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Umfrage zur Elektromobilität E-Mobility und die Herausforderungen für die Elektronikentwickler

Jauch Quartz GmbH
Welche Schwierigkeiten begegnen Elektronikentwicklern, wenn sie Elemente und Systeme für den Elektromobilitätsbereich konzipieren?

Welche Schwierigkeiten begegnen Elektronikentwicklern, wenn sie Elemente und Systeme für den Elektromobilitätsbereich konzipieren?

Bild: iStock, kaptnali
09.10.2023

Die Elektromobilität wächst unaufhaltsam weiter. Doch auch sie unterliegt bestimmten marktrelevanten Gesetzmäßigkeiten. Mit welchen Herausforderungen müssen sich Elektronikentwickler auseinandersetzen, wenn sie Bauteile, Komponenten oder Systeme für die Elektromobilität entwickeln? Diese Frage hab wir einigen namhaften Unternehmen gestellt.

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Das sagen die Experten:

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  • Marco Schadach, EMEA Application Field Engineering, BESS & EVI, TE Connectivity: „Die Entwicklung einer Ladeinfrastruktur erfordert sichere und intelligente Ladelösungen, die vielfältige Anforderungen erfüllen sollten. Dabei spielen Energieeffizienz, Umweltfreundlichkeit und eine verbesserte Nachhaltigkeit eine Rolle. Und nicht zuletzt kommt es auch auf die Kosten an, die möglichst niedrig sein sollten. Technisch betrachtet ist ein schneller Ladevorgang und das langfristige Halten der Ladung für größere Reichweiten unverzichtbar. Hochleistungsrelais und -schütze sollten ein zuverlässiges und hochwertiges Schaltungsdesign aufweisen, so dass die Produkte stabil arbeiten, weniger ausfallen und auch im Notfall zuverlässig funktionieren. Die elektrischen Schaltungen sollten die Forderungen nach einer langen Lebensdauer erfüllen.“

    Marco Schadach, EMEA Application Field Engineering, BESS & EVI, TE Connectivity: „Die Entwicklung einer Ladeinfrastruktur erfordert sichere und intelligente Ladelösungen, die vielfältige Anforderungen erfüllen sollten. Dabei spielen Energieeffizienz, Umweltfreundlichkeit und eine verbesserte Nachhaltigkeit eine Rolle. Und nicht zuletzt kommt es auch auf die Kosten an, die möglichst niedrig sein sollten. Technisch betrachtet ist ein schneller Ladevorgang und das langfristige Halten der Ladung für größere Reichweiten unverzichtbar. Hochleistungsrelais und -schütze sollten ein zuverlässiges und hochwertiges Schaltungsdesign aufweisen, so dass die Produkte stabil arbeiten, weniger ausfallen und auch im Notfall zuverlässig funktionieren. Die elektrischen Schaltungen sollten die Forderungen nach einer langen Lebensdauer erfüllen.“

    Bild: TE Connectivity

  • Sam Gold, High Performance Computer Solution Group, Renesas Electronics: „Heutige EVs verwenden zunehmend modulare E-Axle-Konzepte, die Motor, Inverter und Getriebe enthalten. Um Leistung, Effizienz und Größe weiter zu verbessern, gibt es den Trend, darüber hinaus auch Leistungselektronik wie DC-DC-Wandler und On-Board-Charger zu integrieren. Ein solcher X-in-1-Ansatz erhöht die Komplexität und erfordert ein hohes Maß an Qualität. Dies stellt eine Herausforderung für die Entwicklung und das Lifecycle-Management dar. Daher werden präventive Technologien für die Sicherheit wie Diagnosefunktionen und Fehlervorhersage entscheidend sein, um die Sicherheit und Verfügbarkeit von Fahrzeugen zu gewährleisten. Hier spielt die kluge Auswahl anwendungsspezifischer MCUs eine entscheidende Rolle.“

