Von Connectivity und MCUs bis SiC - automobil-elektronik.de · B 61060 · Februar 2019 · Einzelpreis 19,50 € · 01-02 / 2019 Von Connectivity und MCUs bis SiC Interview mit Dr

01-02 / 2019 B 61060 · Februar 2019 · Einzelpreis 19,50 € · www.automobil-elektronik.de

Von Connectivity und MCUs bis SiCInterview mit Dr. Matthias Kästner, VP Automotive bei Microchip 14

E/E-Entwicklung für Entscheider

CONNECTIVITYSichere Knotenpunkte im Auto: Gateways als Schlüssel zur Cybersecurity 18

HALBLEITERWie maschinelles Lernen die Automobilfertigung revolutioniert 40

CES 2019Automotive-News von der CES: automatisiertes Fahren, Connectivity und mehr 46

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AUTOMOBIL ELEKTRONIK 01-02/2019 3www.all-electronics.de

Während in Südbayern massives Schneeräumen angesagt war, flogen auch in diesem Januar

viele Elektronik-Verantwortliche von OEMs und Zulieferern wieder nach Las Vegas zur CES. Die Redaktion war erneut eine Woche lang vor Ort und hatte einen straff durchgetakteten Zeitplan. Ab Seite 46 berichten wir ausführlich über die Automotive-News sowie unter info-DIREKT 900ae0119 auf all-electronic.de auch kurz über ausgesuchte, meist recht kuriose Gadget-Neuheiten.

Ein großer Tier-1 setzte vor jedes CES-Fachgespräch zunächst als nicht über-springbaren Pflicht-Punkt (zumindest für die Presse) das Durchlaufen einer Pre-Show sowie eines von Schauspielern gespielten Show-Szenarios zum Thema Automotive-Security auf die Agenda; mich erinnerte das allerdings weit mehr an einen amerikanischen Vergnügungspark als an eine seriöse Business-Veranstaltung. Die rundum professionell aufgezogenen Shows dieses Tier-1s, die für mich als Automotive-Fachbesucher ohne nennens-werten News-Wert waren, beanspruchten einen großen Teil meines für das Unter-nehmen reservierten Zeit-Slots, und dann waren zuvor vereinbarte Gesprächspartner nicht verfügbar – so kann es kommen. Nett

Editorial

EDITORIAL

Neue Wege gehen

Bauelemente-Aus-fälle ohne Burn-in-

Test erkennenOptimal Plus

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[email protected]

von Chefredakteur Alfred Vollmer

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� Neue Produkte

� praxisorientierte Fachartikel

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war es schon, aber Effizienz sieht für mich wirklich anders aus. Dafür waren meine Gespräche mit anderen Unternehmen auf der CES rundum interessant und erfolg-reich. Bei ZF gab es sogar derart viele News, dass die Infos gleich einen ganzen Beitrag füllen (Seite 52).

Spätestens auf der CES wurde es klar: Die Hardware ist zwar zweifelsohne ein Ena-bler, wandert aber gleichzeitig zunehmend in die Ecke der Commodities, denn der wahre Enabler der Lösungen von (Über-)Morgen ist die Software. Da wundert es nicht, dass Herbert Diess, Vorstandsvor-sitzender der Volkswagen AG, im Nach-gang des World Economic Forums in Davos folgendes konstatierte: „Das Auto wird das komplexeste Internet-Device werden, von dem wir bisher wissen; das Auto wird ein Software-Produkt werden.“ Dass Volkswagen als erster OEM jetzt Software- und Hardware-Entwicklung auf Board-Level trennt, ist da nur konse-quent, aber die (R)Evolution hat gerade erst begonnen.

