

Heute werden Komponenten zunehmend über standardisierte Netzwerke verbunden – ähnlich wie andere elektronische Geräte. Der Aufstieg homogener, busbasierter Architekturen stellt Komponentenentwickler gleichzeitig vor Herausforderungen und eröffnet Chancen.
Fortschritte in der Smart-Vehicle-Technologie – wie der rasche Übergang zur Elektrifizierung und die wachsende Komplexität von Fahrzeugsystemen – führen zu einer tiefgreifenden Transformation der Branche. In diesem Interview erklärt Lamar F. Ricks (Director of Reliability & Testing, vorher Chief Technology Officer, Transport Sensors bei TE), wie Ingenieure die Integration von Sensoren in neue Fahrzeugarchitekturen meistern können.
Mit der zunehmenden Reife des Marktes für Elektrofahrzeuge werden sich die Systemanforderungen für Komponentenhersteller stärker standardisieren. Um sich als innovativer Vorreiter zu etablieren, müssen die Ingenieure in der Lage sein, Lösungen zu entwickeln, die Marktentwicklungen vorwegnehmen und den Herstellern helfen, herauszufinden, was realisierbar ist. Dieser Prozess erfordert ein fundiertes Verständnis von Materialien und Fertigungsmöglichkeiten. Praxistaugliche Lösungen müssen robust genug sein, um hohen Temperaturen und Vibrationen standzuhalten, und sie müssen sich nahtlos in die übrigen Fahrzeugsysteme integrieren lassen.
Ein weiterer Aspekt in der Entwicklung der Fahrzeugarchitektur ist der Vergleich von zonalen und domänenzentralisierten Architekturen – einschließlich der jeweiligen Vor- und Nachteile. Einblick in die Zukunft der softwaredefinierten Fahrzeuge: Die Softwareentwicklung wird zunehmend zum zentralen Element des Fahrzeugdesigns und führt zu einem Wandel von hardwarezentrierten hin zu softwarezentrierten Systemen.
Wie haben Fortschritte in der Smart-Vehicle-Technologie das Design der Fahrzeugarchitektur verändert?
Es gibt eine Reihe von Trends, die sich gerade entwickeln. Diese Trends betreffen Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge sowie Plug-in-Hybride. Im Kern geht es um Elektrifizierung. Einige Entwicklungen – wie Urbanisierung, der Druck hin zu Nachhaltigkeit und grünen Lösungen – haben Regierungen weltweit dazu veranlasst, verschiedene Gesetze und neue Vorschriften einzuführen. All dies kommt den OEMs zugute, da es die Elektrifizierung vorantreibt. Zudem gibt es diverse Steueranreize, die die Verbraucher stark motiviert haben, Elektromobilität zu übernehmen. Der Wandel vollzieht sich sehr schnell.
Die Fahrzeugarchitekturen bewegen sich in Richtung eines sogenannten zonalen Ansatzes. Dieser Ansatz basiert auf standardisierten elektrischen und elektronischen Plattformen. Diese Standardisierung und Modularisierung der elektronischen Systeme ist entscheidend für den Erfolg von Elektrofahrzeugen. Sie verspricht zahlreiche Vorteile: Kosten- und Gewichtsreduktionen, eine leichtere Austauschbarkeit von Subsystemen und Komponenten sowie die Integration weiterentwickelter Fahrzeugfunktionen. Das schnelle Innovationstempo im Bereich der Hochvolt-Antriebssysteme treibt neue Architekturen im Fahrzeug voran. Es erfordert ein radikales Umdenken und Neugestalten der Niedervolt-Elektrik- und Elektroniksysteme, ihrer Architekturen und der damit verbundenen Plattformen. Einige Fahrzeugprogramme sind bereits von der Legacy-Architektur mit verteilten Systemen auf eine domänenzentralisierte Architektur umgestiegen. Diese Domänenarchitekturen müssen nun jedoch einen weiteren Schritt gehen – hin zur zonalen Architektur, die für die zukünftigen Elektrofahrzeuge optimiert ist. Dazu gehören auch komplexe Hochvolt-Systeme, die das Fahrzeug antreiben und automatisierte Fahrfunktionen ermöglichen.
Die alten Systeme waren verteilte Legacy-Architekturen. Diese wurden zunächst zu einer stärker domänenzentralisierten Architektur weiterentwickelt. In Zukunft jedoch erfolgt der Übergang zu einer zonalen Architektur. Bereits heute nutzen einige wenige Prozent der Fahrzeuge zonale Architekturen – dies sind die Vorreiter der Branche. Schätzungen zufolge werden jedoch innerhalb von weniger als zehn Jahren rund 40 % der OEMs auf die zonale Architektur umgestellt haben. Dieser Trend zwingt die Wettbewerber, Schritt zu halten und diese Veränderungen schnell zu übernehmen. Heute setzen die OEMs von elektrifizierten Fahrzeugen Software nicht nur ein, um Sicherheit, Komfort und Funktionen wie Infotainment zu verbessern, sondern auch, um eine stärkere Elektrifizierung sowie die ADAS-Funktionen zu ermöglichen. In Zukunft werden die Fahrzeugfunktionen und die zugehörige Software unabhängig von der zugrunde liegenden Hardware entwickelt – und während des gesamten Fahrzeuglebenszyklus aktualisiert. Das führt letztlich zu dem Konzept des Software Defined Vehicle (SDV), wie es häufig genannt wird. Auch wir beteiligen uns an diesem Fortschritt hin zu ADAS und erweiterten Funktionalitäten. Ein aktuelles Beispiel ist die Einführung eines hochauflösenden Raddrehzahlsensors. Dieser bietet mehr als die vierfache Auflösung herkömmlicher Raddrehzahlsensoren. Durch diese höhere Auflösung wird eine deutlich präzisere Steuerung der Radbewegungen möglich, was wiederum die Automatisierung verschiedener Funktionen wie automatisches Parken oder sogar Stauassistenz erlaubt. Damit erreicht die Fahrzeugfunktionalität ein völlig neues Niveau.
Warum zonale Architektur statt domänenzentralisierter Architektur?
Die Domänenarchitekturen ermöglichen es, Systeme logisch zu organisieren, und sind auch gut geeignet für die Cloud-Konnektivität. So werden beispielsweise Infotainment, ADAS, Telematik und Gateway-Systeme jeweils gruppiert, und jedes verfügt über eine eigene elektronische Steuereinheit (ECU). Allerdings erhöht diese Architektur die Menge an Verkabelung und Verbindungen im Fahrzeug. Das wiederum steigert das Fahrzeuggewicht und die Kosten. Zwar können OEMs mit dieser Architektur relativ einfach neue Funktionen einführen, indem sie neue Sensoren, Elektronik und sogar eine ECU hinzufügen, um all dies zu steuern. Doch die Vielzahl an zunehmend miteinander vernetzten ECUs innerhalb des Gesamtsystems ist nicht nur kostspielig, sondern birgt auch eine zunehmende Bedrohung durch Cyberangriffe, da es mehrere potenzielle digitale Zugangspunkte von außen gibt. Deshalb sind die aktuell noch weit verbreiteten domänenzentralisierten Architekturen letztlich nicht die effizienteste Art, ein Fahrzeugelektriksystem zu organisieren. Eine Überarbeitung der Kernarchitektur und des elektrischen Verteilungssystems ist unumgänglich – und sie führt zur breiten Einführung der zonalen Architektur. Bei der zonalen Architektur werden die Systeme sowohl logisch als auch physisch in effizient organisierte Zonen unterteilt. In jeder Zone werden alle Systeme von demselben Prozessor gesteuert. Sie verfügen über eine eigene Leistungsverteileinheit und sind alle über ein Gateway mit dem Ethernet und schließlich mit dem zentralen Fahrzeugcomputer verbunden. Auf diese Weise können nur wenige ECUs das gesamte Fahrzeug steuern – und gleichzeitig alle neuen, komplexen Funktionen bereitstellen, über die moderne Fahrzeuge verfügen.
