Von Holger Holzer/SP-X
Rund 15.000 Datenpakete rauschen heute pro Sekunde durch das Elektroniknetz eines Autos. Schon in der kommenden Fahrzeuggeneration werden es mehr als 100.000 sein, Tendenz stark steigend, gerade durch die Weiterentwicklung autonomer Fahrfunktionen. Das wird zum Problem – besonders für Autos mit Verbrennungsmotor.
"Die nächste große technische Herausforderung ist eine thermische", beschreibt David Paja, Präsident des Geschäftsbereichs Electronic beim Wuppertaler Zulieferer Delphi, die nähere Zukunft. Themen wie autonomes Fahren, Vernetzung von Fahrzeugen untereinander und mit einer Cloud, neue Infotainment-Systeme und die Anbindung an das Internet der Dinge benötigen und produzieren zunehmend mehr Daten. Und immer mehr Daten bedeuten auch immer mehr Rechenbedarf, immer schnellere Prozessoren und eine immer stärkere Hitzeentwicklung. Wer schon einmal einen Laptop auf den Knien hatte, während dieser anspruchsvolle Grafikberechnungen durchführte, weiß, was das heißt.
Apropos Laptop: Delphis neuestes Steuergerät für die Koordinierung der Assistenzsysteme im Auto hat ungefähr die gleiche Rechenleistung wie ein Mittelklasse-Laptop. Das klingt nicht nach viel. Allerdings handelt es sich nur um einen von mehreren Rechnern an Bord künftiger Autos. Und zudem um einen besonders soliden: Anders als der Computer aus dem Elektronik-Handel muss der sogenannte MDC-Multi-Domain-Controller hunderttausende Kilometer und endlose Stunden auf schlechten Straßen wegstecken, ohne nur einmal abzustürzen oder auszufallen. Und das bei allen Wetterbedingungen. Im kältesten Winter ebenso wie im heißesten Sommer. Womit wir beim Problem wären.
Mehr Rechenpower, mehr Kühlung nötig
Schon heute entwickeln Elektronik-Bauteile im Auto immer mehr Hitze. Die Temperatur wird häufig über Kontakt zur Außenluft oder über Metallgehäuse mit Karosseriekontakt abgeführt. Auch der MDC nutzt die Kombination aus kühlendem Zug und wärmeleitendem Material, wenn er im Herbst bei Audi in Serie geht, um die Fahrzeuge der Marke auf das autonome Fahren vorzubereiten. Zunächst erlaubt er Autonomie auf Level 2 und 3 – das heißt, der Mensch kann jederzeit eingreifen. Höhere Stufen der Automatisierung dürften aber noch mehr Rechen-Power und damit mehr Kühlung benötigen.
Spätestens dann gerät die Luftkühlung an ihre Grenzen. Fahrtwind allein würde nicht mehr reichen, aktive Ventilatoren müssten her. Doch die wären laut und würden gleichfalls viel Frischluft benötigen. Im Motor- oder selbst im Kofferraum stünde gar kein ausreichendes Volumen zur Verfügung. Zulieferer sehen die Lösung daher in der Wasserkühlung für heiße Elektronik-Komponenten. Deren Gehäuse sollen künftig an den großen Flüssigkeitskreislauf des Autos angeschlossen werden und die überschüssige Hitze auf dem Wasserweg loswerden.
Das könnte ausgerechnet für das Auto mit Verbrennungsmotor schwierig werden. Zwar gibt es dort eine jahrzehntelange Erfahrung mit extremer Hitze und auch mit leistungsfähiger Wasserkühlung. Doch letztere ist nahezu komplett auf den Motorraum beschränkt. Wer von der Flüssigkeit etwas abzwacken und es – etwa in Richtung Fahrzeugheck zu einem der Prozessoren-Einheiten – leiten will, muss neue Pumpen und Pipelines einziehen. Beim Elektroauto hingegen ist die Kühlflüssigkeit vor allem für die Temperaturregelung an den Akkus zuständig. Im Vergleich zum Motor ist deren Temperaturentwicklung eher lau. Das Kühlsystem kann deutlich kleiner ausgelegt werden. Ein weiterer Vorteil: Von den meist unterflur montierten Akkus aus lässt sich die Kälte deutlich besser im Gesamtfahrzeug verteilen als vom Motor aus. So könnte ironischerweise ausgerechnet ein vergleichsweise kleines Temperaturproblem für den hitzegewohnten Explosionsmotor mittelfristig neben dem Elektroantrieb zu einem weiteren Existenzrisiko werden.