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Februar 2019

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MÄRKTE + TECHNOLOGIEN

06 ZVEI-StandpunktFahrender Wechsel – aber sicher!

08 News und Meldungen

COVERSTORY

14 Von Connectivity und MCUs bis SiC und SensingInterview mit Dr. Matthias Kästner, Vice President Automotive bei Microchip

INFOTAINMENT/CONNECTIVITY

18 Sichere und zuverlässige Knoten-punkte im AutoGateways als Schlüssel zur Cybersecurity bei der Fahrzeugvernetzung

22 Spannungseinbrüche überbrückenInfotainment-Geräte in Fahrzeugen mit Start-Stopp-System sicher versorgen

26 Mehr als eine Sache der AnsichtDisplay-Optimierung für ein einheitli-ches Erscheinungsbild

30 Funktionsentwicklung über das fahrzeugeigene Bordnetzes hinausV2X-Anwendungen per Simulation in flexibler Testumgebung absichern

HALBLEITER

32 Automotive-Ethernet nimmt Fahrt auf Steigenden Bandbreitenbedarf von Netzwerkinfrastrukturen bewältigen

34 Ignition-IGBTs der fünften GenerationWie aktuelle Zündsysteme dabei helfen, Abgasnormen einzuhalten

38 Innovationstreiber GalliumnitridWie GaN-Halbleiter Größe, Gewicht und Kosten im E-Auto reduzieren

40 Bauelemente-Ausfälle erkennen ohne Burn-in-TestWie maschinelles Lernen die Automobil-fertigung revolutioniert

SOFTWARE

44 ACRU-Modell für mehr RentabilitätSoftware als Schlüssel zum Erfolg für den Autobauer

CES 2019

46 Automotive @ CES 2019 im ÜberblickAutonomes Fahren, Cockpit, Connec-tivity, Infotainment, HMI und mehr

52 Die autonomen People-Mover sollen 2019 in Serie gehenTechnologien, Pläne und Strategien rund um autonome Fahrzeuge

Messereport46 CES 2019

Auch in diesem Jahr besuchte die Redaktion wieder die CES in Las Vegas. Neben Cockpit, Connectivity, Infotainment und HMI stand vor allem das autonome Fahren im Mittelbpunkt.

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www.all-electronics.de

RUBRIKEN

03 EditorialNeue Wege gehen

56 Neue Produkte

57 Impressum

57 VerzeichnisseInserenten-/Personen-/Unternehmensverzeichnis

58 Willkommen in der VUCA-Welt!Dr. Lederers Management-Tipps

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Automotive-Abkürzungen

Erklärungen zu derzeit über 950 Abkürzungen rund um die Automobil-Elektronik finden Sie auf www.all- electronics.de im Bereich „Abkürzungen“ (oben Mitte).

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6 AUTOMOBIL ELEKTRONIK 01-02 / 2019 www.all-electronics.de

Märkte + Technologien ZVEI-Standpunkt

tags im eigenen Kühlraum Lebensmittel, ein Cargo Pod fährt nachts mit großer Ladefläche – alles mit demselben Fahrge-stell für maximale Effizienz.

Auf der CES konnte man auf dem NXP-Stand erleben, wie ein innovatives, siche-res Elektronik-Konzept hierfür aussehen könnte, basierend auf dem Microsnap des Schweizer Think Tank Rinspeed . Möglich wird die Trennung des Autos durch eine Domänen-basierte Architektur.

Safety-First Ansatz für das SkateboardDas Skateboard vereint alle Funktionen für das automatisierte Fahren, außerdem den elektrischen Antriebsstrang und eine smarte Antenne.

Hochperformante Sensoren, wie zum Beispiel Radar-Systeme auf RF-CMOS-

Fahrender Wechsel – aber sicher!