In einem zonalen Architektursystem gilt: Da sich die ECUs näher an den Aktuatoren und Sensoren befinden, werden weniger Verkabelung und Verbindungen benötigt. Das Ergebnis ist ein schlankeres, wesentlich effizienteres und skalierbares Design. Es ermöglicht eine effiziente Konnektivität, reduziert das Gewicht, senkt die Fahrzeugkosten erheblich und sorgt zugleich für eine robustere Cybersicherheit und eine verbesserte Zuverlässigkeit. Die zonal aufgebaute Architektur schafft eine klar strukturierte, saubere und sichere Umgebung, die die Grundlage für die Softwareentwicklung und das softwaredefinierte Fahrzeug bildet. So werden Funktionen wie Over-the-Air-Updates möglich – ähnlich wie bei Smartphones –, ebenso wie Subscription-Services und viele weitere digitale Angebote. Der Umstieg auf die zonale Architektur macht das Fahrzeug quasi zu einem Supercomputer auf Rädern, vergleichbar mit einem Smartphone, bei dem Fahrer ihr Erlebnis durch das Herunterladen von Apps optimieren können. Was bedeutet das für Sensoren? In manchen Fahrzeugen sind heute noch Sensoren mit analogen Ausgängen verbaut, die in Analog-Digital-Wandler eingespeist werden, die sich auf den Elektronikplatinen der lokalen Steuereinheit des Kunden befinden. In Zukunft erwarte ich jedoch vor allem Sensoren mit digitalen Ausgängen, die in diesem busbasierten Zonalsystem direkt kommunizieren.
Welchen Einfluss haben diese Fortschritte auf die Entwicklung von Fahrzeugsensoren?
Der Übergang zu zonal basierten Architekturen wird maßgeblich den Weg zum softwaredefinierten Fahrzeug ebnen. Ohne das könnte dieses Konzept nicht Realität werden. In Zukunft wird die Arbeit der OEMs im Wesentlichen eine Software-Entwicklungsaufgabe sein. Historisch gesehen haben OEMs und Tier-1-Zulieferer zunächst hardwarezentrierte Systeme entworfen und dann entschieden, welche Software benötigt wird, um diese Systeme zu unterstützen. Mit der zonal aufgebauten Architektur wird sich das genau umkehren: Die OEMs werden zuerst die Software entwickeln und weiterentwickeln, die die Zonen steuert, und danach überlegen, wie die Hardware angepasst werden muss, um die Software optimal zu unterstützen. Die Hardware folgt nun der Software. Dadurch verlagert sich die Souveränität der Softwareentwicklung von den Tier-1-Zulieferern hin zu den OEMs. Die strikte Trennung von Hardware und Software durch eine Zwischenschicht ermöglicht es zudem, dass beide unabhängig voneinander entwickelt werden können – mit getrennten Prozessen und Lebenszyklen. Eine passende Analogie wäre die Entwicklung des PCs: Anfangs stark kundenspezifisch, später mit der Einführung standardisierter Motherboards. Ähnliche Entwicklungen werden wir bei Fahrzeugen beobachten. Um all das zu ermöglichen, sind Standardisierung und Modularisierung entscheidend. Das ist entscheidend.
Die OEMs werden künftig den Großteil der Softwareentwicklung steuern und gleichzeitig die Standardisierung von Hardware und elektronischen Modulen vorantreiben. Dadurch entsteht für die Automobilhersteller ein größerer Mehrwert, da sie eine maximale Wiederverwendung über ihre verschiedenen Plattformmodelle hinweg erzielen können. Mit der zonal aufgebauten Architektur wird es zudem zu einer Migration auf ein 48-Volt-System kommen, um den höheren Energiebedarf und die erforderliche Redundanz zu unterstützen. Diese 48-Volt-Systeme haben geringere Leistungsverluste – ein entscheidender Vorteil, da dies den Einsatz deutlich leichterer Kabelbäume ermöglicht. Während heutige Fahrzeuge noch große und umfangreiche Kabelstränge im gesamten Fahrzeug aufweisen, werden bei der zonalen Architektur erheblich weniger Leitungssätze benötigt, die zudem leichter und einfacher im Fahrzeug zu verlegen sind. Der Gesamtvorteil für OEMs beim Übergang von den alten Architekturen zur neuen zonalen Architektur liegt in deutlich reduzierten Entwicklungskosten, einer massiven Senkung der Investitionsausgaben (CapEx) in der Produktion, einer wesentlich höheren Fertigungseffizienz, schnelleren Entwicklungszyklen, geringeren Beständen – kurzum: eine Vielzahl an Vorteilen. Für die OEMs wird dies von enormem Nutzen sein. Darüber hinaus erleichtern die kleineren und kürzeren elektrischen Kabel sowie Sensoren mit digitalen Ausgängen den OEMs die Integration: Sensoren können einfacher hinzugefügt oder entfernt werden, um die Funktionalitäten gezielt an die Anforderungen jedes Fahrzeugs anzupassen.
Tatsächlich wird es für die OEMs einen wirtschaftlichen Anreiz geben, mehrere Sensoren in einem Gehäuse zu kombinieren – etwas, das man als „Combi-Sensing“ bezeichnet. Üblicherweise dient dies dazu, die Kosten für das Packaging oder die komplexen Kabelbäume zu reduzieren. Dieser Ansatz könnte jedoch künftig abnehmen oder ganz entfallen, da es in Zukunft einfacher sein wird, einzelne Sensoren hinzuzufügen oder zu entfernen. Darüber hinaus wächst der Bedarf an einem ausgereiften Verständnis der Anforderungen an die funktionale Sicherheit stetig. Praktisch jedes Unternehmen weltweit muss heute über einen oder mehrere geschulte und zertifizierte Functional Safety Manager verfügen, ebenso wie über Ingenieure und IC-Designer, die mit dem Thema funktionale Sicherheit umfassend vertraut sind. Unter funktionaler Sicherheit versteht man ein Sicherheitsintegritätslevel (SIL). SIL. Ein SIL bezieht sich auf eine Sicherheitsfunktion von Anfang bis Ende und bestätigt im Wesentlichen, dass das System in einen sicheren Zustand zurückkehrt oder ordnungsgemäß funktioniert – selbst bei Fehlbedienung oder Funktionsverlust. Es handelt sich um eine fehlertolerante Architektur. Sowohl das Design als auch der Entwicklungsprozess von Produkten müssen den Standards für funktionale Sicherheit folgen. Diese werden von der International Electrotechnical Commission (IEC) herausgegeben und umfassen unter anderem die IEC 61508 und die ISO 26262. Alle Beteiligten müssen diese unabhängigen Functional-Safety-Audits bestehen, um die entsprechenden quantitativen Kennzahlen zu erfüllen, die belegen, dass sämtliche Sicherheitsstandards eingehalten werden.
