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Das Auto der Zukunft, Teil 3: Elektromobilität

13.01.2012
GULP Redaktion
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Elektroautos und Hybridfahrzeuge sind zwar keine Zukunftsmusik mehr. Aber um sich etablieren zu können, fehlt den Elektroautos der Zukunft momentan vor allem eins: der Super-Akku. In Forschungszentren werden immer wieder neue Kombinationen aus Lithium, Nickel, Kobalt, Mangan und anderen Metallen und Stoffen getestet, um die Speicherfähigkeit von elektrochemischer Energie in wiederaufladbaren Batterien zu steigern und so größere Reichweiten für Elektroautos zu erzielen. Freiberufler in der Automotive-Industrie haben mit diesen Tests wenig zu tun – sie sind eher dort eingesetzt, wo heute schon serienmäßig produziert wird. Oder wo die Produktion vorbereitet wird. Wo das ist, lesen Sie in diesem dritten und letzten Teil der Serie über das Auto der Zukunft.

Die Elektromobilität ist in den Projektanfragen für Freiberufler angekommen. Die verschiedenen Antriebsformen (Verbrennungs-, Hybrid- und Elektromotoren) werden sehr oft alle drei in einem Atemzug genannt – außer es geht rein um Batterien oder Hochvolt-Technik. Die Elektromobilität ist mit 409 Projektanfragen in den letzten zwölf Monaten und 5,9 kontaktierten Freiberuflern pro Projekt zwar noch ein wenig Zukunftsmusik – aber die Anzahl der Anfragen steigt und wird weiter zunehmen.

Die hier im dritten Teil genannten Freiberufler-Gruppen sind im Schnitt 47 Jahre alt und können 22 Jahre Berufserfahrung vorweisen. Die Hardware-Spezialisten im Bereich Elektromobilität fordern durchschnittlich 68 Euro pro Stunde, die Test-Spezialisten in der GULP Datenbank zwei Euro mehr (70 Euro) und die Software-Entwickler noch mal drei Euro mehr (73 Euro).

Profile von Freiberuflern in diesem Bereich sehen beispielsweise so aus:

Software-Entwicklung: Im Elektroauto nichts Neues

Tätigkeit/
Aufgabenbereich
Primäre Skills Sekundäre Skills
Software-
Entwicklung
Kenntnis der Software-Entwicklungsprozesse und der Kriterien für Software-Qualität (SPiCE, CMM-i, ISO9001, AUTOSAR, V-Modell);
Kenntnisse von Softwaresystemen und in der Erstellung von Software-Architekturen;
Kenntnisse in der Softwareentwicklung als Basis für die Bewertung von Softwaresystemen und -entwicklungsprozessen;
Matlab, Simulink, Targetlink;
C; Embedded C;
Software-Architektur und -Integration;
Englisch;
Steuergeräte, Mikrokontroller und Bussysteme;
DOORS, DXL (Requirements Engineering);
HIL (Hardware in the Loop);
Autosar;
SPiCE;
ISO26262;

Beispiele für Tätigkeiten von Software-Entwicklern im Bereich Elektromobilität:

  • Entwicklung von Sicherheits- und Überwachungsfunktionen Level 2 für Motorsteuerungssysteme von Verbrennungsmotoren (Diesel/Benzin), Hybrid- und Elektrofahrzeugen
  • Softwareentwickler/Softwaredesigner für Hybrid-Batterien
  • Programmierung eines Chips (Tricore-Embedded) für eine Schaltung für Elektro- und Hybrid-Fahrzeuge

 

