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22. September 2020
Virtuelles Event

Bordnetz Kongress

Programm

Dienstag, 22. September 2020

09:00 - 11:00
Keynote-Session Energiebordnetz
09:00 - 09:10
Begrüßung/Einleitung Prof. Dr. Mathias Rausch, Hochschule Landshut
09:10 - 09:50
Evolution des Energiebordnetzes: Maßgeschneiderte Lösungen auf Basis eines Baukastenprinzips Martin Hopf, LEONI-Bordnetz-Systeme; Sebastian Kahnt, Intedis  
Stetig wachsende Funktionen im Fahrzeug und branchenprägende Trends wie beispielsweise das automatisierte Fahren führen zu steigenden Anforderungen an die Leistungsverteilung im Bordnetz zukünftiger Fahrzeuge. Zusätzlich verstärkt wird dieser Effekt durch einen Anstieg an Varianten und Komplexität im Antriebsstrang, wie Mildhybridisierung, Plug-In Hybride oder batterieelektrische Fahrzeuge. Die Herausforderung besteht nun darin, diese Anforderungen für bereits bestehende E/E Architekturen umzusetzen. Soweit möglich sollen die zentralen Energieversorgungskomponenten unverändert bleiben, die Variantenvielfalt der Fahrzeige abgedeckt werden aber die Zukunftsfähigkeit der Energieverteilung sichergestellt werden. Hierfür muss das komplette Energiemanagement an Bord als Gesamtsystem betrachtet werden. Aufbauend auf einer Analyse verschiedener Fahrzeugtypen hinsichtlich ihres Funktionsinhalts und den entsprechenden Anforderungen werden Ansätze zur Leistungsverteilung abgeleitet und technisch beschrieben. Diese werden bezüglich Funktionaler Sicherheit und Fehlerraten, der Bordnetzstabilität und der Funktionspartitionierung bewertet, aber auch die die Systemkomplexität der Leistungsverteilung auf Fahrzeugebene sowie die Komplexität der zentralen Energieverteilungskomponenten wird näher betrachtet. Im Ergebnis zeigt sich, dass intelligente, halbleiterbasierte Haupt- bzw. Vorsicherungen und Stromverteiler notwendig sind, um die abgeleiteten Anforderungen an eine zuverlässig stabile Energieversorgung für sicherheitsrelevante Verbraucher in einem Energiebordnetz gewährleisten zu können. Es besteht die Möglichkeit, weitere Funktionen, wie z.B. aktives Zu-/Abschalten, Überwachen, Diagnostizieren und Updatefähigkeiten neben der eigentlichen Sicherungsfunktion zu realisieren. Es wird ein Baukastensystem vorgestellt, das Flexibilität und Modularität hinsichtlich Softwarearchitektur, Kommunikationsschnittstellen, Spannungsebenen sowie Anzahl und Ausprägung der Ausgänge erlaubt. Diese Komponenten gewährleisten nicht nur eine effiziente Energieversorgung und ermöglichen dadurch hochautomatisiertes Fahren, sondern sie bieten auch Optimierungsmöglichkeiten in Hinsicht auf Bauraum, Gewicht und das Gesamtsystem. So können maßgeschneiderte Lösungen auf spezifische Anforderungen der OEMs angeboten werden. Mit ihren zahlreichen weiteren Vorteilen und Verbesserungen gegenüber herkömmlichen elektromechanischen Produkten zeigt das vorgestellte Konzept, wie intelligente elektronische Lösungen zum Energiemanagement schon heute für die Straße umgesetzt werden können.
09:50 - 10:30
Virtuelle Energiebordnetz-Entwicklung im Zeitalter der Digitalisierung Stefan Schwimmbeck, BMW; Dr. Christoph Weißinger, BMW  
In diesem Beitrag wird eine virtuelle Entwicklungsmethode vorgestellt, die die simulationsgestützte Energiebordnetz-Entwicklung auch im Hinblick auf funktionale Sicherheit ab dem Zeitpunkt der Systemspezifikation entwicklungsbegleitend bis hin zur Absicherung ermöglicht. Es wird auf die erforderlichen Datenprozesse sowie Detailstufe der Systemmodellierung eingegangen. Daneben wird zur Veranschaulichung ein beispielhaftes Ergebnis einer Fehlersimulation gezeigt. Über eine probabilistische Zustandsmodellierung werden die notwendigen Anfangsbedingungen für die Simulation ermittelt, die sowohl die kundenspezifischen Betriebszustände als auch das Alterungsverhalten der Energiebordnetzkomponenten berücksichtigen. Die dafür angewendete Vorgehensweise wird für einen beispielhaften Alterungsmechanismus (Sulfatierung) der 12-V-Bleibatterie dargestellt. Anschließend werden sowohl das Ergebnis der Fehlersimulation als auch die Wahrscheinlichkeiten der Anfangsbedingungen verwendet, um die Wahrscheinlichkeit für einen Energiebordnetz-Ausfall aufgrund eines Verbraucherkurzschlusses quantifizieren zu können.