Es gibt eine sogenannte ASIL-Dekomposition. Dabei handelt es sich um eine Technik, die in der Entwicklung von automobilen Systemen eingesetzt wird, um Risiken zu steuern und zu mindern – und die sich auf verschiedene Funktionen oder Komponenten bezieht. Der Prozess beinhaltet, ein System mit einer höheren ASIL-Anforderung in kleinere Teile und Funktionen zu zerlegen, denen jeweils eine niedrigere ASIL-Einstufung zugewiesen wird, um so die übergeordnete ASIL-Stufe innerhalb des Fahrzeugs zu erfüllen. Dieser Ansatz ermöglicht eine handhabbare und kosteneffizientere Umsetzung der Sicherheitsmaßnahmen. ASIL (Automotive Safety Integrity Level) ist in vier Stufen unterteilt: A, B, C und D. ASIL D steht für den höchsten Grad an Sicherheitsanforderungen und Gefahrenbeherrschung. ASIL A bildet das niedrigste Level. Diese Klassifikation dient dazu, die Schwere, die Exposition und die Kontrollierbarkeit potenzieller Gefährdungen zu bewerten. Sie lenkt den Entwicklungsprozess auf die kritischen Sicherheitsmaßnahmen. ASIL A: Systeme mit relativ geringem Risiko, die aber dennoch Maßnahmen zur Risikominderung erfordern. ASIL B: Systeme mit moderatem Risiko, die strengere Kontrollen als ASIL A benötigen. ASIL C: Systeme mit deutlich höherem Risiko, die entsprechend rigorosere Sicherheitsmaßnahmen verlangen. ASIL D: Systeme mit dem höchsten Risiko, für die die strengsten Sicherheitsanforderungen gelten. All diese Veränderungen stellen Ingenieure vor die Herausforderung, die Details der Endanwendung besser zu verstehen: Welche Anforderungen werden an den Sensor im System gestellt? Welche Rolle spielt er? Welchen Wert liefert er nicht nur in Bezug auf Funktionalität und Leistung, sondern auch hinsichtlich Sicherheit, Qualität, Zuverlässigkeit, Gewicht, Nachhaltigkeit und Kosten? Dies sind viele Faktoren, die Ingenieure in der Produktentwicklung berücksichtigen müssen. Da die OEMs zunehmend in Richtung softwaredefiniertes Fahrzeug gehen und den Schwerpunkt vor allem auf die Software legen, könnte ihr Wissen und Reifegrad im Bereich der mechanischen Systeme und Sensoren abnehmen. Während sie in der Vergangenheit stark hardwarezentrierte Entwicklungen betrieben und darin sehr kompetent waren, wird sich dies in Zukunft stärker in Richtung Tier-1-Zulieferer, Systemanbieter und Sensorhersteller verlagern.
Was wird unternommen, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Sensoren zu verbessern?
Sie haben über Zuverlässigkeit gesprochen. Ich habe die Design-for-Reliability-Methodik in meiner F&E-Organisation institutionalisiert – und zwar weltweit. Design for Reliability stellt sicher, dass ein Produkt die beabsichtigte Funktion unter den spezifizierten und geforderten Bedingungen bzw. Belastungen über einen definierten Zeitraum hinweg und in einem bestimmten Umfeld erfüllt – auch unter Berücksichtigung potenzieller Ausfälle. Diese Methodik integriert Zuverlässigkeitsaspekte direkt in den Produktentwicklungsprozess. Sie hilft, Ausfälle zu minimieren, die Gesamtleistung des Produkts zu verbessern und die Produktsicherheit zu erhöhen. Ein zentrales Element ist das sogenannte Missionsprofil. Dieses beschreibt detailliert die Einsatzbedingungen und Anforderungen, denen ein Produkt über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg ausgesetzt sein wird. Dazu gehören funktionale Belastungen wie thermische, mechanische und elektrische Einwirkungen sowie sämtliche Umwelteinflüsse – abhängig von den jeweiligen Einsatzbedingungen der Endanwendung. Die Eingaben aus dem Missionsprofil fließen in das Product Requirements Document (PRD) ein. Dabei nutzen wir Kundendaten, um festzulegen, wie sich unser Produkt verhalten muss, und wir entwickeln und validieren es entsprechend. Wir müssen das Nutzungsprofil verstehen – gestützt durch Kundendaten in Form von Simulationen, Testergebnissen oder Felddaten. Ergänzend ziehen wir Industrienormen, bekannte Fehlermodi aus früheren Projekten sowie unsere Produkt- und Design-FMEAs ähnlicher Plattformen und Produkte heran. All diese Informationen fließen in die Definition der Produktanforderungen für die Entwicklung ein. Das stellt sicher, dass der Sensorentwickler ein zuverlässiges Produkt entwickelt, das die Anforderungen der Endanwendung erfüllt. Gleichzeitig vermeiden wir Überdesign oder übermäßige Komplexität, die unnötige Kosten verursachen würden. Es handelt sich um optimiertes Engineering – nicht zu viel und nicht zu wenig, sondern genau richtig.
Wir führen auch Functional-Safety-Assessments durch. Ich habe bereits über die Functional Safety Manager gesprochen und darüber, dass all unsere Ingenieure eine entsprechende Schulung in funktionaler Sicherheit erhalten. Unsere Functional Safety Manager und unsere F&E-Ingenieure führen intensive Gespräche mit den Functional-Safety-Experten der OEMs und Tier-1-Zulieferer, um ein vollständiges Verständnis und eine enge Abstimmung in Bezug auf alle ASIL-Anforderungen der Sensoren sicherzustellen – ebenso in Bezug auf die jeweiligen Dekompositionsmethoden, die auf Systemebene angewandt werden. Ein korrektes Verständnis des Fahrzeugs, der Systemarchitektur sowie der Weitergabe bis hin zu den Subsystemen, Einzelkomponenten und schließlich zu unseren Sensoren ist zwingend erforderlich. Und das ist ein äußerst komplexes Thema, das nur von qualifiziert geschulten und zertifizierten Fachexperten bearbeitet werden darf.
Wie stellen Sie sich die nächste Fahrzeuggeneration vor?
Ich habe bereits erwähnt, dass das Fahrzeug der nächsten Generation deutlich weniger hardwarezentriert sein wird als die bisherigen, verbrennungsmotorbasierten Plattformen. Fahrzeuge werden zu softwaredefinierten Plattformen. Ich habe vom softwaredefinierten Fahrzeug gesprochen, das durch ein hohes Maß an Standardisierung und Modularisierung der Hardware geprägt sein wird. Die nächste Fahrzeuggeneration wird sich vor allem durch das Erlebnis der Fahrer und Passagiere unterscheiden. Sensoren werden dabei eine Schlüsselrolle spielen, indem sie Funktionen und Features auf einer Fahrzeugplattform ermöglichen, die sich gezielt an die individuellen Bedürfnisse von Fahrer und Passagieren anpassen lassen. Das Fahrerlebnis selbst wird sich stark von dem der Vergangenheit unterscheiden – mit automatisierten Fahrfunktionen und erweiterten Fahrerassistenzsystemen.
Die SAE (Society of Automotive Engineers) hat sechs Automatisierungsstufen für das Fahren definiert – von Stufe 0 bis Stufe 5. Stufe 0 ist vollständig manuell. Keine Automatisierung. Der Fahrer übernimmt alle Fahraufgaben (Lenken, Beschleunigen, Spurwechsel, Bremsen usw.). Das sind gewissermaßen die klassischen Legacy-Fahrzeuge. Stufe 1 ist die Fahrerassistenz. Ein einzelnes Assistenzsystem unterstützt (z. B. Tempomat oder Spurhalteassistent), die Verantwortung liegt aber vollständig beim Fahrer. Stufe 3, die teilweise Automatisierung – auch bekannt als ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) – bedeutet, dass das Fahrzeug Lenken, Beschleunigen, Spurwechsel und Bremsen übernimmt. Der Fahrer überwacht jedoch weiterhin und kann jederzeit die Steuerung übernehmen. Stufe 4 wird als bedingte Automatisierung bezeichnet. In dieser Stufe übernimmt das Fahrzeug sämtliche Fahraufgaben und alle Manövrierfunktionen, aber der Fahrer hat unter bestimmten Bedingungen weiterhin eine Übersteuerungsmöglichkeit. Level 5 ist Hochautomatisierung. In Level 5 übernimmt das Fahrzeug die meisten Fahraufgaben unter bestimmten Bedingungen (Geofencing). In Level 5 hat der Fahrer immer noch die Möglichkeit, das Fahrzeug zu steuern, aber in Level 6 erreicht das Fahrzeug absolute Autonomie und übernimmt alle Fahr- und Manövrierfunktionen unter allen Bedingungen. Ein Fahrer wird nicht mehr benötigt. Und ich denke, die Vorstellung, überhaupt noch ein Fahrer zu sein, wird mit Stufe 6 verschwinden, da das Auto der Fahrer ist. Die meisten Fahrzeuge bewegen sich heute zwischen Stufe 2 und Stufe 3. Und obwohl die OEMs vor ein paar Jahren noch äußerst optimistisch waren und sogar einen schnellen Übergang zu Stufe 4 prognostiziert hatten, haben die meisten ihre Erwartungen inzwischen zurückgeschraubt, da der Schwerpunkt eindeutig auf der Sicherheit von Fahrern und Passagieren liegt.