Lars Reger ist Mitglied im Vorstand der Themen-plattform Automotive des ZVEI und CTO von NXP . Bil

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In allen Fahrzeugen schien bisher eine Verbindung f ür d ie Ew igkeit gemacht: die zwischen Fahrgestell

und Karosserie, zumindest bis der Auto-friedhof sie scheidet. So lautet ein Grundgesetz des Autobaus - bis-lang! Ich komme gerade sehr inspi-riert von der CES in Las Vegas zurück. Dort konnte man neue Konzepte auf unterschiedlichen Ständen sehen: von Daimler über Harman bis NXP gab es stets Potenzial für eine neue Innovati-onswelle für sichere Mobilität.

Treibende Kraft ist der Wunsch nach mehr Flexibilität moderner Transportsysteme, wobei ein „intel-ligentes Skateboard“ als Fahrgestell und der Pod genannte Aufbau sich vonei-nander trennen lassen. Das Skateboard wird zum automatisierten Transportmodul On-Demand, das viele unterschiedliche Aufbauten tragen kann. Es beinhaltet die verschleiß- und alterungsanfälligen Kom-ponenten; im Idealfall ist es 24 Stunden im Einsatz.

Der Pod ist eine austauschbare Trans-portkapsel für Güter oder Menschen, die sich je nach Bedarf, Anspruch und Geld-beutel ganz persönlich gestalten, mieten, sharen lässt - zur Unterhaltung, zum Arbeiten oder als Spediteur für die letzte Meile. Ein Passenger Pod bringt uns zur Arbeit, ein Food Delivery Pod liefert mit-

Basis geben dem Skateboard einen umfassenden Rundumblick und nehmen dank dieser neuartigen Technik minima-len Raum ein.

In der öffentlichen Automotive-Diskussion rund um die CES wur-de zunehmend auch das Thema Sicherheit beim Fahren hervorge-hoben. Das ist zwar nicht so sexy und cool wie die üblichen CES-Gadgets, aber vernünftig und richtig.

Die funktionale Sicherheit ent-steht zum Beispiel durch die Kom-bination redundanter hochauflö-sender Sensoren wie Kamera, Radar, Lidar mit einem Zentral-computer, der einem Safety-by-

Design-Ansatz folgen sollte, statt sich aus Consumer-Componenten zu bedienen. In diesem Marktsegment werden spätestens mit der gemeinsamen Ankündigung von NXP und Kalray die Karten neu gemischt. Ziel ist dabei Level 3 mit einer Roadmap für Level-4/5-Freigaben.

In der Transportkapsel, dem Pod, sind dagegen Elektronik-Funktionen für Info-tainment und HMI in einer Experience- und einer Komfort-Domäne gebündelt. Updates lassen sich Over-the-Air (OTA) für die unterschiedlichen Elektronik-Domänen über smarte Antenne und zen-trales Gateway mit maximalem Cyber-security-Schutz einspielen. (av) ■

Eine domänenbasierte smar-te Fahrzeug-Architektur ist

in Kombination mit sicheren Sensor- und Rechensyste-men Mission Zero-critical

für unsere großen Ziele: null Zeitverlust, null Unfälle,

null Emissionen.

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Märkte + Technologien Meldungen


Top-FIVE

Marktprognose Elektromobilität 2025 und danach390ael0219 Strategy Analytics

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Audi-Manager Vukotich wechselt zu BMW106ael0219 BMW

E-Antriebe gehen in Serie: von Hybrid bis E-Fahrzeug129ael0219 ZF Friedrichshafen

NXP und Kalray entwickeln Plattform für autonomes Fahren114ael0219 NXP Semiconductors, Kalray

Die Zeitschrift AUTOMOBIL-ELEKTRONIK finden Sie jeweils als Komplett-PDF jeder Druckausgabe zeitverzögert und permanent archiviert unter www.automobil-elektronik.de. Zusätzlich stellen wir die einzelnen Beiträge unter www.all-electronics.de online. Über den Filter „Automotive“ oder den Channel „Applikationen / Automotive“ fokussieren Sie die Auswahl auf Themen rund um

die Automobilelektronik. Die folgenden neuen automotive-rele-vanten Beiträge wurden in den letzten beiden Monaten am häu-figsten aufgerufen. Eintippen des Info Direkt-Codes auf der Seite all-electronics.de führt Sie direkt zum Beitrag. Das Abkürzungsverzeichnis erreichen Sie jetzt ganz komfortabel, indem Sie ganz oben auf der Homepage „Abkürzungen“ anklicken.

