Komplexe Gesamtsysteme erschweren die Sicherstellung von Signalintegrität Simulation verkürzt Entwicklung von Fahrzeug-Elektronik um neun Monate

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Fahrzeug-Elektronik wird immer komplexer: Infotainment, Assistenzsysteme, autonome Fahr-Funktionen und vernetzte Dienste erzeugen große Datenmengen und stellen neue Anforderungen an die Produktarchitekturen. Gleichzeitig steigt der Zeitdruck für Hersteller und ihre Zulieferer, neue Lösungen schneller auf den Markt zu bringen. 

Harman Automotive setzt daher in Kooperation mit dem Simulations-Spezialisten CADFEM auf eine intensive Nutzung von Simulationstechnologie, um Chancen und Risiken in der Entwicklung neuer Produkte und Module schneller zu erkennen und den Entwicklungsprozess (Time-to-Market) dadurch um bis zu neun Monate zu beschleunigen.

In einem gemeinsamen Beitrag mit CADFEM zeigt Maha Koraichi, Head of Development Engineering bei Harman Automotive, die Vorzüge der Simulations-basierten Entwicklung für Herstellerfirmen und Zulieferer auf. So haben Systemkomplexität sowie Digitalisierung in den letzten Jahren erheblich zugenommen, was sich unter anderem im Bedarf an einen höheren Datendurchsatz, Echtzeitverarbeitung und nahtloser Integration mehrerer Hochgeschwindigkeits-Signale manifestiere. Zugleich erschwere der Trend zur Elektrifizierung von Fahrzeugen und die Integration zahlreicher Sensoren und Module die Realisierung einer entsprechenden Systemarchitektur. Die Gewährleistung der Signalintegrität gestalte sich zunehmend schwierig, je mehr elektronische Komponenten in Fahrzeugen verbaut werden.

Physische Tests reichen nicht mehr aus

Durch die Einbeziehung von Faktoren wie Versorgungsspannungs-Schwankungen, Timing-Unsicherheiten oder Fertigungstoleranzen könne vor diesem Hintergrund Simulation die realen Gegebenheiten besser abbilden als traditionelle physikalische Tests, betont Koraichi. „Umfassende und detaillierte Modelle helfen, potenzielle Fehler oder Engpässe frühzeitig zu erkennen, das Risiko späterer Revisionen zu minimieren und die Gesamtzuverlässigkeit zu erhöhen.“

Störfaktoren wie elektromagnetische Einflüsse oder hohe Wärmeentwicklung machten es zunehmend schwierig, Probleme allein über physische Tests zu identifizieren. Auch hier helfe die virtuelle Simulation, saubere, zuverlässige Signale über Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen in einer störungsreichen Fahrzeugumgebung sicherzustellen. „Signalintegrität ist entscheidend für komplexe Leiterplatten-Designs, und die größte Herausforderung besteht darin, die realen Bedingungen in der Simulation möglichst genau nachzubilden“, erläutert Maha Koraichi.

Der globalen Konkurrenz voraus

Simulation ermögliche es, jedes potenzielle Problem, das ein System beeinträchtigen könnte, schnell und realitätsgetreu zu definieren, zu identifizieren und zu lösen. „Durch die Analyse verschiedener Szenarien können die Entwickler verschiedene Ideen und Technologien testen und so der globalen Konkurrenz voraus sein.“

Um das zu erreichen, setzt Harman Automotive „auf eine Zusammenarbeit zwischen internen Experten, Layout-Ingenieuren und Ansys-Spezialisten von CADFEM, insbesondere in frühen Designphasen und Iterationen“. Dadurch könne man sicherstellen, dass „Herausforderungen bei Signal- und Stromintegrität proaktiv angegangen und neue Ideen zur Leistungsverbesserung kontinuierlich erforscht werden“.

Nach der Erstellung des Prototyps werden die Schlüsselparameter mit den Ergebnissen der Simulation verglichen. Zu über 90 Prozent stimmten die Ergebnisse aus Prototypentest und Simulation überein. „Das ist ein Beweis für die hohe Präzision der Simulationen“, betont Koraichi. Zur weiteren Verbesserung werde nach jedem Vergleich das Simulations-Setup immer wieder überprüft und bei Bedarf optimiert. Diese hohe Genauigkeit schaffe Vertrauen in Produkte und Technologien und gestatte frühzeitige, fundierte Entscheidungen für einen Entwicklungsprozess.

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