    Sam Gold, High Performance Computer Solution Group, Renesas Electronics: „Heutige EVs verwenden zunehmend modulare E-Axle-Konzepte, die Motor, Inverter und Getriebe enthalten. Um Leistung, Effizienz und Größe weiter zu verbessern, gibt es den Trend, darüber hinaus auch Leistungselektronik wie DC-DC-Wandler und On-Board-Charger zu integrieren. Ein solcher X-in-1-Ansatz erhöht die Komplexität und erfordert ein hohes Maß an Qualität. Dies stellt eine Herausforderung für die Entwicklung und das Lifecycle-Management dar. Daher werden präventive Technologien für die Sicherheit wie Diagnosefunktionen und Fehlervorhersage entscheidend sein, um die Sicherheit und Verfügbarkeit von Fahrzeugen zu gewährleisten. Hier spielt die kluge Auswahl anwendungsspezifischer MCUs eine entscheidende Rolle.“

    Bild: Renesas Electronics

  • Bernd Eder, EVP Transportation, Kontron Group: „Für uns kommt hier eine ganze Reihe wichtiger Aspekte zusammen. Erstens die Energieeffizienz, um ausreichende Reichweiten von Elektrofahrzeugen zu gewährleisten. Dies erfordert die Entwicklung äußerst effizienter Komponenten, die den Energieverbrauch minimieren. Sicherheit und Zuverlässigkeit elektronischer Systeme ist ein kritischer Aspekt: Bei Elektrofahrzeugen können Ausfälle schwerwiegende Folgen haben; daher ist es unerlässlich, hochsichere Lösungen zu entwickeln, um Unfälle und Systemausfälle zu verhindern. Die Integration verschiedener Kommunikationsprotokolle und Sensoren ist ebenfalls herausfordernd, da Elektrofahrzeuge stark vernetzt sind und eine reibungslose Kommunikation zwischen den Komponenten erfordern. Die Miniaturisierung spielt eine Rolle, da Elektrofahrzeuge leicht und kompakt sein sollen, was ebenso platzsparende wie leistungsstarke Elektronikkomponenten erfordert. Und schließlich ist die Kostenoptimierung für eine erschwingliche Elektromobilität von großer Bedeutung.“

    Bernd Eder, EVP Transportation, Kontron Group: „Für uns kommt hier eine ganze Reihe wichtiger Aspekte zusammen. Erstens die Energieeffizienz, um ausreichende Reichweiten von Elektrofahrzeugen zu gewährleisten. Dies erfordert die Entwicklung äußerst effizienter Komponenten, die den Energieverbrauch minimieren. Sicherheit und Zuverlässigkeit elektronischer Systeme ist ein kritischer Aspekt: Bei Elektrofahrzeugen können Ausfälle schwerwiegende Folgen haben; daher ist es unerlässlich, hochsichere Lösungen zu entwickeln, um Unfälle und Systemausfälle zu verhindern. Die Integration verschiedener Kommunikationsprotokolle und Sensoren ist ebenfalls herausfordernd, da Elektrofahrzeuge stark vernetzt sind und eine reibungslose Kommunikation zwischen den Komponenten erfordern. Die Miniaturisierung spielt eine Rolle, da Elektrofahrzeuge leicht und kompakt sein sollen, was ebenso platzsparende wie leistungsstarke Elektronikkomponenten erfordert. Und schließlich ist die Kostenoptimierung für eine erschwingliche Elektromobilität von großer Bedeutung.“

    Bild: Kontron

  • Timo Schmidt, Chief Operating Officer, Jauch Quartz: „Elektronikentwickler, die an der Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien arbeiten, stehen vor verschiedenen Herausforderungen und müssen einige Aspekte berücksichtigen. Höchste Priorität hat hierbei die Batteriesicherheit. Aber auch der Temperaturbereich, die Kapazität, der Strombedarf oder die passende Zellchemie sind wichtig. Ein weiterer Punkt sind regulatorische Anforderungen, da zu Beginn bekannt sein muss, welche Normen der Batteriepack erfüllen muss ( UL2454, IEC62133, CE, BIS, UN38.3). Bereits bei der Entwicklung des Packs ist sicherzustellen, dass alle Vorgaben eingehalten werden, zum Beispiel die Verwendung von UL-Komponenten oder eine doppelte Absicherung durch MOSFETs oder PTCs.“

