-8 (springer.com [abgerufen am 14. April 2026]).</ref> – als System auch bekannt als E-Achsen) und dem Antriebsstrang (auch Getriebe).

Aufgrund der Vielzahl der elektronisch geregelten bzw. gesteuerten Teilkomponenten besitzen gewöhnliche Fahrzeuge bereits mehrere Steuergeräte, die miteinander kommunizieren. Dabei kommen Kommunikationsprotokolle wie CAN, LIN, FlexRay oder auch Automotive Ethernet (IEEE 802.3) zum Einsatz. Alle diese Standards werden seit Jahrzehnten für Fahrzeuge angepasst und optimierte. Im Falle des autonomen Fahrens (AD) kommen weitere Datenschnittstellen hinzu, z. B. 5G oder 6G-Kapazitäten. Die Mobilfunksysteme spielen außerdme eine Rolle bei dem elektronischen ist das eCall-System, welches seit 2018 Vorschrift wurde. Dies ist nur eines von vielen Elektronikgeräten, die Autos sicherer, komfortabler und moderner machen.

Test und Qualität

Die Qualitätssicherung, Messtechnik, Diagnose und das Testen von Teilen (beispielsweise auf elektromagnetische Verträglichkeit), die Funktion der E/E/SW-Komponenten spielen bei der Entwicklung eine entscheidende Rolle, siehe hierzu auch Verifikation und Validierung (V&V). Hier wird genau unterschieden zwischen Unit-, Komponenten- oder Modultests, Integrationstests, Softwarequalität und Systemtests. In Fahrzeugen jeglicher Art spielen spezielle Anforderungen an die Echtzeitfähigkeit und funktionale Sicherheit (vgl. ISO 26262) der Systeme und des Systems „Fahrzeug“ eine überragende Rolle. Elektronikgeräte werden außerdem in „Umwelttests“ auf IP-Schutzarten geprüft. Die Messmittel (Messtechnik) wird selbst überprüft und kalibriert.

Dafür gibt es eigene Interessensgemeinschaften wie die Association for Standardization of Automation and Measuring Systems (ASAM), welche Normen oder Standards spezifiziert. An die Elektronik im Fahrzeug werden besondere Ansprüche bezüglich Robustheit, Temperaturbereich, Schwingungs- und Stoßfestigkeit sowie Zuverlässigkeit gestellt, oder zusammengefasst, die Sicherheit und Qualität. Ein Großteil der Technologie eines Automobils ist reguliert, das heißt, sie wird durch Normen und Richtlinien sowie entsprechende Abnahmen und Prüfungen überprüft. Vorgaben kommen z. B. von der International Automotive Task Force (IATF). Die Basis der Qualität, was jedes Unternehmen (egal ob Zulieferer oder Endausrüster) im Zusammenhang mit Automobilelektronik erfüllen sollte, ist ein Qualitätsmanagementsystem (QMS) nach ISO 9001.

Hochentwickelte Fahrzeuge

Bei Fahrzeugen der neuesten Generation (ab 2020er Jahre) kommen leistungsstarke Recheneinheiten (Hochleistungssteuergeräte) zum Einsatz, z. B. die Media Control Unit (MCU) bei Telsa. Als Teil der Entwicklung spricht man von Software-definierten Fahrzeugen. In Einzelfällen kommen sogenannte „KI-Beschleuniger“ zum Einsatz, welche eine hochkomplexe Sensordatenfusion durch autonome bzw. intelligente Kapazitäten unterstützen. (Diese Technologien sind jedoch noch nicht der Standard in jedem gewöhnlichen Fahrzeug, da die Entwicklung künstlicher neuronaler Netze (KNN) selbst noch Teil der Forschung und Entwicklung ist.<ref>Fastest Computer in the Industry: Continental Accelerates AI Development Using Supercomputer. In: Continental AG. 28. Juli 2020, abgerufen am 15. April 2026 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)).</ref> Ein Anwendungsbeispiel sind die „Robotaxis“.)

In hochwertigen Fahrzeugen sind gewöhnliche Kombiinstrumente mittlerweile durch hochauflösende LCD-Displays bzw. Touchdisplays abgelöst worden. Autoelektronik ist eine Basistechnologie moderner Fahrzeuge. Die Steigerung oder Weiterentwicklung führt zu hochkomplexe Fahrzeugtechnologien, wie dem autonomen Fahren (AD).<ref></ref> Des Weiteren spielen bei den hochentwickelten und mit dem Internet verbundenen Elektroniksystemen auch die Cybersecurity eine wichtige Rolle, vgl. auch die Norm SAE J3061.

Entstehungsgeschichte

Die Entwicklung der Automobilelektronik hat seit den 1990er Jahren zusammen mit dem massenhaften Aufkommen der Halbleiterprodukte und Zunahme der Leistung der Mikroprozessoren bzw. Mikrocontroller eine rasante Entwicklung genommen. Seit etwa den 2010er Jahren sind in einem kommerziellen Fahrzeug hunderte bis tausende Halbleiterbauteile integriert. Softwaregesteuerte Geräte sind mit Millionen Zeilen Code programmiert. Die Autoindustrie ist seit vielen Jahren ein Hauptabnehmer der sich rasant entwickelnden Produkte der Halbleiterindustrie.

Siehe auch

Literatur

Fachzeitschriften

Fachbücher

  • Werner Zimmermann, Ralf Schmidgall: Bussysteme in der Fahrzeugtechnik: Protokolle, Standards und Softwarearchitektur. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-658-02418-5, doi:10.1007/978-3-658-02419-2.
  • Robert Bosch GmbH (Hrsg.): Bosch Automotive Electrics and Automotive Electronics: Systems and Components, Networking and Hybrid Drive. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-658-01783-5, doi:10.1007/978-3-658-01784-2.
  • Fabian Wolf: Fahrzeuginformatik: Eine Einführung in die Software- und Elektronikentwicklung aus der Praxis der Automobilindustrie. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2018, ISBN 978-3-658-21223-0, doi:10.1007/978-3-658-21224-7.
  • Helmut Tschöke, Peter Gutzmer, Thomas Pfund (Hrsg.): Elektrifizierung des Antriebsstrangs: Grundlagen - vom Mikro-Hybrid zum vollelektrischen Antrieb. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2019, ISBN 978-3-662-60355-0, doi:10.1007/978-3-662-60356-7.
  • Kai Borgeest: Elektronik in der Fahrzeugtechnik: Hardware, Software, Systeme und Projektmanagement. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2021, ISBN 978-3-658-23663-2, doi:10.1007/978-3-658-23664-9.
  • Martin Doppelbauer: Grundlagen der Elektromobilität: Technik, Praxis, Energie und Umwelt. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2025, ISBN 978-3-658-44827-1, doi:10.1007/978-3-658-44828-8.

Einzelnachweise

<references />

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