10:30 - 11:00
Networking  
Nutzen Sie in der Vortragspause die vielfältigen Möglichkeiten sich mit anderen Teilnehmern, Referenten oder den Ausstellern zu vernetzen

Parallele Sessions

11:00 - 13:20
Session 1 Energiebordnetz
11:00 - 11:40
Leistungsfähigkeitsprognose mit künstlicher Intelligenz im 48V - Bordnetz Daniel Jerouschek, IAV  
Bis ins Jahr 2026 werden 48V Fahrzeuge einen Marktanteil von ca. 48 % haben1. Um die Vorteile eines 48V Bordnetzes optimal nützen zu können und eine hohe Bordnetzstabilität zu gewährleisten, sind exakte, performante und prädiktive Energie- und Leistungsmanagementsysteme nötig. Ziel eines Leistungsmanagementsystems (LMS) ist es unter anderem, die Leistung der Verbraucher und der E-Maschine so zu regeln, dass keine kritischen Spannungen über- bzw. unterschritten werden. Dazu muss das LMS die Spannung anhand der Leistungs- oder Stromprofile über einen Zeitraum von bis zu einer Minute vorhersagen können. Mit wachsenden Anforderungen steigt auch die Komplexität und Vielfalt der Verbraucher, weshalb man mit den aktuell angewendeten Berechnungsmethoden zur Vorhersage der Bordnetzspannung nicht die gewünschte Genauigkeit erzielt. Herkömmliche Modelle stützen sich auf Elektrochemische Ersatzschaltbilder, die zum einen durch Expertenwissen parametriert und zum anderen durch Algorithmen wie Kalman-Filter gestützt werden müssen. Große Datenmengen aus Aufnahmen der CAN-Nachrichten können mit Hilfe der Künstlichen Intelligenz verarbeitet werden, um Modelle, unabhängig von zusätzlicher Expertise aus dem Bereich der Energiespeicher, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, zu trainieren. Da die Spannungslage im Bordnetz stark zeitabhängig ist, eignen sich Netztypen der Zeitreihenprognose wie LSTM oder GRU Netze hervorragend, um diese nichtlinearen Zusammenhänge zu modellieren. Das erarbeitete Modell wird auf den Rohdaten, die gebalanced, normalisiert, oversampled und sequenziert werden, über einige hundert Epochen trainiert. Erste Modelle zeigen eine ausreichende Performance und Genauigkeit. Die Methode zur Spannungsprädiktion im Bordnetz kann aus dem 48V Bordnetz auch auf das 12V Bordnetz sowie auf andere (Insel-) Bordnetze adaptiert werden. Ein wichtiger Anwendungsbereich wären hierfür Zusatzbordnetze, die in hochautomatisiertes Fahrzeugen Bestandteil der redundanten Versorgung der sicherheitsrelevanten Komponenten sind.