Welche Faktoren sollten Ingenieure bei der Auswahl von Sensoren für Fahrzeugdesigns berücksichtigen?
Es gibt eine Vielzahl von Schlüsselfaktoren. Fangen wir mit der Produktrobustheit an – darüber haben wir gesprochen. Design for Reliability und Robustness Validation bilden im Grunde das Fundament, um ein hochzuverlässiges Produkt für die Endanwendung und eine erstklassige Kundenerfahrung zu liefern. Und diese Kunden sind nicht nur die Fahrzeugbesitzer, sondern auch die OEMs und Tier-1-Zulieferer. Wir haben über Zuverlässigkeit gesprochen: Sie muss im Design berücksichtigt und anschließend validiert werden. Leistung und Funktionalität sind natürlich weitere Grundvoraussetzungen, die ein Sensor erfüllen muss. Innerhalb von TE nutzen wir die Design for Six Sigma (DFSS) Methodik, um sicherzustellen, dass unsere Produkte die Spezifikationen und Anforderungen über sämtliche Einsatzbedingungen hinweg zuverlässig erfüllen. Funktionale Sicherheit Das ist ein weiterer Aspekt. Wir haben das bereits thematisiert: Ein Sensor muss die jeweils passenden Functional-Safety-Anforderungen der Anwendung erfüllen. Eine vollständige Functional-Safety-Bewertung muss von einem zertifizierten Functional Safety Manager geleitet werden, und die Ingenieure müssen im Bereich Functional Safety geschult sein. Das ist entscheidend. Darüber hinaus spielt Standardisierung und Modularisierung eine zentrale Rolle. Gerade im Hinblick auf das softwaredefinierte Fahrzeug sind Standardisierung und Interoperabilität von Sensoren entscheidend. Gerade im Hinblick auf das softwaredefinierte Fahrzeug sind Standardisierung und Interoperabilität von Sensoren entscheidend. OEMs und Tier-1s erwarten künftig Sensoren, die sich einfach austauschen und nahtlos integrieren lassen – sei es innerhalb einer Anwendung oder sogar herstellerübergreifend.
Ein weiteres großes Thema ist die Nachhaltigkeit. Die größte Herausforderung der Automobilindustrie ist derzeit die CO₂-Bilanz. Traditionelle Materialien und Herstellprozesse basieren häufig auf fossilen Brennstoffen und tragen erheblich zu den Treibhausgasemissionen bei – viele davon sind inzwischen gesetzlich verboten. Wir müssen neue, alternative Materialien finden, auch wenn diese nicht immer so erprobt oder robust sind wie die bisherigen. Doch da die Nutzung einiger dieser Materialien inzwischen gesetzlich verboten ist, wird dies zu einer Herausforderung. Eine der größten Herausforderungen für Sensorentwickler wird es daher künftig sein, Produktrobustheit mit umweltfreundlichen („grünen“) Materialien sicherzustellen. Ebenso wichtig ist die Lieferkettensicherheit. Wie zuverlässig und robust ist die Versorgung mit Komponenten, Materialien und Ausrüstung? Gibt es nur eine einzige Bezugsquelle oder mehrere Alternativen, falls es zu Obsoleszenz oder geopolitischen Problemen kommt? Ein globales Fertigungsnetzwerk ist entscheidend. And that's something that we have. TE verfügt beispielsweise über Resolver für Elektromotor-Positionsbestimmung, die weltweit gefertigt werden und somit unsere Kundenbasis in allen Regionen versorgen können. Und schließlich braucht es auch technischen und qualitativen Support. In der Automobilbranche ist die Null-Fehler-Strategie oberstes Ziel. Maßnahmen wie schnelle Ursachenanalysen, systematisches Problem-Solving und kontinuierliche Verbesserungen sind entscheidend, um Null-Fehler-Produkte zu gewährleisten.
Wie unterstützt TE OEMs bei der Entwicklung innovativer, maßgeschneiderter Sensorlösungen?
Wir steigen frühzeitig in die Produktentwicklungszyklen ein, um die bestehenden Schmerzpunkte und die zukünftigen Bedürfnisse unserer Kunden zu verstehen. Wir fragen sie, was funktioniert, wasunktioniert nicht? Und mit unserer Sensorexpertise helfen wir auch, Dinge zu erkennen, die ihnen vielleicht nicht bewusst waren. Also unartikulierte Bedürfnisse. Oft arbeiten wir in fortgeschrittenen Entwicklungsprojekten eng mit unseren wichtigsten Kunden zusammen, um die nächste Generation von Technologien zu entwickeln – Technologien, die in den kommenden Jahren das Herzstück unserer Sensorplattformen bilden werden. Wenn Sie einer neuen Anwendung zum ersten Mal über eine Request for Information (RFI) oder eine Request for Quote (RFQ) begegnen, sind Sie bereits etwa drei Jahre zu spät. Wir treten bereits frühzeitig mit unseren Kunden in Kontakt. Und ich habe über unser Systems Application Engineering-Team gesprochen. In unserer F&E-Organisation arbeiten erfahrene Technologen und Fachexperten, die eng mit den Advanced-Development-Teams der OEMs und Tier-1-Zulieferer zusammenarbeiten. Unsere Experten arbeiten sehr eng mit den Advanced-Development-Engineering-Teams der OEMs und Tier-1-Zulieferer zusammen. In dieser Rolle sind wir zu ihrem bevorzugten und vertrauenswürdigen Entwicklungspartner geworden.
Welchen Rat haben Sie für Ingenieure, die vorne mit dabei bleiben wollen?
Wenn es eine Sache gibt, die ich in meiner Laufbahn gelernt habe, dann ist es diese: Das Einzige, was beständig ist, ist der Wandel. Man muss lernen, sich extrem schnell anzupassen. Werdet nicht bequem. Bleiben Sie wachsam. Bei TE bewerten wir kontinuierlich den Markt, die Technologien, die wir auswählen und entwickeln können, unsere Lieferantenbasis sowie die Wettbewerbsangebote, gegen die wir antreten. Aber am wichtigsten ist: Wir analysieren fortlaufend die Bedürfnisse unserer Kunden, um ihre Probleme zu verstehen. Diese Bedürfnisse ändern und entwickeln sich ständig – gerade in letzter Zeit. Und bei TE sind wir stolz darauf, unseren Kunden zu helfen, wettbewerbsfähig zu bleiben. Indem wir verstehen, was ihnen buchstäblich den Schlaf raubt, entwickeln wir Lösungen, die echten Mehrwert bieten. Wir sind die Sensor-Experten, und unsere Kunden schätzen es, mit uns zusammenarbeiten zu können, um ihre absolut schwierigsten Sensorik-Herausforderungen zu lösen.
Wenn jemand, der das hört, Fragen hat – wo kann er sich hinwenden?
Wir haben ja eine Website, TE.com, und dort können Sie die Transportsensoren finden. Wenn mich jemand persönlich kontaktieren möchte, können Sie mich gerne über LinkedIn anschreiben. Ich freue mich, Kontakte zu knüpfen oder Fragen zu beantworten. Nutzen Sie Ihre Ressourcen.


