Systementwicklung

Wie Autos dank Mikrocontroller immer schadstoffärmer werden

| Autor / Redakteur: Markus Vomfelde * / Thomas Kuther

Energieeffizient, kostengünstig, spritsparend und umweltfreundlich: Mit geeigneten Mikrocontroller lassen sich diese Forderungen an ein Automobil unter einen Hut bringen.
Energieeffizient, kostengünstig, spritsparend und umweltfreundlich: Mit geeigneten Mikrocontroller lassen sich diese Forderungen an ein Automobil unter einen Hut bringen. (Bild: Renesas)

Autos sollen immer spritsparender und schadstoffärmer werden. Deshalb sind umfassende Konzepte gefragt, die nicht nur den CO2-Ausstoß, sondern am besten auch die Systemkosten reduzieren.

Energieeffizienz und CO2-Ausstoß haben einen hohen Stellenwert bei der Entwicklung von Automobilen. Die neusten Richtlinien der Europäischen Kommission erhöhen den Druck auf die Automobilindustrie zudem. Die Anstrengungen fokussieren nun auch stark auf die Elektronik im Fahrzeug, da durch den schlechten Wirkungsgrad zur Stromerzeugung und die große Anzahl an Modulen auch vermeintlich kleine Verbraucher einen maßgeblichen Anteil zum Verbrauch beitragen. Mit einem umfassenden Konzept zur Energieeffizienz im Mikrocontroller kann hier ein entscheidender Schritt in Richtung CO2-Reduktion gemacht und gleichzeitig die Systemkosten optimiert werden.

Energieeffizienz ist seit einigen Jahren ein Schlüsselwort in fast allen Lebensbereichen. Ob bei der heimischen Heizungsanlage oder der Beleuchtung, ob beim Kühlschrank oder der Waschmaschine bis hin zu Fernseher, Laptop und jedem Netzteil, immer wieder stoßen wir auf Energieklassen oder Umweltlabel. Seit 2011 ist auch für Pkws die Auszeichnung mit einem Energie- bzw. CO2-Label Pflicht.

Flottenverbrauch soll in der EU immer weiter sinken

Darüber hinaus hat in diesem Jahr die Europäische Kommission die Regulierung für den gesamten Flottenverbrauch der Automobilhersteller verabschiedet und damit die Strafen für die Überschreitung der Grenze. Diese Strafzahlungen läuten eine neue Ära in der Entwicklung spritsparender Fahrzeuge ein. Neben der üblichen Verbesserung der Motoreffizienz ziehen die Automobilhersteller nun auch weitergehende Maßnahmen in Betracht, um den Kraftstoffverbrauch bzw. CO2-Ausstoß zu reduzieren.

Neben den großen Energieverbrauchern wie Motor, Klimaanlage oder Licht rücken jetzt auch die vermeintlich vernachlässigbaren Systeme wie Pumpen, Sensoren oder Elektromotoren in den Fokus. Deren Potential zur Energieeinsparung wird nun analysiert. Dabei spielt die Elektronik im Fahrzeug eine bedeutende Rolle.

Erstens nimmt die Anzahl der Elektronikmodule im Pkw immer mehr zu. So ist es keine Seltenheit, dass in einem Fahrzeug der oberen Mittelklasse 50 und mehr Module verbaut sind. Zum Zweiten ist der Wirkungsgrad, um elektrische Energie im Fahrzeug zu erzeugen, denkbar schlecht. Das heißt, dass von der Energie, die bei der Verbrennung von Benzin entsteht, im ungünstigsten Fall gerade einmal 6% als elektrische Energie an der Elektronik ankommen. Neben der Optimierung der Energieerzeugung ist daher die Einsparung der benötigten Energie ein sinnvoller Schritt, um den Kraftstoffverbrauch im Fahrzeug zu senken.

Ein umfassendes Konzept an Stelle von Teillösungen

In den letzten Jahren hat die Automobilindustrie verschiedene Lösungsansätze entwickelt, die nun nach und nach in der Serie Einzug finden. Hervorzuheben ist der Einsatz von DC/DC-Wandlern für die Versorgung von Mikrocontrollern und die Einführung von Netzwerklösungen, die den Standby-Betrieb von Modulen während der Fahrt unterstützen (Partial oder Pretended Networking).

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