TP5 –

DESIGN RULES FÜR HOCHVOLT-LEITUNGSSÄTZE

Erweiterung der Norm auf Hochfrequenz-Applikationen

In der ersten Ausgabe hat sich die DIN 72036 auf die Anwendung bei Niedervoltleitungssätzen mit ungeschirmten Leitungen beschränkt. In einem Fahrzeug werden aber eine Vielzahl an Anwendungen bedient, die wiederum spezifische Komponenten und Leitungen benötigen.

Im Kontext Hochfrequenz-Applikationen gehören dazu zum Beispiel die Koax-Leitungen für Antennen und Verbindungen für hohe Datenraten. Gab es früher in einem Fahrzeug nur eine Antennenleitung für die Radioantenne, kommen in aktuellen Fahrzeugen weitere Leitungen unter anderem für Mobilfunk und Navigation hinzu. Zudem werden immer mehr Verbindungen für hohe Datenraten notwendig, zum Beispiel für hochauflösende Kamerasysteme der Fahrerassistenzsysteme.

Ausgangssituation und Motivation

Heutige Fahrzeuge enthalten immer mehr Sensoren und Aktuatoren, die den Fahrer durch verbesserte und neue Assistenzsysteme bis hin zum autonomen Fahren unterstützen. Gerade Kamerasysteme erzeugen sehr hohe Datenmengen und erfordern daher für die Datenübertragung zu dem verarbeitenden System spezielle Verbindungen für hohe Datenraten. Auch die bei der Zonenarchitektur verwendeten Zonensteuergeräte benötigen zwischen diesen performanten Rechnern leistungsfähige Datenverbindungen.

Allen diesen Verbindungen gemein ist die Anforderung an eine hohe Signalintegrität. Daher sind diese Verbindungen immer als geschirmte Punk-zu-Punkt-Verbindungen ausgelegt. Als Leitungen kommen entweder Koax-Kabel oder eine differentielle Übertragung mit verdrillten Leitungen zum Einsatz. Allen Leitungen gemein ist die Schirmung, um ungewollte Abstrahlung und Einstrahlung zu vermeiden. Als Steckverbinder haben sich wenige Standards durchgesetzt, zum Beispiel FAKRA sowie geschraubte bzw. gesteckte Koax-Steckverbinder.

Im Gegensatz zu den anderen Leitungssätzen im Fahrzeug werden Hochfrequenz-Leitungssätze bereits von spezialisierten Konfektionären überwiegend automatisiert hergestellt. Daher ist der Fokus in diesem TP zunächst bei der Prüfung der Anwendbarkeit der bereits etablierten Gestaltungsrichtlinien auf Hochfrequenz-Leitungssätze. Auch hier gilt, dass mit der Optimierung der Teile- und Prozessvielfalt die Wirtschaftlichkeit einer automatisierten Produktion gesteigert werden kann und der Weg in Richtung Vollautomatisierung geebnet wird.

Aktuelle Arbeitsschwerpunkte

Im ersten Schritt werden alle Niedervoltgestaltungsrichtlinien auf deren direkte Anwendbarkeit auf Hochfrequenz Leitungssätze überprüft und bewertet. Dabei gibt vier unterschiedliche Bewertungen.

• Die Gestaltungsrichtlinie ist uneingeschränkt und ohne Änderung anwendbar.
• Die Gestaltungsrichtlinie ist mit wenigen Änderungen anwendbar.
• Die Gestaltungsrichtlinie ist mit umfassender Überarbeitung übertragbar.
• Die Gestaltungsrichtlinie ist für Hochfrequenz-Leitungssätze nicht relevant.

Aus dieser Bewertung ergibt sich ein Arbeitsvorrat, der in einem der nächsten Updates der Norm eingebracht werden soll. Am einfachsten umzusetzen sind die Gestaltungsrichtlinie, die wenige bis gar keine Änderungen bedürfen. Hier wird entweder nur die Applikationsebene ergänzt oder wenige inhaltliche Änderungen vorgenommen. Im Idealfall kann die Gestaltungsrichtlinie trotz dieser wenigen Änderungen weiter für LV gültig bleiben.

Bei größeren Änderungen wird eine neue Gestaltungsrichtlinie abgeleitet und ausgearbeitet. Dazu bedarf es intensiver Abstimmungen innerhalb des TPs als auch mit anderen TPs, da bei neuen Gestaltungsrichtlinien wiederum die Anwendbarkeit auf Niedervolt- und Hochvolt-Leitungssätze abgeklärt werden soll.

Ausblick

Bei dem neuen Übertragungsprotokoll Automotive Ethernet gibt es noch eine Vielzahl an möglichen Ausführungen, die noch nicht alle gleichermaßen für eine automatisierte Fertigung optimiert wurden. Hier kann mit einer kommenden Ausgabe der Norm diese Optimierung auf eine vollautomatisierte Fertigung gefördert werden.