    Timo Schmidt, Chief Operating Officer, Jauch Quartz: „Elektronikentwickler, die an der Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien arbeiten, stehen vor verschiedenen Herausforderungen und müssen einige Aspekte berücksichtigen. Höchste Priorität hat hierbei die Batteriesicherheit. Aber auch der Temperaturbereich, die Kapazität, der Strombedarf oder die passende Zellchemie sind wichtig. Ein weiterer Punkt sind regulatorische Anforderungen, da zu Beginn bekannt sein muss, welche Normen der Batteriepack erfüllen muss ( UL2454, IEC62133, CE, BIS, UN38.3). Bereits bei der Entwicklung des Packs ist sicherzustellen, dass alle Vorgaben eingehalten werden, zum Beispiel die Verwendung von UL-Komponenten oder eine doppelte Absicherung durch MOSFETs oder PTCs.“

    Bild: Jauch Quartz

  • Viacheslav Gromov, Geschäftsführer, AITAD: „Über allem schwebt der höhere Takt der Entwicklungszyklen, die man seitens der OEMs spürt, agile Methoden müssen einwandfrei funktionieren. Nach wie vor sind die Umgebungsbedingungen, Safety/Security und der Life Cycle hoch angesetzt und herausfordernd. Gerade bei ADAS und zunehmenden Multimedia-Features wird dies weiter hoch skaliert, gerade bei Ausfall- und Cyberangriffsicherheit. Insbesondere im E-Antriebsstrang ist Effizienz und folglich Wirkungsgrad erfordert immer neue Halbleiterarten und Verschaltungen, bei denen Erfahrung aufgebaut werden muss – auch trotz aller Standards bis hin zu EMV (siehe zum Beispiel AM-Funk in USA). Da spielen auch Preis, Erfahrungen und Verfügbarkeit auch immer noch heute eine akutere Rolle.“

    Viacheslav Gromov, Geschäftsführer, AITAD: „Über allem schwebt der höhere Takt der Entwicklungszyklen, die man seitens der OEMs spürt, agile Methoden müssen einwandfrei funktionieren. Nach wie vor sind die Umgebungsbedingungen, Safety/Security und der Life Cycle hoch angesetzt und herausfordernd. Gerade bei ADAS und zunehmenden Multimedia-Features wird dies weiter hoch skaliert, gerade bei Ausfall- und Cyberangriffsicherheit. Insbesondere im E-Antriebsstrang ist Effizienz und folglich Wirkungsgrad erfordert immer neue Halbleiterarten und Verschaltungen, bei denen Erfahrung aufgebaut werden muss – auch trotz aller Standards bis hin zu EMV (siehe zum Beispiel AM-Funk in USA). Da spielen auch Preis, Erfahrungen und Verfügbarkeit auch immer noch heute eine akutere Rolle.“

    Bild: AITAD

  • Christian Bohne, Global Industry Segment Manager Mobility, Harting: „Im gesamten Bereich der Elektromobilität spielt die sichere Auslegung der einzelnen Komponenten und Systeme eine zentrale Rolle. Werden Komponenten direkt in das entsprechende Elektrofahrzeug geliefert müssen sie hohen Sicherheits- und Qualitätsansprüchen genügen, um eventuelle Fehlfunktionen während des Betriebs auszuschließen, die im Ernstfall das Leben der Fahrzeuginsassen gefährden würden. Auch im Bereich Ladeinfrastruktur spielt die Auslegung der Komponenten, bezogen auf die funktionale Sicherheit der Installation eine zentrale Rolle. All diese Anforderungen werden über verschiedene Normen und Zertifizierungen gewährleistet und geprüft und bilden eine der Hauptherausforderungen für Entwickler im Bereich der Elektromobilität.“

    Christian Bohne, Global Industry Segment Manager Mobility, Harting: „Im gesamten Bereich der Elektromobilität spielt die sichere Auslegung der einzelnen Komponenten und Systeme eine zentrale Rolle. Werden Komponenten direkt in das entsprechende Elektrofahrzeug geliefert müssen sie hohen Sicherheits- und Qualitätsansprüchen genügen, um eventuelle Fehlfunktionen während des Betriebs auszuschließen, die im Ernstfall das Leben der Fahrzeuginsassen gefährden würden. Auch im Bereich Ladeinfrastruktur spielt die Auslegung der Komponenten, bezogen auf die funktionale Sicherheit der Installation eine zentrale Rolle. All diese Anforderungen werden über verschiedene Normen und Zertifizierungen gewährleistet und geprüft und bilden eine der Hauptherausforderungen für Entwickler im Bereich der Elektromobilität.“

    Bild: Harting

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