11:40 - 12:20
Fehlertolerantes Energiebordnetz mit intelligenten Netzknoten Christian Sültrop, Fraunhofer IISB  
Automatisierte Fahrzeuge müssen bei Fehlern, die die für die Längs- und Querführung (z.B. lenken, bremsen), die Umfelderkennung oder die Trajektorienplanung benötigten Komponenten betreffen, in eine sichere Halteposition gesteuert werden. Ab SAE- bzw. VDA-Automatisierungsstufe 3 steht der Fahrer nicht als Rückfallebene zur Verfügung. Die Rückfallebene muss daher technisch realisiert werden. Für das Energiebordnetz (EBN) ergibt sich daraus die Anforderung der Fehlertoleranz, da dieses auch im Fehlerfall eine ausreichende Energieversorgung der sicherheitsrelevanten Komponenten sicherstellen muss. Im vom BMBF geförderten Forschungsprojekt HiBord wurden EBN-Architekturen entwickelt, die in einem Mehrspannungsbordnetz implizit vorhandene Redundanzen ausnutzen und bei geringem zusätzlichen Aufwand die benötigte Fehlertoleranz des EBN ermöglichen, so dass das Fahrzeug sicher anhalten kann. Zwei dieser Architekturen wurden anschließend prototypisch in Demonstrationsumgebungen aufgebaut. Dazu wurden mit einem Trennelement und einer Hybridkomponente aus einem DC/DC-Wandler und einem elektronischen Doppelschichtkondensator (Speicherwandler) zwei neue intelligente elektronische EBN-Knoten entwickelt. Trennelement und Speicherwandler ermöglichen bei relativ geringem Zusatzaufwand gegenüber dem Stand der Technik den Aufbau eines Energiebordnetzes, das bis zum Abschluss eines Nothalt-Manövers die Energieversorgung der sicherheitsrelevanten Verbraucher gewährleistet. Je nach Fehlerart agieren die Komponenten im Fehlerfall autonom oder werden durch eine übergeordnete Steuerung kommandiert. Für die Evaluation in realen Versuchsumgebungen wurden die Komponenten prototypisch realisiert und in einem HiL-Energiebordnetzprüfstand sowie in einem Demonstrationsfahrzeug in ein 48V/12V EBN integriert. Durch geeignete Injektoren können in diesen Umgebungen Hardware-Fehler in das EBN eingeprägt werden. Die Evaluationsergebnisse zeigen, dass das vorgestellte fehlertolerante EBN technisch machbar ist. Schwere Fehler im EBN führen ohne geeignete Maßnahmen zu einem Einbruch der Spannung im gesamten betroffen Subnetz und damit zu einer Unterbrechung der Energieversorgung der aus diesem Subnetz versorgten Komponenten. Am Beispiel von aufgeprägten Massekurzschlüssen der Energieversorgungsleitungen wird anhand von Messdaten aus der Versuchsumgebung gezeigt, dass die Isolation solch schwerwiegender Fehler durch autonome Fehlerreaktionen der in HiBord entwickelten Schlüsselkomponenten praktisch möglich ist, ohne dass die sicherheitskritischen Funktionen unterbrochen werden.
12:20 - 13:20
Networking  
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11:00 - 13:20
Session 3 Entwicklungs-/Fertigungsprozess
11:00 - 11:40
Neues aus den Projektgruppen: VES Workflow Forum und ECAD Implementers Forum Jorgos Kyriazis, prostep ivip Projektgruppe VES Workflow Forum  
Mit der Anwendergruppe VES Workflow Forum und dem ECAD Implementor Forum treibt der prostep ivip Verein die Standardisierung eines digitalen Produktmodells über den gesamten Produktlebenszyklus des Bordnetzes hinweg und dessen konformer Umsetzung durch die Systemanbieter voran. In dieser Hinsicht hat sich auch in diesem Jahr einiges getan. Im Fokus liegen die bessere Präsenz und Verbreitung der Ergebnisse der Projektgruppe. So wurde das ECAD Wiki komplett neugestaltet. Mehr Raum wurde den Implementation Guidelines gegeben, die als wesentlich zur Vermeidung von Dialektbildung angesehen werden. Neue Guidelines werden in rascher Abfolge veröffentlicht. Implementation Guidelines sind nun auch für die KBL verfügbar. Im Vortrag werden die aktuellen Aktivitäten der Projektgruppen vorgestellt. Dabei wird auch auf die neuen Versionen von VEC und KBL eingegangen. Der VEC hat mit der Release 1.2 ein größeres Update erfahren einhergehend mit der Veröffentlichung einer neuen Ausgabe der prostep ivip/VDA-Empfehlung. Zur KBL 2.5 gab es ein SR mit Fehlerkorrekturen.
11:40 - 12:20
Rückverfolgbarkeit und funktionale Sicherheit mit "Open Services for Lifecycle Collaboration" Oguzhan Balandi, Universität Kassel  
Rückverfolgbarkeit ist der Schlüssel zur Prozessintegration und funktionalen Sicherheit. In diesem Workshop wird der offene Standard "Open Services for Lifecycle Collaboration" (OSLC) erläutert, der die Vernetzung von Daten über Domänen, Anwendungen und Organisationen hinweg ermöglicht. Die Technologie hinter OSLC und ihre Spezifikationen wie Anforderungs-, Qualitäts- und Änderungsmanagement werden näher erklärt. Aufbauend wird die Umsetzung der funktionalen Sicherheitsanforderungen durch OSLC gezeigt. Anschließend wird die Bedeutung des Standards für die Bordnetzentwicklung diskutiert.