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Rotierend oder nicht rotierend – Lidar-Sensoren im Vergleich801ael1018 Velodyne Lidar 5

TERMINEEmbedded World 26. bis 28.02.2019, Nürnbergembedded-world.de

Hannover Messe01. bis 05.04.2019, Hannoverhannovermesse.de

Iseled-Konferenz05.04.2019, Müncheniseled-conference.com

PCIM 07. bis 09.05.2019, Nürnbergpcim.mesago.com

23. Automobil-Elektronik-Kongress in Ludwigsburg 25. bis 26.06.2019, Ludwigsburgautomobil-elektronik-kongress.de

IAA Pkw12. bis 22.09.2019, Frankfurt/Mainiaa.de

Ein Besuch im ETAS HomeFree Seating und Duz-Kultur

An der Wand prangt Moos, Schaffelle warten auf Campingstühlen und gestapelte Holzscheite geben einen waldigen Raumtrenner ab. Im 2. Stock der ETAS -Zentrale in Stuttgart-Feuerbach ist die Natur ausgebrochen. Meetings finden hier schon einmal am „Amazonas“ statt – jede der fünf Etagen im Gebäude steht unter einem Motto. Die Firmenzentrale wird von den 800 Mitarbeitern am Standort „ETAS Home“ ge-nannt. Das „Home“ soll Teil einer leistungsför-dernden, aber auch freundschaftlichen bis fami-liären Unternehmenskultur sein, die ETAS als Lieferant von Lösungen zur Entwicklung von Embedded-Systemen etablieren möchte. „Vor ungefähr zwei Jahren haben wir einen Kultur-wandel angestoßen“, erläutert Sprecherin Anja Krahl . Freigabe- und Entscheidungsprozesse wurden verschlankt, Hierarchien abgeflacht.

Die Atmosphäre in der ETAS-Zentrale in Stuttgart-Feuerbach ist bewusst heimelig gestaltet. So sollen neue Mitarbeiter angelockt werden.

Wenig später kam das „Du“. „Mittlerweile hat die Geschäftsleitung der Mannschaft das Du an-geboten“, sagt Krahl. Am Anfang sei es etwas ungewohnt gewesen, inzwischen werde das Angebot aber gern angenommen und schaffe eine ganz andere Nähe.

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ETAS

Veränderungen im UnternehmenWas Serious Games leisten

Manager, die Veränderungsprozesse erfolgreich bewältigen wollen, sollten an mehreren Stell-schrauben drehen: Sie müssen die Mitarbeiter für die Bedürfnisse der Kunden sensibilisieren, den Sinn der Veränderung kommunizieren und die Mitarbeiter persönlich coachen. Wie das funktioniert, zeigt ein Beispiel eines Hersteller von Luxus- und Sportwagen, der vor einigen Jahren seine Produktpalette auf die obere Mit-telklasse, Oberklasse und SUV ausdehnte. Für die Händler- und Verkäuferebene kam eine ei-gens entwickelte Business-Simulation zum Ein-satz, ein Serious Game. Dieses hatte zum Ziel, eine Sensibilisierung für und eine Auseinander-setzung mit den Anforderungen der neuen Käu-ferschaft zu erreichen. Mehr dazu unter:


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Copyright © 2019 Green Hills Software. Green Hills Software and the Green Hills logo are registered trademarks of Green Hills Software. All other product names are trademarks of their respective holders.