Heute werden Komponenten zunehmend über standardisierte Netzwerke verbunden – ähnlich wie andere elektronische Geräte. Der Aufstieg homogener, busbasierter Architekturen stellt Komponentenentwickler gleichzeitig vor Herausforderungen und eröffnet Chancen.
Fortschritte in der Smart-Vehicle-Technologie – wie der rasche Übergang zur Elektrifizierung und die wachsende Komplexität von Fahrzeugsystemen – führen zu einer tiefgreifenden Transformation der Branche. In diesem Interview erklärt Lamar F. Ricks (Director of Reliability & Testing, vorher Chief Technology Officer, Transport Sensors bei TE), wie Ingenieure die Integration von Sensoren in neue Fahrzeugarchitekturen meistern können.
Mit der zunehmenden Reife des Marktes für Elektrofahrzeuge werden sich die Systemanforderungen für Komponentenhersteller stärker standardisieren. Um sich als innovativer Vorreiter zu etablieren, müssen die Ingenieure in der Lage sein, Lösungen zu entwickeln, die Marktentwicklungen vorwegnehmen und den Herstellern helfen, herauszufinden, was realisierbar ist. Dieser Prozess erfordert ein fundiertes Verständnis von Materialien und Fertigungsmöglichkeiten. Praxistaugliche Lösungen müssen robust genug sein, um hohen Temperaturen und Vibrationen standzuhalten, und sie müssen sich nahtlos in die übrigen Fahrzeugsysteme integrieren lassen.
Ein weiterer Aspekt in der Entwicklung der Fahrzeugarchitektur ist der Vergleich von zonalen und domänenzentralisierten Architekturen – einschließlich der jeweiligen Vor- und Nachteile. Einblick in die Zukunft der softwaredefinierten Fahrzeuge: Die Softwareentwicklung wird zunehmend zum zentralen Element des Fahrzeugdesigns und führt zu einem Wandel von hardwarezentrierten hin zu softwarezentrierten Systemen.
Wie haben Fortschritte in der Smart-Vehicle-Technologie das Design der Fahrzeugarchitektur verändert?
Es gibt eine Reihe von Trends, die sich gerade entwickeln. Diese Trends betreffen Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge sowie Plug-in-Hybride. Im Kern geht es um Elektrifizierung. Einige Entwicklungen – wie Urbanisierung, der Druck hin zu Nachhaltigkeit und grünen Lösungen – haben Regierungen weltweit dazu veranlasst, verschiedene Gesetze und neue Vorschriften einzuführen. All dies kommt den OEMs zugute, da es die Elektrifizierung vorantreibt. Zudem gibt es diverse Steueranreize, die die Verbraucher stark motiviert haben, Elektromobilität zu übernehmen. Der Wandel vollzieht sich sehr schnell.
Die Fahrzeugarchitekturen bewegen sich in Richtung eines sogenannten zonalen Ansatzes. Dieser Ansatz basiert auf standardisierten elektrischen und elektronischen Plattformen. Diese Standardisierung und Modularisierung der elektronischen Systeme ist entscheidend für den Erfolg von Elektrofahrzeugen. Sie verspricht zahlreiche Vorteile: Kosten- und Gewichtsreduktionen, eine leichtere Austauschbarkeit von Subsystemen und Komponenten sowie die Integration weiterentwickelter Fahrzeugfunktionen. Das schnelle Innovationstempo im Bereich der Hochvolt-Antriebssysteme treibt neue Architekturen im Fahrzeug voran. Es erfordert ein radikales Umdenken und Neugestalten der Niedervolt-Elektrik- und Elektroniksysteme, ihrer Architekturen und der damit verbundenen Plattformen. Einige Fahrzeugprogramme sind bereits von der Legacy-Architektur mit verteilten Systemen auf eine domänenzentralisierte Architektur umgestiegen. Diese Domänenarchitekturen müssen nun jedoch einen weiteren Schritt gehen – hin zur zonalen Architektur, die für die zukünftigen Elektrofahrzeuge optimiert ist. Dazu gehören auch komplexe Hochvolt-Systeme, die das Fahrzeug antreiben und automatisierte Fahrfunktionen ermöglichen.
Die alten Systeme waren verteilte Legacy-Architekturen. Diese wurden zunächst zu einer stärker domänenzentralisierten Architektur weiterentwickelt. In Zukunft jedoch erfolgt der Übergang zu einer zonalen Architektur. Bereits heute nutzen einige wenige Prozent der Fahrzeuge zonale Architekturen – dies sind die Vorreiter der Branche. Schätzungen zufolge werden jedoch innerhalb von weniger als zehn Jahren rund 40 % der OEMs auf die zonale Architektur umgestellt haben. Dieser Trend zwingt die Wettbewerber, Schritt zu halten und diese Veränderungen schnell zu übernehmen. Heute setzen die OEMs von elektrifizierten Fahrzeugen Software nicht nur ein, um Sicherheit, Komfort und Funktionen wie Infotainment zu verbessern, sondern auch, um eine stärkere Elektrifizierung sowie die ADAS-Funktionen zu ermöglichen. In Zukunft werden die Fahrzeugfunktionen und die zugehörige Software unabhängig von der zugrunde liegenden Hardware entwickelt – und während des gesamten Fahrzeuglebenszyklus aktualisiert. Das führt letztlich zu dem Konzept des Software Defined Vehicle (SDV), wie es häufig genannt wird. Auch wir beteiligen uns an diesem Fortschritt hin zu ADAS und erweiterten Funktionalitäten. Ein aktuelles Beispiel ist die Einführung eines hochauflösenden Raddrehzahlsensors. Dieser bietet mehr als die vierfache Auflösung herkömmlicher Raddrehzahlsensoren. Durch diese höhere Auflösung wird eine deutlich präzisere Steuerung der Radbewegungen möglich, was wiederum die Automatisierung verschiedener Funktionen wie automatisches Parken oder sogar Stauassistenz erlaubt. Damit erreicht die Fahrzeugfunktionalität ein völlig neues Niveau.
Warum zonale Architektur statt domänenzentralisierter Architektur?
Die Domänenarchitekturen ermöglichen es, Systeme logisch zu organisieren, und sind auch gut geeignet für die Cloud-Konnektivität. So werden beispielsweise Infotainment, ADAS, Telematik und Gateway-Systeme jeweils gruppiert, und jedes verfügt über eine eigene elektronische Steuereinheit (ECU). Allerdings erhöht diese Architektur die Menge an Verkabelung und Verbindungen im Fahrzeug. Das wiederum steigert das Fahrzeuggewicht und die Kosten. Zwar können OEMs mit dieser Architektur relativ einfach neue Funktionen einführen, indem sie neue Sensoren, Elektronik und sogar eine ECU hinzufügen, um all dies zu steuern. Doch die Vielzahl an zunehmend miteinander vernetzten ECUs innerhalb des Gesamtsystems ist nicht nur kostspielig, sondern birgt auch eine zunehmende Bedrohung durch Cyberangriffe, da es mehrere potenzielle digitale Zugangspunkte von außen gibt. Deshalb sind die aktuell noch weit verbreiteten domänenzentralisierten Architekturen letztlich nicht die effizienteste Art, ein Fahrzeugelektriksystem zu organisieren. Eine Überarbeitung der Kernarchitektur und des elektrischen Verteilungssystems ist unumgänglich – und sie führt zur breiten Einführung der zonalen Architektur. Bei der zonalen Architektur werden die Systeme sowohl logisch als auch physisch in effizient organisierte Zonen unterteilt. In jeder Zone werden alle Systeme von demselben Prozessor gesteuert. Sie verfügen über eine eigene Leistungsverteileinheit und sind alle über ein Gateway mit dem Ethernet und schließlich mit dem zentralen Fahrzeugcomputer verbunden. Auf diese Weise können nur wenige ECUs das gesamte Fahrzeug steuern – und gleichzeitig alle neuen, komplexen Funktionen bereitstellen, über die moderne Fahrzeuge verfügen.
