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25.06.1995

Flachbildschirme/Im 7er BMW: Ein Display fuer Landkarte, Stadtplan, TV, Telefon und HiFi Ein LCD als Copilot erspart Autofahrern Besserwissereien

25.06.1995

Von Horst-Joachim Hoffmann*

Selbst wenn der Fahrer nach mehreren Stunden schnell durchfahrener Huppelstrecke an seiner eigenen Optik zweifelt, bietet der Bordmonitor im BMW noch ein klares Bild. Bis er das konnte, hatte das Serien-LCD-Display fuer Navigation, Bordcomputer und TV allerhand Tests zu absolvieren, die mit seiner moeglichst spaeten Zerstoerung - und zwar einer fuer die Passagiere ungefaehrlichen - endeten.

Automobile sind im taeglichen Gebrauch extremen Belastungen ausgesetzt. Die teerfreien Zonen in Europa werden zwar selten angesteuert, aber mit einem Schlagloch hie und da und widerlichen Umwelteinfluessen wie Frost und Hitzestau rechneten die Forschungsingenieure der BMW AG allemal. Dementsprechend hart ist auch das Anforderungsprofil an den bordeigenen Monitor, der als zentrale Visualisierungseinheit in der Mittelkonsole der 7er Reihe als Bordcomputer, Navigationshilfe, Radio, TV, Heizungskontrolle, Telefon und HiFi-Steuereinheit dient.

Kompakte Technik fuer vollgepackte Umgebung

Schon der begrenzte Raum im Frontbereich an Bord verlangt ein flaches LCD-Display. In ersten Prototypen noch in den 80er Jahren fanden noch Anzeigen mit Kathodenstrahlroehren (CRT) Platz. Doch die Ansprueche an den Komfort steigen; die voluminoese Klima- und Heizungsanlage beansprucht viel Raum.

Festgelegt wurde das Display in seinen Abmessungen bereits durch die zwei Hauptanwendungsgebiete Navigation und TV. Speziell im japanischen Markt gilt Fernsehen an Bord als Verkaufsargument und steht so auch europaeischen BMW-Fahrern zur Verfuegung - aus Sicherheitsgruenden uebrigens nur bei stehendem Fahrzeug. Die Steuerung der Funktionen und die Anzeige der Informationen erfolgt ueber eine Menuetaste und einen Drehknopf zur Cursorsteuerung und Auswahl.

Die Mehrfachfunktion des Monitors stellt auch erhoehte technische Anforderungen. Die Verarbeitung verschiedener Quellen und Modi mit Fernsehen zwischen 50 und 60 Hz und differenten Grafikdarstellungen fuer den weltweiten Einsatz war eine unabdingbare Voraussetzung.

Nach mehrjaehriger Entwicklung ist das System jetzt in Deutschland als Sonderzubehoer fuer die 7er Reihe in Serie erhaeltlich. In Deutschland bekam das Navigationssystem, das BMW mit Philips entwickelt hat, den Namen "Carin".

Carin greift auf eine CD-gespeicherte Datenbank zurueck, die derzeit das bundesdeutsche Strassennetz bis hinunter zu Kreisstrassen mit allen angebundenen Orten, Ballungsraeumen und Staedten ueber 100 000 Einwohner umfasst. Verfeinerungen und Ausweitungen des verfuegbaren Kartenbestandes sind in Entwicklung und lassen sich nachbestellen - ebenso wie Software-CDs den BMW- Haendlern bei Bedarf zum Update als Serviceleistung zur Verfuegung stehen werden. Die Betriebssoftware ist auf Flash-Eproms abgelegt. In Vorbereitung ist eine CD-Datenbank fuer das komplette westeuropaeische Strassennetz. Fuer den japanischen Markt hat BMW ein anderes System im Angebot.

Die Standortbestimmung erfolgt ueber GPS, das Global Positioning System. Eine Satellitenantenne in der Hutablage empfaengt die Signale von bis zu sechs der insgesamt 24 Navstar-Satelliten gleichzeitig. Sie uebermittelt diese dem GPS-Steuergeraet zur Berechnung und Auswertung der aktuellen Position. In der zivilen Version des GPS ist eine Standortbestimmung mit einer Genauigkeit von 100 Metern moeglich.

Um genauer als GPS zu sein, misst eine fahrzeugeigene Sensorik ausserdem Daten fuer die Geschwindigkeit und zurueckgelegte Wegstrecke sowie die Differenzdrehzahl der beiden Vorderraeder fuer Richtungsaenderungen.

Die Ermittlung dieser Werte waehrend der Fahrt bildet dann Grunddaten fuer die kontinuierliche Positionsbestimmung und ermoeglicht die praezise Berechnung des Fahrweges. Ein Magnetfeldsensor liefert zusaetzlich die Himmelsrichtung zur Koppelnavigation. Auch die laengere Fahrt im Rueckwaertsgang und die Magnetfeldstoerung durch die heizbare Heckscheibe sind durch technische Schmankerl im Griff.

Die Monitorfarbe haben Designer entschieden

Die Informationen werden auf der Mittelkonsole in Farbe mit einer Aufloesung von 320 mal 240 Pixel in Streifenanordnung angezeigt und zusaetzlich akustisch vermittelt. Die Grundfarbe der Darstellung ist braun - angenaehert an das optische Erscheinungsbild der Gesamtkonsole. Andere Farbsaetze seien allerdings in Planung, so heisst es. Farbtreue und Farbwahl der Grafiken sind optimiert auf den Gebrauch voreingestellt.