12:20 - 13:20
Networking  
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Parallele Sessions

13:20 - 16:30
Session 2 Bordnetz-Topologie
13:20 - 14:00
Physikalische Schicht bei CAN – Status und Zukunft Yao Yao, CAN in Automation  
Classical CAN is still the most used CAN data link layer protocol. This will continue in the next couple of years. Step-by-step, Classical CAN in-vehicle networks will be substituted by CAN FD networks. CAN FD is an improvement of the well-established CAN protocol to increase the bit rate up to 5 Mbit/s and the payload up to 64 bytes in CAN networks and is set for the next generation of passenger cars. The truck industry and non-automotive application are also migrating to CAN FD. Since the end of 2018, engineers from the CAN community started discussing the features for the next generation of a CAN-based protocol that is named CAN XL. CAN XL provides an extra large payload of 2048 bytes, and supporting in the data-phase bit rates exceeding 8 Mbit/s, to fill the gap between CAN FD and Ethernet. The CAN physical layer is divided into three parts: The physical coding (PCS) implemented in the CAN controller chips, the physical media attachment (PMA) specifying the transceiver characteristics, and the physical media-dependent sub-layers (PMS). The PMS is application-specific and is not generally standardized. With the development of the data link layer protocol from Classical CAN, CAN FD to CAN XL, the requirements of the protocols have impacts on physical layer. For example, to use the accelerated bit rates of CAN FD, new parameters and requirements are specified, as loop delay symmetry, etc. They are specified in ISO 11898-2:2016 and CiA 601 series. For CAN XL protocol one significant requirement is that there are no error frames during data phase. This improves the possibility to suppress or avoid signal ringing and allows the possibility of new transmitter concepts in data phase. In arbitration phase wired or concept is needed like in ISO11898-2. Additionally, higher bit rates are needed to transmit the lengthened frame of 2048 bytes. The target is 10 Mbit/s or even higher. This presentation will introduce the development of the CAN protocols, CAN FD and CAN XL, and the impacts on CAN physical layer. Another topic is the status and future of the interoperability of the CAN transceivers during the development. For example, the in CiA 601-4 specified CAN FD-SIC (signal improvement capability) transceiver could also support CAN XL protocol. The system integrator may choose the most fitting CAN physical layer concept for their application, in consideration of payload length, max. bit rate, error signaling, and topology dimension, etc.
14:00 - 14:40
Physikalische Schicht in der 10-Mbit/s-Welt Magnus Hell, Infineon Technologies  
In the automotive and industrial world the required bit rate increases dramatically. The requirements of higher bit rates increases on the lower bit rate side up to 10 Mbit/s and on the higher bit rate side up to 10 GBit/s or more. Different topologies are used to realize the different bit rate requirements. On the one hand side for high bit rates like 100 MBit/s and higher Point to Point communication is used and on the other side for lower bit rates bus topologies also called multi drop topologies are used. This presentation has a focus on bus topologies which are used for CAN (including CAN FD and CAN XL) and 10BaseT1S Ethernet communication. The purpose of this presentation is to compare both technologies in terms of: - What are the main differences between CAN and Ethernet protocol - What are the possible average bit rates compared with the bit timings on the bus - What are the differences between CAN and Ethernet on the physical layer requirements - Basic network design recommendations The man outcome of this presentation will be that the participants understand the main differences in protocol and physical layer requirements and get basic recommendations to design on own network.