In einem zonalen Architektursystem gilt: Da sich die ECUs näher an den Aktuatoren und Sensoren befinden, werden weniger Verkabelung und Verbindungen benötigt. Das Ergebnis ist ein schlankeres, wesentlich effizienteres und skalierbares Design. Es ermöglicht eine effiziente Konnektivität, reduziert das Gewicht, senkt die Fahrzeugkosten erheblich und sorgt zugleich für eine robustere Cybersicherheit und eine verbesserte Zuverlässigkeit. Die zonal aufgebaute Architektur schafft eine klar strukturierte, saubere und sichere Umgebung, die die Grundlage für die Softwareentwicklung und das softwaredefinierte Fahrzeug bildet. So werden Funktionen wie Over-the-Air-Updates möglich – ähnlich wie bei Smartphones –, ebenso wie Subscription-Services und viele weitere digitale Angebote. Der Umstieg auf die zonale Architektur macht das Fahrzeug quasi zu einem Supercomputer auf Rädern, vergleichbar mit einem Smartphone, bei dem Fahrer ihr Erlebnis durch das Herunterladen von Apps optimieren können. Was bedeutet das für Sensoren? In manchen Fahrzeugen sind heute noch Sensoren mit analogen Ausgängen verbaut, die in Analog-Digital-Wandler eingespeist werden, die sich auf den Elektronikplatinen der lokalen Steuereinheit des Kunden befinden. In Zukunft erwarte ich jedoch vor allem Sensoren mit digitalen Ausgängen, die in diesem busbasierten Zonalsystem direkt kommunizieren.
Welchen Einfluss haben diese Fortschritte auf die Entwicklung von Fahrzeugsensoren?
Der Übergang zu zonal basierten Architekturen wird maßgeblich den Weg zum softwaredefinierten Fahrzeug ebnen. Ohne das könnte dieses Konzept nicht Realität werden. In Zukunft wird die Arbeit der OEMs im Wesentlichen eine Software-Entwicklungsaufgabe sein. Historisch gesehen haben OEMs und Tier-1-Zulieferer zunächst hardwarezentrierte Systeme entworfen und dann entschieden, welche Software benötigt wird, um diese Systeme zu unterstützen. Mit der zonal aufgebauten Architektur wird sich das genau umkehren: Die OEMs werden zuerst die Software entwickeln und weiterentwickeln, die die Zonen steuert, und danach überlegen, wie die Hardware angepasst werden muss, um die Software optimal zu unterstützen. Die Hardware folgt nun der Software. Dadurch verlagert sich die Souveränität der Softwareentwicklung von den Tier-1-Zulieferern hin zu den OEMs. Die strikte Trennung von Hardware und Software durch eine Zwischenschicht ermöglicht es zudem, dass beide unabhängig voneinander entwickelt werden können – mit getrennten Prozessen und Lebenszyklen. Eine passende Analogie wäre die Entwicklung des PCs: Anfangs stark kundenspezifisch, später mit der Einführung standardisierter Motherboards. Ähnliche Entwicklungen werden wir bei Fahrzeugen beobachten. Um all das zu ermöglichen, sind Standardisierung und Modularisierung entscheidend. Das ist entscheidend.
Die OEMs werden künftig den Großteil der Softwareentwicklung steuern und gleichzeitig die Standardisierung von Hardware und elektronischen Modulen vorantreiben. Dadurch entsteht für die Automobilhersteller ein größerer Mehrwert, da sie eine maximale Wiederverwendung über ihre verschiedenen Plattformmodelle hinweg erzielen können. Mit der zonal aufgebauten Architektur wird es zudem zu einer Migration auf ein 48-Volt-System kommen, um den höheren Energiebedarf und die erforderliche Redundanz zu unterstützen. Diese 48-Volt-Systeme haben geringere Leistungsverluste – ein entscheidender Vorteil, da dies den Einsatz deutlich leichterer Kabelbäume ermöglicht. Während heutige Fahrzeuge noch große und umfangreiche Kabelstränge im gesamten Fahrzeug aufweisen, werden bei der zonalen Architektur erheblich weniger Leitungssätze benötigt, die zudem leichter und einfacher im Fahrzeug zu verlegen sind. Der Gesamtvorteil für OEMs beim Übergang von den alten Architekturen zur neuen zonalen Architektur liegt in deutlich reduzierten Entwicklungskosten, einer massiven Senkung der Investitionsausgaben (CapEx) in der Produktion, einer wesentlich höheren Fertigungseffizienz, schnelleren Entwicklungszyklen, geringeren Beständen – kurzum: eine Vielzahl an Vorteilen. Für die OEMs wird dies von enormem Nutzen sein. Darüber hinaus erleichtern die kleineren und kürzeren elektrischen Kabel sowie Sensoren mit digitalen Ausgängen den OEMs die Integration: Sensoren können einfacher hinzugefügt oder entfernt werden, um die Funktionalitäten gezielt an die Anforderungen jedes Fahrzeugs anzupassen.
Tatsächlich wird es für die OEMs einen wirtschaftlichen Anreiz geben, mehrere Sensoren in einem Gehäuse zu kombinieren – etwas, das man als „Combi-Sensing“ bezeichnet. Üblicherweise dient dies dazu, die Kosten für das Packaging oder die komplexen Kabelbäume zu reduzieren. Dieser Ansatz könnte jedoch künftig abnehmen oder ganz entfallen, da es in Zukunft einfacher sein wird, einzelne Sensoren hinzuzufügen oder zu entfernen. Darüber hinaus wächst der Bedarf an einem ausgereiften Verständnis der Anforderungen an die funktionale Sicherheit stetig. Praktisch jedes Unternehmen weltweit muss heute über einen oder mehrere geschulte und zertifizierte Functional Safety Manager verfügen, ebenso wie über Ingenieure und IC-Designer, die mit dem Thema funktionale Sicherheit umfassend vertraut sind. Unter funktionaler Sicherheit versteht man ein Sicherheitsintegritätslevel (SIL). SIL. Ein SIL bezieht sich auf eine Sicherheitsfunktion von Anfang bis Ende und bestätigt im Wesentlichen, dass das System in einen sicheren Zustand zurückkehrt oder ordnungsgemäß funktioniert – selbst bei Fehlbedienung oder Funktionsverlust. Es handelt sich um eine fehlertolerante Architektur. Sowohl das Design als auch der Entwicklungsprozess von Produkten müssen den Standards für funktionale Sicherheit folgen. Diese werden von der International Electrotechnical Commission (IEC) herausgegeben und umfassen unter anderem die IEC 61508 und die ISO 26262. Alle Beteiligten müssen diese unabhängigen Functional-Safety-Audits bestehen, um die entsprechenden quantitativen Kennzahlen zu erfüllen, die belegen, dass sämtliche Sicherheitsstandards eingehalten werden.