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Lösungen für unter 100 US-DollarKostengünstiges Lidar

Das Unternehmen Leddartech kündigt Produk-tionsmuster des Leddarcore-LCA2-SoC an. Die-ser soll eine verbesserte Lidar-Leistung und -Auflösung in einem Design bieten, das gefor-derte Anforderungen der Automobilbranche an die Sicherheit erfüllt. Das LCA2-SoC soll es Tier-1-Lieferanten ermöglichen, Automotive-Solid-State-Lidar zu Kosten von unter 100 US-Dollar für Einstiegslösungen bis zu Kosten von unter 300 US-Dollar für Hochleistungslösungen zu entwickeln und in Serie zu produzieren. So soll der kostengünstige Einsatz von Lidar-Systemen in Serienfahrzeugen Realität werden. „Mit der Serienversion des LCA2-System-on-Chip kön-nen wir eine deutlich höhere Reichweite als ur-sprünglich geplant erreichen – mit mehr als 100 m bei 10 % Reflexionsvermögen “, sagte Mi-chael Poulin , Vizepräsident des Produktma-nagements bei Leddartech.


Leddartech präsentiert ein Produktionsmuster des neuen LCA2 System-on-Chip.

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Infineon und TTTech Zweite Generation von Aurix

Infineon und TTTech Auto haben die zweite Ge-neration ihrer integrierten Sicherheitslösung für die Automobilindustrie auf den Markt gebracht. Das Angebot basiert auf dem Aurix-Mikrocon-troller des Halbleiterherstellers und der Sicher-heitssoftware-Plattform Motion Wise von TT-Tech Auto und adressiert automatisierte Syste-me. Es unterstützt Lösungen vom Level 2 bis zu den Levels 4 und 5. Das Angebot soll Kunden ei-ne kürzere Markteinführungszeit und eine ver-besserte Software-Integration und -Validierung bei niedrigeren Gesamtkosten ermöglichen. Es basiert auf ASIL-D-Sicherheitshardware und ist für sicherheitskritische Anwendungen ausge-legt. Sie bietet eine verbesserte ASIL-D-Rechen-leistung nach ISO 26262, ein umfangreicheres Set an Peripherie sowie erweiterte Sicherheits-maßnahmen. Motion Wise ermöglicht Fail-Ope-rational-Performance und „Safety-by-Design“.


Die zweite Generation des Aurix-Mikrocontrollers von Infineon und TTTech kommt auf den Markt.

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Offene Standards werden unterstütztPlattform für autonomes Fahren

NXP Semiconductors geht eine strategische Partnerschaft mit Kalray ein, einem Anbieter von Prozessoren für neue in-telligente Fahrzeugsys-teme. Damit schaffen sie eine Kombination aus dem skalierbaren NXP Produktportfolio für Fah-rerassistenzsysteme und Zentralrechner mit Kal-rays leistungsstarken MPPA-Prozessoren (Mas-sively Parallel Processor

Array). Die neue Plattform sei laut den Partnern wichtig für die Industrie, da sie hohe Ansprüche an Leistung, Sicherheit und kommerzielle Fak-toren speziell für Level 2 und 3 bediene, gleich-zeitig aber die künftige Level 4/5-Freigabe im Blick hat. Die Partner setzen sich außerdem zum Ziel, Sicherheitsmängel heutiger Autopiloten und autonomer Testangebote zu beheben. Auf der CES 2019 in Las Vegas zeigten sie die Platt-form und verwendeten einen Prototypen von Apollo, der offenen Softwarelösung für autono-mes Fahren von Baidu. Lars Reger, CTO und SVP Technology bei NXP, erklärte im Gespräch mit all-electronics auf der CES: „Kalray ist für uns der perfekte KI-Beschleuniger, der zusammen in un-serem bestehenden Portfolio Systeme oberhalb von Level 3 möglich macht.“


„Kalray ist für uns der perfekte KI-Be-schleuniger“, sagte Lars Reger , CTO bei NXP, im Gespräch mit all-electronics.