14:40 - 15:10
Networking  
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15:10 - 15:50
Wireless TSN über LiFi (Light Fidelity) Dr. Alexander Noack, Fraunhofer IPMS  
Der neue TSN-Standard (Time-Sensitive Networking) bietet neue Möglichkeiten, um kritische Echtzeitdatenkommunikation mit unkritischen Benutzerdaten in einem einheitlichen Ethernet-Netzwerk zu kombinieren. Diese Netzwerke arbeiten vor allem beim Transport von kritischen Datenverkehr immer noch kabelgebunden, was sie für mobile Anwendungen äußerst unflexibel macht. Für die drahtlose TSN-Konnektivität sind hochfrequenzbasierte Technologien wie Wi-Fi aufgrund unzureichender Latenz und Bandbreite keine Option. Es wurde in der Vergangenheit schon häufig gezeigt, dass Li-Fi – die optische drahtlose Kommunikation hohe Anforderungen an Latenz und hoher Bandbreite erfüllen kann. Li-Fi mit dem neuen Standard TSN kombiniert, ermöglicht die echtzeitfähige und deterministische Datenübertragung auch drahtlos. In dem Vortrag wird ein Li-Fi-TSN-Knoten mit zwei Ports für die echtzeitfähige drahtlose 1-Gbit/s Vollduplex-Kommunikation vorgestellt. Es wird der Aufbau des Systems dargestellt, näher auf die Herausforderungen bei echtzeitfähiger Datenkommunikation eingegangen und Lösungswege diskutiert. The new TSN standard (Time-Sensitive Networking) offers new possibilities to combine critical real-time data communication with non-critical user data in one converged Ethernet network. These networks are still wired, especially when transmitting critical data traffic, which makes them extremely inflexible for mobile applications. High-frequency technologies such as Wi-Fi are not an option for wireless TSN connectivity due to insufficient latency and bandwidth. It has often been shown in the past that Li Fi - optical wireless communication can meet high latency and high bandwidth requirements. In consequence, Li-Fi combined with the new TSN standard enables real-time, deterministic data transmission wirelessly. In the lecture, a Li-Fi TSN node with two ports for real-time wireless 1 Gbps full duplex communication is presented. The structure of the system will be presented, the challenges of real-time data communication and possible approaches are discussed.
15:50 - 16:30
Multi-Gbit/s-Optische-Vernetzung Jürgen Schachtschneider, KDPOF Knowledge Development for POF; Cesar Esteban, Knowledge Development for POF SL  
Electric and autonomous driving architectures are substantially pushing the challenges for wiring systems. Issues include electromagnetic interference (EMI), electromagnetic susceptibility (EMS), and weight reduction. On top, automotive applications, utilization, and safety requirements are boosting the necessary network speed tremendously. The new 48-volt electrical architecture in cars additionally pushes the envelope in terms of cross-domain isolation requirements. Copper links for communication rates above 100 Mb/s need heavy and expensive solutions to comply with the stringent OEM’s EMC specs, resulting in high cost and very difficult engineering. Moreover, the weight of the ever-growing diameter of the required cables plays against the race for range increase of electrical powertrains. The presentation will prove how optical network technology overcomes these trends thanks to its inherent galvanic isolation, robustness, low cost, and low weight. Carmakers will benefit from optical links for communications between the 48-volt and the 12-volt domains. For weight, the optical network will save more than 30 percent of the equivalent copper-based harness weight. Optical Ethernet provides 100 Mb/s and 1 Gb/s network solutions today, and multi-gigabit Ethernet is the significant upcoming breakthrough for in-vehicle networks. The standardization effort for optical multi-gigabit is already in progress within the IEEE as an amendment to the Ethernet standard 802.3.
13:20 - 16:30
Session 4 Entwicklungs-/Fertigungsprozess
13:20 - 14:00
Bordnetzentwurf: "First time right" Uwe Prüfer, smartCable  
Bordnetzentwürfe beginnen mit Architekturskizzen, dem Entwurf der 3D Topologie im reservierten Bauraum des virtuellen Fahrzeugs und dem Verschaltungsentwurf. Die Detaillierung erfolgt auf Zeichnungsebene. Die Probleme, die für den Bordnetzentwurf genannt werden sind: Kosten, Entwicklungszeiten, Sicherheit. Wünsche sind: mehr Effizienz im Prozess durch Wiederverwendung von Teilsystemen, den Anteil der Automatisierbarkeit erhöhen. Der Trend zu E-Mobilität macht Simulation im gesamten life cycle notwendig. Eine geschlossene Lösung zum Entwurf eines optimalen Bordnetzes ist nicht möglich. Optimierungen erfolgen iterativ und berücksichtigen nicht das Gesamtmodell. Der für Änderungsprozesse aufgebrachte Aufwand ist dementsprechend hoch. In der smartCable Toolkette wird ein einheitliches, disziplinübergreifendes Datenmodell verwendet. Das Datenmodell beschreibt nicht nur geometrische Eigenschaften der Elemente sondern auch gegenseitige Wechselwirkungen. Im gesamten Prozess ist die Einbindung von Simulation möglich; Nachweis der Zuverlässigkeit und Korrektheit ist dadurch möglich. Die smartCable Tools sind modular aufgebaut. Die Verarbeitung von Wissen basiert auf der von uns entwickelten und patentierten Methodik, Wissen so aufzubereiten, dass Programme dieses nutzen können und darauf aufbauend Entscheidungen treffen können. Das wird benutzt bei der Validierung, beim generativen Design und bei der Simulation der Arbeitsplanung auf Basis von Standardzeitkatalogen. Die geometrische Konfiguration erlaubt die Wiederverwendung elektrische Teilsysteme in verschiedenen Umgebungen zu validieren. Das automatische Änderungsmanagement sowie wissensbasierte Validierung und Generierung sind in jedem Modul verfügbar. In HiTool, dem jüngsten Mitglied unserer Tool Familie werden Architekturentwürfe erstellt und bewertet. Eine bi-direktionale Direktschnittstelle zum Simulationsprogramm Matlab Simulink reduziert den Aufwand für Definition und Bewertung von Lastfällen. Lastfälle sind einfach definierbar, die Ergebnisse sind über einen Regelkatalog bewertbar.