Es gibt eine sogenannte ASIL-Dekomposition. Dabei handelt es sich um eine Technik, die in der Entwicklung von automobilen Systemen eingesetzt wird, um Risiken zu steuern und zu mindern – und die sich auf verschiedene Funktionen oder Komponenten bezieht. Der Prozess beinhaltet, ein System mit einer höheren ASIL-Anforderung in kleinere Teile und Funktionen zu zerlegen, denen jeweils eine niedrigere ASIL-Einstufung zugewiesen wird, um so die übergeordnete ASIL-Stufe innerhalb des Fahrzeugs zu erfüllen. Dieser Ansatz ermöglicht eine handhabbare und kosteneffizientere Umsetzung der Sicherheitsmaßnahmen. ASIL (Automotive Safety Integrity Level) ist in vier Stufen unterteilt: A, B, C und D. ASIL D steht für den höchsten Grad an Sicherheitsanforderungen und Gefahrenbeherrschung. ASIL A bildet das niedrigste Level. Diese Klassifikation dient dazu, die Schwere, die Exposition und die Kontrollierbarkeit potenzieller Gefährdungen zu bewerten. Sie lenkt den Entwicklungsprozess auf die kritischen Sicherheitsmaßnahmen. ASIL A: Systeme mit relativ geringem Risiko, die aber dennoch Maßnahmen zur Risikominderung erfordern. ASIL B: Systeme mit moderatem Risiko, die strengere Kontrollen als ASIL A benötigen. ASIL C: Systeme mit deutlich höherem Risiko, die entsprechend rigorosere Sicherheitsmaßnahmen verlangen. ASIL D: Systeme mit dem höchsten Risiko, für die die strengsten Sicherheitsanforderungen gelten. All diese Veränderungen stellen Ingenieure vor die Herausforderung, die Details der Endanwendung besser zu verstehen: Welche Anforderungen werden an den Sensor im System gestellt? Welche Rolle spielt er? Welchen Wert liefert er nicht nur in Bezug auf Funktionalität und Leistung, sondern auch hinsichtlich Sicherheit, Qualität, Zuverlässigkeit, Gewicht, Nachhaltigkeit und Kosten? Dies sind viele Faktoren, die Ingenieure in der Produktentwicklung berücksichtigen müssen. Da die OEMs zunehmend in Richtung softwaredefiniertes Fahrzeug gehen und den Schwerpunkt vor allem auf die Software legen, könnte ihr Wissen und Reifegrad im Bereich der mechanischen Systeme und Sensoren abnehmen. Während sie in der Vergangenheit stark hardwarezentrierte Entwicklungen betrieben und darin sehr kompetent waren, wird sich dies in Zukunft stärker in Richtung Tier-1-Zulieferer, Systemanbieter und Sensorhersteller verlagern.
Was wird unternommen, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Sensoren zu verbessern?
Sie haben über Zuverlässigkeit gesprochen. Ich habe die Design-for-Reliability-Methodik in meiner F&E-Organisation institutionalisiert – und zwar weltweit. Design for Reliability stellt sicher, dass ein Produkt die beabsichtigte Funktion unter den spezifizierten und geforderten Bedingungen bzw. Belastungen über einen definierten Zeitraum hinweg und in einem bestimmten Umfeld erfüllt – auch unter Berücksichtigung potenzieller Ausfälle. Diese Methodik integriert Zuverlässigkeitsaspekte direkt in den Produktentwicklungsprozess. Sie hilft, Ausfälle zu minimieren, die Gesamtleistung des Produkts zu verbessern und die Produktsicherheit zu erhöhen. Ein zentrales Element ist das sogenannte Missionsprofil. Dieses beschreibt detailliert die Einsatzbedingungen und Anforderungen, denen ein Produkt über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg ausgesetzt sein wird. Dazu gehören funktionale Belastungen wie thermische, mechanische und elektrische Einwirkungen sowie sämtliche Umwelteinflüsse – abhängig von den jeweiligen Einsatzbedingungen der Endanwendung. Die Eingaben aus dem Missionsprofil fließen in das Product Requirements Document (PRD) ein. Dabei nutzen wir Kundendaten, um festzulegen, wie sich unser Produkt verhalten muss, und wir entwickeln und validieren es entsprechend. Wir müssen das Nutzungsprofil verstehen – gestützt durch Kundendaten in Form von Simulationen, Testergebnissen oder Felddaten. Ergänzend ziehen wir Industrienormen, bekannte Fehlermodi aus früheren Projekten sowie unsere Produkt- und Design-FMEAs ähnlicher Plattformen und Produkte heran. All diese Informationen fließen in die Definition der Produktanforderungen für die Entwicklung ein. Das stellt sicher, dass der Sensorentwickler ein zuverlässiges Produkt entwickelt, das die Anforderungen der Endanwendung erfüllt. Gleichzeitig vermeiden wir Überdesign oder übermäßige Komplexität, die unnötige Kosten verursachen würden. Es handelt sich um optimiertes Engineering – nicht zu viel und nicht zu wenig, sondern genau richtig.
Wir führen auch Functional-Safety-Assessments durch. Ich habe bereits über die Functional Safety Manager gesprochen und darüber, dass all unsere Ingenieure eine entsprechende Schulung in funktionaler Sicherheit erhalten. Unsere Functional Safety Manager und unsere F&E-Ingenieure führen intensive Gespräche mit den Functional-Safety-Experten der OEMs und Tier-1-Zulieferer, um ein vollständiges Verständnis und eine enge Abstimmung in Bezug auf alle ASIL-Anforderungen der Sensoren sicherzustellen – ebenso in Bezug auf die jeweiligen Dekompositionsmethoden, die auf Systemebene angewandt werden. Ein korrektes Verständnis des Fahrzeugs, der Systemarchitektur sowie der Weitergabe bis hin zu den Subsystemen, Einzelkomponenten und schließlich zu unseren Sensoren ist zwingend erforderlich. Und das ist ein äußerst komplexes Thema, das nur von qualifiziert geschulten und zertifizierten Fachexperten bearbeitet werden darf.
Wie stellen Sie sich die nächste Fahrzeuggeneration vor?
Ich habe bereits erwähnt, dass das Fahrzeug der nächsten Generation deutlich weniger hardwarezentriert sein wird als die bisherigen, verbrennungsmotorbasierten Plattformen. Fahrzeuge werden zu softwaredefinierten Plattformen. Ich habe vom softwaredefinierten Fahrzeug gesprochen, das durch ein hohes Maß an Standardisierung und Modularisierung der Hardware geprägt sein wird. Die nächste Fahrzeuggeneration wird sich vor allem durch das Erlebnis der Fahrer und Passagiere unterscheiden. Sensoren werden dabei eine Schlüsselrolle spielen, indem sie Funktionen und Features auf einer Fahrzeugplattform ermöglichen, die sich gezielt an die individuellen Bedürfnisse von Fahrer und Passagieren anpassen lassen. Das Fahrerlebnis selbst wird sich stark von dem der Vergangenheit unterscheiden – mit automatisierten Fahrfunktionen und erweiterten Fahrerassistenzsystemen.
Die SAE (Society of Automotive Engineers) hat sechs Automatisierungsstufen für das Fahren definiert – von Stufe 0 bis Stufe 5. Stufe 0 ist vollständig manuell. Keine Automatisierung. Der Fahrer übernimmt alle Fahraufgaben (Lenken, Beschleunigen, Spurwechsel, Bremsen usw.). Das sind gewissermaßen die klassischen Legacy-Fahrzeuge. Stufe 1 ist die Fahrerassistenz. Ein einzelnes Assistenzsystem unterstützt (z. B. Tempomat oder Spurhalteassistent), die Verantwortung liegt aber vollständig beim Fahrer. Stufe 3, die teilweise Automatisierung – auch bekannt als ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) – bedeutet, dass das Fahrzeug Lenken, Beschleunigen, Spurwechsel und Bremsen übernimmt. Der Fahrer überwacht jedoch weiterhin und kann jederzeit die Steuerung übernehmen. Stufe 4 wird als bedingte Automatisierung bezeichnet. In dieser Stufe übernimmt das Fahrzeug sämtliche Fahraufgaben und alle Manövrierfunktionen, aber der Fahrer hat unter bestimmten Bedingungen weiterhin eine Übersteuerungsmöglichkeit. Level 5 ist Hochautomatisierung. In Level 5 übernimmt das Fahrzeug die meisten Fahraufgaben unter bestimmten Bedingungen (Geofencing). In Level 5 hat der Fahrer immer noch die Möglichkeit, das Fahrzeug zu steuern, aber in Level 6 erreicht das Fahrzeug absolute Autonomie und übernimmt alle Fahr- und Manövrierfunktionen unter allen Bedingungen. Ein Fahrer wird nicht mehr benötigt. Und ich denke, die Vorstellung, überhaupt noch ein Fahrer zu sein, wird mit Stufe 6 verschwinden, da das Auto der Fahrer ist. Die meisten Fahrzeuge bewegen sich heute zwischen Stufe 2 und Stufe 3. Und obwohl die OEMs vor ein paar Jahren noch äußerst optimistisch waren und sogar einen schnellen Übergang zu Stufe 4 prognostiziert hatten, haben die meisten ihre Erwartungen inzwischen zurückgeschraubt, da der Schwerpunkt eindeutig auf der Sicherheit von Fahrern und Passagieren liegt.
