Globale Markttrends befeuern Automotive-Innovationen

Autor / Redakteur: Heinz-Peter Beckemeyer / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Die Wahrscheinlichkeit ist groß, dass ich noch während meiner Lebenszeit mit einem selbstfahrenden Auto fahren werde, und nahezu sicher ist ferner, dass es sich dabei um ein Elektrofahrzeug handeln wird. Man mag darüber debattieren, wann diese Fahrzeuge kommen werden, doch seitens der Automobilhersteller und Technologiezulieferer besteht die feste Entschlossenheit, sie zu realisieren.

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Heinz-Peter Beckemeyer, Worldwide Director of Automotive Systems bei Texas Instruments: „Die Elektrifizierung ergänzt die Entwicklung des automatisierten Fahrens, denn beide sind auf den Einsatz fortschrittlicher Elektronik im gesamten Fahrzeug angewiesen.“
Heinz-Peter Beckemeyer, Worldwide Director of Automotive Systems bei Texas Instruments: „Die Elektrifizierung ergänzt die Entwicklung des automatisierten Fahrens, denn beide sind auf den Einsatz fortschrittlicher Elektronik im gesamten Fahrzeug angewiesen.“
(Bild: Texas Instruments)

Selbstfahrende Elektrofahrzeuge vereinen in sich die beiden komplementären Trends zu autonomeren Systemen sowie zu Elektrofahrzeugen mit größerer Reichweite und kürzeren Ladezeiten. Nimmt man zusätzlich noch fortschrittliche Elektronik hinzu, die Gewicht spart, die Funktion verbessert und die Energieeffizienz erhöht, entsteht unter dem Strich in ganz wenigen Designzyklen eine wahre Revolution aus sichereren, komfortableren und besser vernetzten Fahrzeugen.

Der Weg zur Automatisierung der Fahrzeuge wird von den Fahrassistenzsystemen (engl.: Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) geebnet. Diese basieren auf umfangreicher Sensorik und Bildverarbeitung mit Kameras, Ultraschall, Radar und Lidar. Mehr ADAS-Funktionen wiederum verstärken den Bedarf an breitbandiger Kommunikation, leistungsstarker Bild- und anderweitiger Signalverarbeitung sowie intelligenter Steuerung. Kameras produzieren große Mengen an Videodaten, die es mit geeigneten Algorithmen zu filtern und aufzubereiten gilt. Die wichtigen Algorithmen können außerdem in Echtzeit Objekte wie etwa Ampeln, Fahrbahnmarkierungen, Fußgänger und andere Fahrzeuge erkennen und entscheiden, ob das Auto ausweichen, abbremsen oder anhalten sollte.

Obwohl er den Autoinsassen weitgehend verborgen bleibt, ist der Antriebsstrang nach wie vor eine grundlegende Technologie in einem Fahrzeug. Da immer mehr europäische Städte und Länder das Verbot von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor planen, wird die Umstellung der Antriebsstrang-Subsysteme auf Elektromotoren zügig voranschreiten.

Die Elektrifizierung ergänzt die Entwicklung des automatisierten Fahrens, denn beide sind auf den Einsatz fortschrittlicher Elektronik im gesamten Fahrzeug angewiesen. In einigen Fällen werden Elektroantrieb und automatisiertes Fahren vielleicht sogar dieselben Systeme zum Anhalten und Bremsen nutzen, während sie in anderen Situationen die Sensorik-, Computer- und Kommunikations-Ressourcen für Betrieb und Diagnose teilen werden. Hinzu kommt, dass die per ADAS angestoßene Automatisierung häufig die Energieeffizienz verbessert, was schließlich auch der Hauptzweck der Elektrifizierung ist.

Das Power-Management kann unter der Motorhaube weit größere Herausforderungen mit sich bringen als anderswo im Fahrzeug. Hier gilt es weit differierende Spannungen von 3 V bis über 800 V ebenso zu unterstützen wie das vermehrt verwendete 48-V-Bordnetz. Die Stromversorgungen für die Elektronik müssen deshalb das von den verschiedenen Lade- und Lastbedingungen verursachte Ansteigen und Abfallen der Bordnetzspannung verkraften.

Das Batteriemanagement in Hybrid- und Elektrofahrzeugen stellt zudem einen entscheidenden Bereich für innovative Hochspannungs-Technologien dar. Zweispannungs-Bordnetze mit 12-V- und 48-V-Batterie benötigen eine bidirektionale Gleichspannungswandlung, um die Schaltungen zu schützen und die Funktionalität zu gewährleisten. Der Schutz ist außerdem in hohem Maße auf die Schaltungsisolation angewiesen. Um bei hohen Spannungen für Sicherheit zu sorgen, verlangen die Automobil-Spezifikationen das Doppelte der für die schlichte Funktion erforderlichen Isolation, auch als verstärkte Isolation bekannt.

Man sieht also, dass die Automobilindustrie weiter nach fortschrittlichen Technologien verlangt, um sich den systemweiten Herausforderungen zu stellen. Während die Automobilhersteller und Tier-1-Zulieferer den Weg zu mehr Automatisierung und Elektrifizierung einschlagen und die Autos dabei gleichzeitig sicherer, komfortabler und zweckmäßiger machen, glaube ich daran, dass innovative Halbleitertechnologie und Knowhow im Bereich der Automobilsysteme ihre ständigen Weggefährten sein werden.

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