14:00 - 14:40
MES-Software der nächsten Generation für die Kabelsatzfertigung Olaf Hermann, DiIT  
Für die Herausforderungen in der Bordnetzfertigung durch die steigenden Komplexität und des Umfang des Bordnetzes und der Herausforderungen hinsichtlich Sicherheit und Rückverfolgbarkeit beim autonomen Fahren, bedarf es durchgängiger Softwaretools in der gesamten Fertigungskette. DiIT ist mit seiner Software dafür weltweit im Einsatz in über 150 Werken der Bordnetzindustrie bei wie Firmen Leoni, Yazaki, Nexans, Sumitomo, Aptiv, Lear und anderen kleineren Kabelsatzfertigern. www.diit.de
14:40 - 15:10
Networking  
Nutzen Sie in der Vortragspause die vielfältigen Möglichkeiten sich mit anderen Teilnehmern, Referenten oder den Ausstellern zu vernetzen
15:10 - 15:50
Automatisierte mechanische Verlegung von Leistungssätzen in virtuellen Fahrzeugen Oliver Hermanns, fleXstructures  
In modernen Fahrzeugen stellt die Verlegung von Leitungssätzen, auf Grund des engen Bauraums, stets eine Herausforderung dar. Die Aufgabenstellung wird noch komplexer, wenn die Leitungssätze beispielsweise im Motorraum oder im Fahrwerksbereich an bewegten Komponenten befestigt sind und sich dadurch die physikalische Lage der Leitungen ständig ändert. In diesem Umfeld erfordert die manuelle Verlegung der Leitungen selbst von erfahrenen Konstrukteuren eine aufwändige, iterative Vorgehensweise mit vielen Varianten, bis alle Anforderungen an eine kollisionsfreie Verlegung, bei Einhaltung der vielfältigen Nebenbedingungen, erfüllt sind. Ein neues Modul in IPS Cable Simulation erlaubt nun die automatisierte Verlegung von Leitungssätzen in virtuellen Fahrzeugen. Hierbei können unterschiedlichste Anforderungen berücksichtigt werden, wie die Einhaltung von Mindestabständen zur Umgebungsgeometrie und zu anderen Leitungen, die Berücksichtigung von Mindestbiegeradien zur Vermeidung von Leitungsschäden sowie das Einhalten von maximalen Kräften an den Befestigungselementen, bei möglichst wenigen Befestigungspunkten. Der Vortrag stellt die Technologie vor und zeigt die automatisierte Verlegung von Leitungen an einer anschaulichen Aufgabenstellung aus dem Fahrwerksbereich.