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NXP

kurz & BÜNDIG Borg Warner ist eine strategische Partnerschaft mit dem chinesischen Automobilhersteller WM Motor eingegangen, um Mobilitäts-Lösungen für die Smart City zu erarbeiten. Bosch bringt mit dem Curved Instrumentendis-play weltweit das erste gebogene Display ins Cockpit eines Serienfahrzeugs. Es wird im VW Touareg verbaut.Bosch übernimmt den E-Motorenhersteller EM-Motive vollständig. Das Unternehmen war als paritätisches Gemeinschaftsunternehmen von Daimler und Bosch gegründet worden. Magna hat im Rahmen der Partnerschaft mit dem Mobilitätsanbieter Lyft autonome Pilot-Shuttles auf Level 5 zwischen Palo Alto und ei-ner Caltrain-Station in Nordkalifornien getestet. Clarion hat eine Multi-Kamera-Waschanlage entwickelt, die die Genauigkeit der Kameras gewährleistet, die als externe Sensoren für au-tonomes Fahren verwendet werden. Continental errichtet in der indischen Stadt Ta-legoan ein Werk zur Produktion von Po-wertrain-Technologien für Pkw, Zweiräder und Nutzfahrzeuge sowie von Motor- und Abgas-managementsystemen.

dSpace hat einen Entwicklungstandort im kroa-tischen Zagreb eröffnet, der die Produktent-wicklung in Paderborn unterstützen soll. ACI Systems Alemania hat ein Joint-Venture mit dem bolivianischen Staatsunternehmen Yacimientos de Litio Bolivianos vereinbart, durch das sich Deutschland erstmals einen ei-genen Zugang zu Lithium sichert. Continental unterstützt mit seinem flüssig-keitsgekühlten 48 V-System die E-Torque-Mild-Hybridtechnologie des neuen Jeep Wrangler. Streetscooter verkauft 500 Modelle des Work und Work L an UZE Mobility, die diese in aus-gewählten Metropolen als emissionsfreie Car-sharing-Fahrzeuge einsetzen will. Bertrand investiert rund 80 Millionen Euro in den Bau von zwei Fahrzeug-Emissions-Prüf-zentren in Freising und Tappenbeck. Eberspächer hat in Shanghai ein neues Asia Testcenter für Abgassysteme und den Prototy-penbau eröffnet. Byton führt ein hybrides Direktvertriebsmo-dell ein: Online-Kanäle werden durch Byton Places wie zum Beispiel in Shanghai ergänzt.

ZF hat den ZF Supplier Award in der Kategorie Digitalisierung an Excelfore vergeben. Uber -Manager Robbie Miller warnte fünf Tage vor einem tödlichen Unfall mit einem selbst-fahrenden Fahrzeug des Unternehmens in Tempe/Arizona, dass die Firma eine auf Sicher-heit basierende Kultur etablieren müsse: Die Fahrzeuge seien oft in Unfälle verwickelt, da die Begleitfahrer nicht genug instruiert seien. Car2go startet mit 400 vollelektrischen Smart EQ sein Carsharing-Angebot in Paris, womit die französische Hauptstadt nach Amsterdam, Madrid und Stuttgart die vierte Stadt mit einer vollelektrischen Fahrzeugflotte ist. Delphi Controls und Tom Tom arbeiten im Be-reich Echtzeit-Kartierungsdaten zusammen, um Lösungen zu erhalten, die die Kraftstoffef-fizienz verbessern. BMZ unterstützt die Inititative Forschungsfer-tigung Batteriezelle, die eine großseriennahe Produktionslinie für eine künftige deutsche Zellproduktion entwickeln will. Hyundai schließt sich dem Konsortium Auto-motive Grade Linux an, das eine offene Platt-form für das vernetzte Fahrzeug aufbaut.