Viele der Projektanfragen für Software-Entwickler im E-Mobility-Bereich sind ganz normale Anfragen für Software-Entwickler in der Automotive-Branche. Welche Skills dabei gefragt sind, haben wir in einer Marktstudie über Automotive Software Engineering beschrieben. Dass es sich dabei dann beispielsweise um Hybrid-Batterien, also um eine neue Technologie handelt, fällt in der Anfrage nicht auf. Wer weiß, was ein Software-Entwickler in der Automotive-Branche wissen muss, kann also in der Regel auch in der E-Mobilität zum Einsatz kommen. Gesucht sind C, Matlab, Simulink und eine Kenntnis des Entwicklungs-Prozesses in der Automotive-Industrie – aber nichts Neues. Es gibt auch unterschiedliche Rollen (wie Leiter, Requirements Manager, Funktionsentwickler, etc.) – wie eben immer bei Software-Entwicklungsprojekten. Gefragt ist die Entwicklung von Embedded Software (zum Beispiel wenn ein Chip für eine Schaltung für ein Hybrid-Fahrzeug programmiert werden soll) ebenso wie die „normale“, nicht eingebettete Entwicklung.

Beispiel für eine Projektanfrage:

Gesucht war ein Softwareentwickler (m/w) für Steuergeräte-Software von Brennstoffzellen-Antriebssystemen.

Aufgaben:

  • Sicherheitsgerichtete Software-Entwicklung nach ISO26262
  • Software-Architektur/-modularität, Reuse-Methodik (Variantenhaltung) und Etablierung von Unit-Tests
  • Design-Spezifikation, Implementierung, Test von Betriebsführungssoftware
  • Mitarbeit bei der Etablierung der Entwicklungs-Methodik und der Toolkette für die künftige Software-Entwicklungsplattform (Matlab/Targetlink, Autosar-RTE und Autosar Basis Software)

 

Gesuchtes Qualifikationsprofil:

  • Ingenieur(in) der Elektro-, Informations- oder Nachrichtentechnik, technischen Informatik oder gleichwertige Studiengänge
  • Berufserfahrung in der Software-Entwicklung für automobile Steuergeräte oder in anderen Anwendungsgebieten mit Embedded Controllern
  • Kenntnis von Mikrokontroller-Überwachungskonzepten (Watchdog, redundante Berechnungen, 3-Ebenen-Konzept etc.)
  • Erfahrung mit der Spezifikation von Software-Architekturen und -Design sowie mit der Erstellung von Software-Testspezifikationen
  • Fundierte Kenntnisse in der Programmiersprache C und in der grafischen Programmierung
  • Methodenkompetenz bzgl. Ressourcen- und Laufzeit-optimierter Programmierung
  • Erfahrung in der Anwendung von Software-Entwicklungsprozessen nach SPiCE Level 3 und ISO26262
  • Erfahrung mit der Nutzung einschlägiger Entwicklungswerkzeuge (Konfigurationsmanagement für Quellcode, Debugger, CANalyzer etc.)
  • Kenntnis von Software-Testmethoden und in der Nutzung von HIL-Simulatoren
  • Gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift

 

Oft wird die Tätigkeit der Software-Entwickler jedoch erweitert. Erst hier wird ersichtlich, dass es um eine Technik geht, die noch nicht allzu häufig serienmäßig eingesetzt wird. Nicht selten geht es nämlich bei der Software-Entwicklung in Richtung Funktionsentwicklung oder auch Requirements Engineering. Letzteres ist im Bereich Software-Entwicklung Elektromobilität verhältnismäßig oft gefragt – es wird eben immer wieder Neues eingeführt. Software-Entwickler, die von der reinen Entwicklung weg und hin zu Projektleiter oder Requirements Engineering gehen möchten, haben hier sicher gute Chancen, wenn sie sich mit der Software und Hardware im Umfeld von Elektromobilität vertraut machen und sich mit Elektrotechnik auskennen (Leistungselektronik, elektrische Antriebe, Sicherheits- und Überwachungskonzepte). Womit eine Brücke zum nächsten Bereich geschlagen wäre – die Übergänge sind ohnehin fließend.