15:50 - 16:30
Bestimmung der Lebensdauer und der FIT-Raten von Bordnetzkomponenten Dr. Sven-Joachim Kimmerle, Physical Software Solutions; Prof. Dr. Hans-Dieter Ließ, Universität der Bundeswehr München  
Der Trend vom Fahrer-assistierten zum vollautonomen Fahren erfordert eine hohe Zuverlässigkeit der einzusetzenden Bauteile und Systeme. Meist sind die Zahlenwerte dazu aber noch nicht ausreichend bekannt. Das Ziel sind Ausfallraten von höchstens 1 FIT = 1 Ausfall pro 109 Bauteilestunden, was bei den typischen Betriebszeiten von 8000 h (in 15 Jahren) ungefähr 1/100 000 Ausfall pro Komponente ergibt. Für manche Fehlermechanismen, wie z.B. Rost, sind auch Standzeiten miteinzubeziehen. Um diese Ausfallraten abzuschätzen, werden hier die folgenden drei Vorgehensweisen behandelt: (1) Anwendung von Rechenregeln und Richtlinien, wie im FIDES-Handbuch beschrieben, (2) statistische Auswertung von Feldausfällen und (3) physikalische Bestimmung durch erhöhte Beanspruchung und qualifizierte Messung. Die FIDES-Methode ermöglicht eine zeitnahe Ermittlung der FIT-Rate, ergibt allerdings nur eine vergleichende Maßzahl. Dabei können auch produktions- und herstellerspezifische Einflüsse miteinbezogen werden. Allerdings bedarf dieser Weg der Ergänzung nach (2) oder (3), um eine absolute FIT-Rate zu erhalten. Die statistische Auswertung von Feldausfällen kann bei gut dokumentierten, komplexen Systemen von Vorteil sein. Wir diskutieren die für ausreichende Ergebnisse mit hinreichendem Konfidenzbereich erforderlichen Stichprobengrößen. Eine physikalische Bestimmung mit vertretbarem Aufwand ist nur durch überhöhte Beanspruchung und durch verfeinerten Nachweis denkbar, sofern über die zugrunde gelegten Ausfallkriterien Konsens besteht. Da die anzuwendenden Prüfungsmethoden meist nicht zerstörungsfrei sind, ist hier mit einem hohen Messaufwand zu rechnen. Welche der drei Vorgehensweisen realisierbar und wie finanzierbar ist, hängt sehr vom Anspruch an das Ergebnis ab. Gegebenenfalls lassen sich die Methoden im Interesse einer genaueren FIT-Rate auch kombinieren. Ein nächster Schritt wäre dann die Verwendung der erhaltenen Ausfallraten zur Bestimmung der Zuverlässigkeit von Teilsystemen bis hin zum Gesamt-Bordnetz mit dem Ziel einer Optimierung durch Redundanz und geeignete Komponentenauswahl.
16:30 - 17:10
Abschluss-Keynote
16:30 - 17:10
The Future of Automotive Interconnects: Why Bigger Isn’t Always Better Jeremy Stout, Molex; Dr. Deepak Patil, Molex  
First key market force driving miniaturization is our digital world. As we become a more digitized society, more of the gadgets we covet will need to be capable of being used in vehicles and communicate seamlessly within vehicle networks. This is driving more dense packaging in vehicle electronics across a broad variety of ever-increasing applications. There are many companies engaged in the race to develop driverless vehicles. This will drive the need for more sensors for safety applications. Our customers envision a vehicle with 360 Degree sight, capable of seeing, anticipating and operating in any surrounding regardless of the harshness of the environment. We see application count increase and more sophisticated demands placed on vehicular networks. Need for better gas mileage and hence lower overall vehicle weight is a key driver,too. As safety, powertrain, and body electronics become more digitized, we see the potential for more and more applications all over the vehicle. These applications are examples of why we are no longer just simply designing cars with electronics, but instead designing sophisticated computing centers with wheels. Cars are now mobile computers with sophisticated on-board vehicle networks with increasingly intelligent electronics to support them. As this digitization trend continues, connectors of all types will continue to increase at an exponential rate. Miniaturized systems are now required to meet these unique packaging challenges as they offer reduced package size, easier routing, and less weight due to their size and smaller wire gauge. The miniaturization trend created the need for the Molex .5mm connector system. Since its development more than 10 years ago, Molex has and continues to lead in the development and standardization of .5mm interconnect systems. Variants and preferences of these systems are standardized by regional OEM’s in Germany and USA. There’s no question that miniaturization is a trend that is here and will continue. The demand for more bandwidth in vehicles, enhanced safety, and sophisticated anti-hacking systems for autonomous platforms will drive exponential growth in the number of connectors used on vehicles, and hence the need to fit more in smaller and smaller places. For the past 10 years, Molex has been a pioneer in the smallest of systems to meet the harsh environmental needs of the automotive world. Molex has decades of expertise in contact physics and a broad array of engineering fellows in the areas of material science. This is allowing us to push the technology envelope and bridge the gap between the theoretical and what’s possible. Our continued investments in signal integrity and channel modeling allow us to bring predictive analytics to improve our designs and reduce time to market.

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