Beifahrer-Laestiges - "Ich hab Dir doch gesagt, da hinten rechts. Jetzt biste vorbei" - wird sinnlos: Mit plus/minus 45 Grad Blickwinkel horizontal liegt das Display auch im Blickfeld des Co- Piloten. Selbst die Groesse der Person kann nicht mehr als Begruendung fuer einen unerwuenschten Kommentar dienen: Der vertikale Blickwinkel fuer ein einwandfrei erkennbares Bild liegt bei plus/minus 15 Grad.

Die Oberflaeche des Displays allerdings ist nicht kratzfest; Streitigkeiten ueber den rechten Weg sollten daher auf verbaler Ebene bleiben - und Carin hat wohl doch die besseren Karten. Auch nachts, bei Nebel oder bei Sonne gibt es fuer den beliebten Wegedisput nur wenig Gruende. Carin, die dritte Stimme in der ersten Reihe, weiss es in 99,9 Prozent der Faelle ohnehin besser.

Die Anpassung an Umfeldlicht erfolgt sensorgesteuert. Bis auf zehn Prozent dimmt das Display herunter. Sollte die Anzeige - eventuell bei Nebel - dennoch als stoerende Lichtquelle empfunden werden, genuegt der Druck auf "Aus". Dabei bleibt die Stimme aus dem Off eingeschaltet, solange das Fahrziel nicht geloescht ist.

"Besondere Anforderungen an Geraete im Fahrzeug gelten auch hinsichtlich ihres Temperaturverhaltens", erlaeutert Wilfried Steins vom Forschungs- und Ingenieurzentrum der BMW AG. Die normale Temperaturbandbreite im Fahrzeug wird angegeben von minus 40 bis plus 80 Grad - das Display ist funktionsfaehig von minus 20 bis plus 60 Grad.

Temperaturschwankungen dieser Art bedingen Fahrten durch den Taupunkt mit einhergehenden Veraenderungen der Luftfeuchtigkeit. Das System ist deshalb tauwassergeschuetzt, die Platinen sind lackiert.

Das LCD steht nicht allein im Raum. Grosser Wert wird deshalb auch auf Funktionsfaehigkeit trotz Stoerungen durch andere elektromagnetische Felder gelegt. Und das Display darf seinerseits keine anderen Systeme stoeren. Die hochsensible Elektronik der High-Tech-Mobile setzt hier K.o.-Kriterien. BMW unterhaelt eine Halle zur Pruefung der elektromagnetischen Vertraeglichkeit.

Beim Zulieferer - im Falle diesen Displays NEC - unterliegen die Systeme einem Qualifikationstest nach Anforderungsprofil. BMW ueberprueft zusaetzlich im Gesamtkontext nach Einbau der Geraete. Die Festlegung auf NEC erfolgte ziemlich frueh, so Steins, vor allem auch, da die Anforderungen an das Display den Einsatz eines Massenprodukts nicht erlauben.

Gute Zusammenarbeit bei der mehrjaehrigen Entwicklung galt so als Kriterium fuer die Zuliefererauswahl. Verschiedene Pflichtenhefte - auch zu Themen wie Recyclingfaehigkeit - waren zu erfuellen. Qualitaetspruefungen werden in der Serie schwerpunktmaessig vom Zulieferer nach festgelegter BMW-Norm durchgefuehrt. Als mittlere Betriebslebensdauer sind 5000 bis 7000 Stunden angesetzt. Bei Ausfall laesst sich der Monitor auch separat austauschen.

Im Vorfeld allerdings haben die Erstmuster nach Spezifikation schon einiges hinter sich gebracht. Auf dem Schuetteltisch laufen Vibrationspruefungen, bei denen bestimmte Profile gefahren werden, die einen realen Betrieb mit wechselnden Strassenbelaegen simulieren.

Pro Raumachse dauert die Testzeit am Labortisch bis acht Stunden. Frequenzen von 20 bis 200 Hz werden ueber bestimmte Zeitperioden gehalten. Bei diesem harten Test treten Spitzen bis zu mehr als 5g, also dem Fuenffachen der Erdbeschleunigung, auf.

Spannungsschwankungen sind ein Greuel fuer Elektronikbauelemente. Im normalen Betrieb sind sie im Fahrzeug zwischen sechs und 16 Volt definiert - der "worst case" ist der "load-dump". Bei ploetzlichem Batterieausfall (Abnehmen des Steckers) treten ueber das Ladegeraet Spannungsspitzen bis 65 Volt auf. Bei solchen Schwankungen darf das Geraet nicht zerstoert werden oder in Softwareschleifen abrutschen. Auch diese Tests laufen bei BMW.

Bei Bruch duerfen keine scharfen Splitter entstehen

Die Sicherung der Funktion ist eine Seite, die Sicherheit im Fall eines Crashs die andere. Der Kugelaufschlagtest erfordert vom Display weitgehende Splitterresistenz. Auch duerfen nach dem Aufschlag keine scharfen Kanten entstehen. "Bei diesem Test prallt eine Kugel mit 6,5 Kilogramm Masse und einem Durchmesser von 165 Millimetern im Aufschlagpunkt mit mehr als 20 Stundenkilometern auf das Display", erklaert Udo Kuentzer, zustaendig fuer die Konstruktion fuer Bordmonitor- und Navigationssysteme bei der BMW AG.

Die Eignungskriterien sind recht hart: "Militaertechnische Anforderungen an die Robustheit sind gegenueber denen fuer unsere Fahrzeuge fast ein Kinderspiel", meint Wilfried Steins. Also los mit dem 7er BMW auf die Buckelpiste mit HiFi-Sound aus 16 bordeigenen Lautsprechern - das Display haelt es aus.

*Horst-Joachim Hoffmann ist freier DV-Fachjournalist in Muenchen