Hardware- und Funktionsentwicklung

Hier wird mit und an der Hardware gearbeitet, es geht um Elektrotechnik und Elektrik – an der Schnittstelle zu Mechanik und Steuergeräten. Die Tätigkeiten sind verschieden: Mal geht es um elektrische Antriebssysteme und elektrische Maschinen, mal um die Applikation von Leistungselektroniken und DC/DC-Wandlern, mal um Hybridkomponenten (Antriebswechselrichter oder On-Board-Charger). Mal muss die Topologie von passiven (Spulen, Kondensatoren, Trafos) und aktiven Leistungsbauteilen (z.B. IGTB Cool-Mosfet) bewertet werden, mal muss ein Steuergerät spezifiziert werden, das Hochvoltleistungssignale im Fahrzeug umschaltet. Mal müssen Fließbilder, Schaltpläne, Betriebsanleitungen und Sensorlisten aktualisiert und Kabelbäume aufgebaut werden (hier war eine Elektrofachkraft zum Aufbau einer Brennstoffzellen-Versuchsanlage gesucht – in einer zweiten Anfrage war auch ein Tester gesucht, der sich nur um die Testspezifikation kümmert).

Tätigkeit/
Aufgabenbereich
Primäre Skills Sekundäre Skills
Hardware,
Hardware-Entwicklung,
Funktionsentwicklung
Funktionsentwicklung Elektrik/Elektronik (Hardware und Software);
Getriebetechnik, Hybridantriebe, elektrische Antriebe, Antriebstechnik;
Fahrzeugelektrik, Fahrzeugelektronik (Elektrotechnik);
Leistungselektronik und zugehörige;
DC/DC-Hardware, Energiebordnetz, Ladetopologien (AC, DC);
Auslegung, Regelung und Fertigung von elektrischen Maschinen;
Hybridtechnik (Antriebswechselrichter, Bordnetzwandler, On-Board-Charger usw.);
Regelungstechnik;
Branchenerfahrung Automotive;
Fahrzeugnormen und -richtlinien;
Umgang mit und Arbeiten an Hochvolt, Hochvolt-Sicherheit (Must-have bei Projekten im HV-Bereich wie Verkabelung oder Erstellen der Sicherheitsanforderungen);
Simulationstechniken;
Matlab, Simulink, Stateflow, Ascet, Dspace (meist nur Lesen der Modelle, keine Modellierung);
Rapid Prototyping;
ISO 26262, IEC 61508;
FMEA;
Funktionale Sicherheit;
Bussysteme (v.a. CAN);
Prüfstände für E/E-Fahrzeugfunktionen;
Batteriekenntnisse;

Beispiele für Aufgaben im Bereich Hardware bei Elektromobilität:

  • Mitarbeit bei der Systemauslegung von E-Antrieben: Erstellung, Berechnung und Dokumentation von Antriebskennlinien unter Berücksichtigung von elektrischen und mechanischen Randbedingungen
  • Entwicklungsingenieur (m/w) mit dem Schwerpunkt Entwicklung und Applikation von Leistungselektroniken und/oder DC/DC-Wandlern: Entwurf und Bewertung von Schaltungen für Pulswechselrichter, von DC/DC-Wandlern und von Regelstrukturen
  • Elektrotechnische Planung und Aufbau einer Brennstoffzellen-Versuchsanlage: Auslegung und Auswahl geeigneter Teststandskomponenten sowie deren Präparation, Verdrahtung und Integration
  • Erstellen von Sicherheitskonzepten für Leistungselektronikprodukte/Hybridkomponenten (Antriebswechselrichter, Bordnetzwandler, On-Board-Charger): Herleiten von Sicherheitsfunktionen und Sicherheitsanforderungen unter Beachtung der Vorschriften der ISO/DIS 26262
  • Entwicklung von Ladetopologien (z.B. AC- oder DC-Laden) für E-Fahrzeuge: Schaltungsdesign und -layout, Hardware-Test und Inbetriebnahme
  • Erstellen eines Sicherheitskonzept zum Laden eines Elektrofahrzeugs an einem externen DC-Ladegerät (Ladesäule)