Welche Faktoren sollten Ingenieure bei der Auswahl von Sensoren für Fahrzeugdesigns berücksichtigen?
Es gibt eine Vielzahl von Schlüsselfaktoren. Fangen wir mit der Produktrobustheit an – darüber haben wir gesprochen. Design for Reliability und Robustness Validation bilden im Grunde das Fundament, um ein hochzuverlässiges Produkt für die Endanwendung und eine erstklassige Kundenerfahrung zu liefern. Und diese Kunden sind nicht nur die Fahrzeugbesitzer, sondern auch die OEMs und Tier-1-Zulieferer. Wir haben über Zuverlässigkeit gesprochen: Sie muss im Design berücksichtigt und anschließend validiert werden. Leistung und Funktionalität sind natürlich weitere Grundvoraussetzungen, die ein Sensor erfüllen muss. Innerhalb von TE nutzen wir die Design for Six Sigma (DFSS) Methodik, um sicherzustellen, dass unsere Produkte die Spezifikationen und Anforderungen über sämtliche Einsatzbedingungen hinweg zuverlässig erfüllen. Funktionale Sicherheit Das ist ein weiterer Aspekt. Wir haben das bereits thematisiert: Ein Sensor muss die jeweils passenden Functional-Safety-Anforderungen der Anwendung erfüllen. Eine vollständige Functional-Safety-Bewertung muss von einem zertifizierten Functional Safety Manager geleitet werden, und die Ingenieure müssen im Bereich Functional Safety geschult sein. Das ist entscheidend. Darüber hinaus spielt Standardisierung und Modularisierung eine zentrale Rolle. Gerade im Hinblick auf das softwaredefinierte Fahrzeug sind Standardisierung und Interoperabilität von Sensoren entscheidend. Gerade im Hinblick auf das softwaredefinierte Fahrzeug sind Standardisierung und Interoperabilität von Sensoren entscheidend. OEMs und Tier-1s erwarten künftig Sensoren, die sich einfach austauschen und nahtlos integrieren lassen – sei es innerhalb einer Anwendung oder sogar herstellerübergreifend.
Ein weiteres großes Thema ist die Nachhaltigkeit. Die größte Herausforderung der Automobilindustrie ist derzeit die CO₂-Bilanz. Traditionelle Materialien und Herstellprozesse basieren häufig auf fossilen Brennstoffen und tragen erheblich zu den Treibhausgasemissionen bei – viele davon sind inzwischen gesetzlich verboten. Wir müssen neue, alternative Materialien finden, auch wenn diese nicht immer so erprobt oder robust sind wie die bisherigen. Doch da die Nutzung einiger dieser Materialien inzwischen gesetzlich verboten ist, wird dies zu einer Herausforderung. Eine der größten Herausforderungen für Sensorentwickler wird es daher künftig sein, Produktrobustheit mit umweltfreundlichen („grünen“) Materialien sicherzustellen. Ebenso wichtig ist die Lieferkettensicherheit. Wie zuverlässig und robust ist die Versorgung mit Komponenten, Materialien und Ausrüstung? Gibt es nur eine einzige Bezugsquelle oder mehrere Alternativen, falls es zu Obsoleszenz oder geopolitischen Problemen kommt? Ein globales Fertigungsnetzwerk ist entscheidend. And that's something that we have. TE verfügt beispielsweise über Resolver für Elektromotor-Positionsbestimmung, die weltweit gefertigt werden und somit unsere Kundenbasis in allen Regionen versorgen können. Und schließlich braucht es auch technischen und qualitativen Support. In der Automobilbranche ist die Null-Fehler-Strategie oberstes Ziel. Maßnahmen wie schnelle Ursachenanalysen, systematisches Problem-Solving und kontinuierliche Verbesserungen sind entscheidend, um Null-Fehler-Produkte zu gewährleisten.
Wie unterstützt TE OEMs bei der Entwicklung innovativer, maßgeschneiderter Sensorlösungen?
Wir steigen frühzeitig in die Produktentwicklungszyklen ein, um die bestehenden Schmerzpunkte und die zukünftigen Bedürfnisse unserer Kunden zu verstehen. Wir fragen sie, was funktioniert, wasunktioniert nicht? Und mit unserer Sensorexpertise helfen wir auch, Dinge zu erkennen, die ihnen vielleicht nicht bewusst waren. Also unartikulierte Bedürfnisse. Oft arbeiten wir in fortgeschrittenen Entwicklungsprojekten eng mit unseren wichtigsten Kunden zusammen, um die nächste Generation von Technologien zu entwickeln – Technologien, die in den kommenden Jahren das Herzstück unserer Sensorplattformen bilden werden. Wenn Sie einer neuen Anwendung zum ersten Mal über eine Request for Information (RFI) oder eine Request for Quote (RFQ) begegnen, sind Sie bereits etwa drei Jahre zu spät. Wir treten bereits frühzeitig mit unseren Kunden in Kontakt. Und ich habe über unser Systems Application Engineering-Team gesprochen. In unserer F&E-Organisation arbeiten erfahrene Technologen und Fachexperten, die eng mit den Advanced-Development-Teams der OEMs und Tier-1-Zulieferer zusammenarbeiten. Unsere Experten arbeiten sehr eng mit den Advanced-Development-Engineering-Teams der OEMs und Tier-1-Zulieferer zusammen. In dieser Rolle sind wir zu ihrem bevorzugten und vertrauenswürdigen Entwicklungspartner geworden.
Welchen Rat haben Sie für Ingenieure, die vorne mit dabei bleiben wollen?
Wenn es eine Sache gibt, die ich in meiner Laufbahn gelernt habe, dann ist es diese: Das Einzige, was beständig ist, ist der Wandel. Man muss lernen, sich extrem schnell anzupassen. Werdet nicht bequem. Bleiben Sie wachsam. Bei TE bewerten wir kontinuierlich den Markt, die Technologien, die wir auswählen und entwickeln können, unsere Lieferantenbasis sowie die Wettbewerbsangebote, gegen die wir antreten. Aber am wichtigsten ist: Wir analysieren fortlaufend die Bedürfnisse unserer Kunden, um ihre Probleme zu verstehen. Diese Bedürfnisse ändern und entwickeln sich ständig – gerade in letzter Zeit. Und bei TE sind wir stolz darauf, unseren Kunden zu helfen, wettbewerbsfähig zu bleiben. Indem wir verstehen, was ihnen buchstäblich den Schlaf raubt, entwickeln wir Lösungen, die echten Mehrwert bieten. Wir sind die Sensor-Experten, und unsere Kunden schätzen es, mit uns zusammenarbeiten zu können, um ihre absolut schwierigsten Sensorik-Herausforderungen zu lösen.
Wenn jemand, der das hört, Fragen hat – wo kann er sich hinwenden?
Wir haben ja eine Website, TE.com, und dort können Sie die Transportsensoren finden. Wenn mich jemand persönlich kontaktieren möchte, können Sie mich gerne über LinkedIn anschreiben. Ich freue mich, Kontakte zu knüpfen oder Fragen zu beantworten. Nutzen Sie Ihre Ressourcen.