Anforderung an Bussysteme im Fahrzeug

Nicht nur weltweit, sondern auch in Deutschland ist die Automobilbranche ein wichtiger und lukrativer Industriezweig. Aus diesem Grunde fokussieren sich zahlreiche Entwickler auch immer mehr auf die Erforschung und Verwirklichung von Technologien, die innerhalb eines Fahrzeugs zum Tragen kommen. Im Speziellen dreht es sich bei der Arbeit der Ingenieure und Techniker um die Informationstechnik und Industrielle Kommunikation, wobei es sich hierbei im Genauen um die Automationstechnik handelt. Denn die Anforderungen, welche an die modernen Fahrzeuge namhafter Firmen gestellt werden, werden immer spezieller und bedürfen einer immer größeren technischen Ausstattung. Hierbei soll jedoch der Aufwand der Ausstattung nicht steigen, sodass sich die Entwickler das Bussystem zu Eigen machen, welches es ermöglicht ohne erhebliche Änderungen den Anforderungen an ein effizientes und gleichsam kostengünstiges Netzwerk zu erfüllen.

Das Ziel der Automationstechnik

Automationstechnik ist zunächst einmal ein Überbegriff für alle Technologien, die es ermöglichen, dass innerhalb eines Netzwerks eine digitale Kommunikation vonstattengehen kann, bei welcher es bei Wiederholungen nicht erforderlich ist, erneut Instruktionen zu geben, da die Geräte „intelligent“ arbeiten und sich selbst behilflich sein können. Die Vorgänge sollen demnach „automatisch“ ablaufen, also eigenständig durch die Teilnehmer eines Systems und auf den Befehl einer selbstständig funktionierenden Steuereinheit hin. Der Einsatz solcher Techniken hat gewisse Ziele, die letztlich auch die Anforderungen an die verwendeten Technologien wiederspiegeln. So sollen

  • die Produktion gesteigert und
  • die Kosten gesenkt,
  • der Arbeitsaufwand minimiert und
  • die Entstehung von Risiken verhindert,
  • sowie Fehlerquellen automatisch aufgefunden
  • und Sicherheitslücken geschlossen werden.

Ferner schließen sich große Firmen immer häufiger zu Organisationen zusammen, um einen global anerkannten Standard und eine international etablierte Norm zu schaffen, damit die Systeme hersteller-und geräteunabhängig sind und für mehrere Teilnehmer gleichzeitig verwendet werden können, sodass der Aufwand der Verkabelung reduziert wird.

Die Anforderungen an ein Bussystem

Um die Ziele der Automobilhersteller und Entwickler auch zu verwirklichen, werden seit den Neunzigern immer intensiver Bussysteme genutzt, also „Binary Unit Systems“. Diese technische Applikation hat den Zweck, die digitale Übertragung von Daten in Form von verschlüsselten Nachrichten zu realisieren und durchzuführen. Somit liegt die Hauptaufgabe des Busses in der Ermöglichung einer Kommunikation elektronischer Netzwerke, wobei dies jedoch bestimmten Anforderungen unterliegt, da der Bus dies nicht zum Selbstzweck tut. Zu den wesentlichen Anforderungen zählen folgende drei Kriterien:

  • funktionale Anforderungen
  • technische Anforderungen
  • nichttechnische Anforderungen

Die funktionalen Anforderungen an ein Bussystem, das in einem Fahrzeug zum Einsatz kommen soll, liegen in der Erfüllung von relevanten Funktionen, die dabei auf jede einzelne Komponente im Automobil bezogen werden können, sodass auch separate Bereiche und Systeme in den Fahrzeugfunktionen dem Bussystem unterliegen. Durch die Aufstellung dieser Anforderungen ergibt sich auch die zweite zu verwirklichende Kategorie, die der technischen Anforderungen. Um diese Punkte zu systematisieren werden jedoch diverse Ordnungsprinzipien benötigt. Durch diese Klassifizierung der Teilnehmer des Netzwerks lassen sich Anwendungsklassen definieren, bei denen jedoch drei Aspekte mit eingezogen werden müssen, damit diese Festlegung erfolgen kann

  • Berücksichtigung des Einsatzgebietes
  • Berücksichtigung der notwendigen Übertragungsrate
  • Berücksichtigung der notwendigen Botschaftslänge

Da die Systeme zukünftig wohl noch stärker vernetzt werden, wird auch die Anforderung einer deterministisch ablaufenden Datenübertragung relevant, zudem auch Topologien fehlertoleranter werden müssen. Schlussendlich spielen auch die nichttechnischen Anforderungen eine Rolle, wenn es darum geht, ein optimiertes und spezialisiertes Bussystem zu entwickeln. Zu diesen Kriterien gehört die Flexibilität, die Möglichkeit zu konfigurieren und die Technik in verschiedenen Skalierungen wirken zu lassen.

Zusammenfassung zu den Anforderungen an Bussysteme

Die spezielle Elektronikarchitektur, die durch den Einsatz eines Bussystems zum Tragen kommen kann, muss eine ganze Reihe von Anforderungen erfüllen, um einen möglichst hohen Gewinn zu erzielen. Die Kosten müssen gesenkt werden, doch dies hängt von mehreren Faktoren ab, da nicht nur die Anzahl der Steuergeräte ein Kostenpunkt ist, sondern auch die Anzahl der Leitungsverbindungen und der Stecker sowie Steckkontakte. Die Herausforderung von Bussystemen für die Automobilbranche besteht hauptsächlich darin, dass Fahrzeuge zunehmend ausgefallener werden und in ihren Sonderausstattungen einen steigenden Individualcharakter vorweisen sollen. Dies soll jedoch ohne einen großen Änderungsaufwand geschehen, sodass letztlich verschiedene Geräte mit unterschiedlichen Funktionen miteinander verbunden werden können ohne dabei an der Hardware und Software maßgebliche Komponenten auszutauschen.

Auch das Thema der Zuverlässigkeit der elektronischen Geräte ist ein wichtiger Bestandteil der Entwicklungsarbeit, denn insbesondere bei Fahrzeugen muss gewährleistet sein, dass der Fahrer nicht nur Fehlfunktionen des Netzwerks in Gefahr gebracht wird. Somit besteht bei Bussystemen auch die Anforderung der Unempfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen, damit es nicht zu fehlerhaften Daten oder abgebrochenen Übertragungen kommen kann. Schlussendlich zählt auch noch das Vorhandensein einer ausreichend großen Datenrate, damit auch weitere Neuerungen problemlos ergänzt werden können, ohne direkt ein völlig anderes System entwerfen zu müssen.