 

Allen Projektanfragen ist gemein: Freiberufler sollten sich einerseits mit der Elektrik und Elektronik im Fahrzeug auskennen, andererseits aber auch mit den entsprechenden Antrieben (Hybrid und/oder Elektro). Es wird meist ein abgeschlossenes Studium der Elektrotechnik gefordert – am besten mit dem Schwerpunkt elektrische Antriebe oder Leistungselektronik. Branchenerfahrung Automotive ist unerlässlich – und bei Spezialisten für Fahrzeugtechnik ohnehin selbstverständlich.

Selbstständige, die an der Hardware von Elektro- oder Hybridfahrzeugen arbeiten, sollten für den Umgang mit Hochvolttechnik qualifiziert sein, müssen aber keine ausgewiesenen Spezialisten dafür sein. Richtige Hochvolt-Experten dagegen werden immer häufiger nachgefragt – zum Beispiel wenn es um die Entwicklung von Energiespeichern für Hybridfahrzeuge, Hoch-Volt-Komponenten und Batteriemanagement geht. Oder wenn Hochvoltsysteme im E-Mobility-Bereich sicherheitstechnisch beurteilt werden sollen. Die Entwicklung von Maßnahmen zur Sicherheit im E-Fahrzeug ist ein großes Thema, das sich in kürzester Zukunft rasant weiterentwickeln wird. Elektromobilität ist ohne Hochvoltspezialisten (und ohne dazugehörige Sicherheitsmaßnahmen) undenkbar.

Ein interessanter zusätzlicher Aspekt ist bei der E-Mobility-Hardware die Überschneidung von Automotive und Haustechnik: Vereinzelt tauchen bereits Projektanfragen auf, in denen es um die Integration von E-Mobilität in die Hausautomatisierung geht. Zum Beispiel sollen in das Smart Grid (oder Smart Meter) nicht nur Technologien integriert werden, die z.B. Wärmepumpen steuern oder die Datenübertragung zum Netzbetreiber sicherstellen, sondern auch solche, die eine intelligente Ladestruktur von Elektroautos aufbauen. Diese Projekte sind eher im Netzwerktechnik- und Kommunikations-Umfeld angesiedelt – deswegen sind Skills wie Know-how über Datenübertragungstechnologien (Powerline, Funk, GPRS) gefragt. Aber Wissen über Elektromobilität und Ladetopologien darf hier nicht fehlen. Auch in diesem Bereich wird die Anzahl der Projektanfragen sicherlich in naher Zukunft zunehmen.

Beispiel für eine Projektanfrage:

Gesucht war ein Entwicklungsingenieur (m/w) mit dem Schwerpunkt Entwicklung und Applikation elektrischer Maschinen für den Bereich Hybrid- und E-Fahrzeugentwicklung

Aufgaben:

  • Elektromagnetische Auslegung und Berechnung von permanenterregten Synchronmaschinen
  • Entwurf und Bewertung von E-Maschinen-Konzepten (Synchronmaschine und Asynchronmaschine)
  • Test und Validierung elektrischer Antriebe
  • Elektrische Systemintegration in das Fahrzeugumfeld

 

Gesuchtes Qualifikationsprofil:

  • Erfolgreich abgeschlossenes Studium Elektrotechnik, (TU/FH) mit dem Schwerpunkt elektrische Antriebe oder vergleichbare Ausbildung
  • Gute Kenntnisse und Berufserfahrung auf den Gebieten der Auslegung, Regelung und Fertigung von elektrischen Maschinen
  • Systemverständnis für Hybrid- und Elektrofahrzeuge
  • Gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift

Tester: HIL und Hochvolt

Bei den Testern stehen wie immer das Tester-Know-how und die Branchenerfahrung im Vordergrund. Tester im Bereich E-Mobility sollten sich mit der Fahrzeugelektronik und -elektrik auskennen – und je nach durchzuführendem Test auch mit Antriebstechnik. Tester, die sich im Automobil-Umfeld, mit Elektrosystemen und mit der entsprechenden Hardware auskennen, sollten sich auch im Elektromobilitäts-Bereich gut zurechtfinden.

Tätigkeit/
Aufgabenbereich
Primäre Skills Sekundäre Skills
Tester Tester-Know-how;
Tests an Prüfständen, HIL-Systemen und im/am Fahrzeug;
Branchenerfahrung Automotive;
Elektrotechnik, Antriebstechnik, Maschinenbau;
Hybrid- und Elektrofahrzeuge als Gesamtsystem;
Kenntnis der getesteten Hardware (Antriebe, elektrische Maschine, etc.);
Hochvoltbereich und Hochvolt-Sicherheit;

Beispiele für Testing-Aufgaben im Bereich Elektromobilität:

  • Testen von Hybrid- und Elektrofahrzeugen und Analyse von komplexen Fahrzeugsystemen
  • Voranalyse von Fehlern im Systemverbund der Antriebsentwicklung E-Mobility: Inbetriebnahme und Support der verschiedenen E-Mobility-Systeme (Batterien, Maschinen, etc.)
  • Konzeption eines Prüfstands für E-Fahrzeug-Tankstellen-Kommunikation

 

Beispiel für eine Projektanfrage:

Gesucht war ein Senior Tester/Testmanager für E-Mobility (Elektrische Maschinen, Batterie, Hochvoltsysteme).

Aufgaben:

  • Aufbau einer Systemtestlandschaft inkl. Erstellung von Testspezifikationen aus bestehenden Anforderungen
  • Steuerung der gesamten Test- und Absicherungsthemen im Bereich Systemabsicherung E-Mobility
  • Unterstützung bei der Durchführung von Systemtest inkl. Analyse von möglichen Fehlerursachen

 

Gesuchtes Qualifikationsprofil:

  • Techniker, Meister oder Ingenieur, wenn möglich der Fachrichtung Elektrotechnik (mit Kenntnissen im Bereich Hochvoltsysteme, elektrische Maschinen oder Batterie)

 

Must-have-Kenntnisse:

  • Office (ggf. VBA für Excel)
  • Testautomatisierungswerkzeuge (z.B. Ecu Test oder Automation Desk)
  • HIL-Testing
  • Mindestens 2 Jahre Testerfahrung

Nice-to-have-Kenntnisse: Doors, Mercury Quality Center, CANOE, Inca, Ediabas

Weitere Einsatzmöglichkeiten von Freiberuflern im Elektromobilitäts-Umfeld sind:

  • Konstruktion, z.B. Entwicklung von Antriebselementen für Hybridfahrzeuge mit ProEngineer und CATIA; auch hier ist Kenntnis der Fahrzeug-/Antriebstechnik gefragt
  • Entwicklungsingenieure für Serienentwicklung und Fertigungsverfahren, Aufwandsbewertungen oder Fertigungskostenkalkulation. Hier sind weniger Kenntnisse der Fahrzeugtechnik gefragt, sondern es geht darum, Prototypen zu möglichst ökonomischen Bedingungen und unter Beachtung aller Automotive-Standards in die Serienfertigung zu bringen. Es ist eine Kenntnis der Fertigungsprozesse erforderlich – sowie Projektmanagement-Know-how. Diese Projekte gehen in eine betriebswirtschaftliche Richtung. Gefragt sind Freiberufler, die sowohl die technischen Fertigungsprozesse, als auch die betriebswirtschaftlichen Methoden zu deren Bewertung kennen.

 

Das war der dritte und letzte Teil unserer Serie. Haben wir etwas vergessen? Haben Sie Anmerkungen? Nutzen Sie unsere Kommentarfunktion!