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SMALLER STRONGER FASTER

Das Venturi Formel E Team setzt in seinen elektrisch angetriebenen Rennwagen auf die neueste Generation von Invertern, die auf der Full SiC Modul Technologie von ROHM beruhen. ROHM hat durch die Bereitstellung von zukunftsweisenden SiC-Leistungshalbleitern einen großen Entwicklungsschritt in der Elektromobilität ermöglicht. Das Unternehmen produziert SiC-Bauteile in-house in einem vertikal integrierten Fertigungssystem und gewährleistet damit höchste Qualität und eine konstante Versorgung des Marktes.

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SMALLERDie SiC Technologie ermöglicht eine reduzierte Chipgröße, die zu einem kleineren und leichteren Inverter führt.

STRONGERSiC verbessert den Wärmewirkungsgrad und die Leistungsdichte für eine stärkere Performance.

FASTERSiC unterstützt Fahrzeuge dabei schneller die Ziellinie zu erreichen und ermöglicht Fast-Charging Lösungen.

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Argus, Elektrobit und NXPLösung für Cybersicherheit

Nach Projekt mit BMWInduktives Laden ausgebaut

Elektrobit (EB) und seine Tochtergesellschaft Argus Cyber Security (Argus) arbeiten mit NXP zusammen, um eine komplette Software-Hard-ware-Lösung auf den Markt zu bringen, die um-fassenden Schutz vor anspruchsvollen Cyberan-griffen bietet. Nach Ansicht der Partner ist es entscheidend, dass die OEMs in der Lage sind, die Passagiere optimal vor Cyber-Bedrohungen zu schützen. Die kombinierte Lösung soll es den Automobilherstellern ermöglichen, die Vor-schriften und Richtlinien zur Erkennung und Re-aktion auf Cybersicherheitsvorfälle einzuhalten.„Vernetzte Funktionen in modernen Autos er-fordern Sicherheitslösungen auf höchstem Ni-veau“, meint Martin Schleicher , Executive Vice President, Business Management bei EB. Diese gemeinsame Lösung helfe den Automobilher-stellern und ihren Zulieferern, sichere Autos auf den Markt zu bringen, die den kommenden Vorschriften und aktuellen Richtlinien für auto-matisierte Autos entsprechen.


Brusa Elektronik baut seine Aktivitäten beim in-duktiven Laden aus, nachdem das Unterneh-men ein System mit BMW entwickelt hatte. Bru-sa-Geschäftsführer Dr. Rainer Kern kündigte an, den Geschäftsbereich auszubauen und das Team zu verstärken. BMW- und Brusa-Ingenieu-re hatten ein Projekt im Bereich induktives La-den bearbeitet, das in die Serie einfließt. Dieinduktive Ladelösung wurde durch den TÜV Rheinland zertifiziert. Die Erfahrungen, die Bru-sa damit gesammelt hat, will die Firma in die zweite Generation einfließen lassen. Künftig soll ein Baukastensystem entwickelt werden, bei dem der Nutzer bei angepasster Fahr-zeugspule mit einer Bodenplatte 3,7 bis 11 kW in zwei verschiedenen gängigen Bodenfreihei-ten laden kann. Die Frame-Technologie soll die Integration der Leistungselektronik sowie der Komfort- und Sicherheitssysteme in der Boden-platte und in der Fahrzeugkomponente ermög-lichen.


Der Dienstleister Brusa Elektronik verstärkt sein Team im Bereich induktives Laden.

Alejandro Vuko-tich , ehemaliger Audi -Entwickler, wechselte zu BMW , wo er die Entwick-lung Fahrerassi-stenz und auto-nomes Fahren leitet.

Lars Reger übernimmt die Po-sitionen des Senior Vice President (SVP) und des Chief Tech-nology Officer (CTO) bei NXP .

Dr. Ulrich Eichhorn , Leiter des Konzern-bereichs F&E von Volkswagen , wird Vorsitzender der Geschäftsführung des Engineering-Dienstleisters IAV .

Christophe Minster wird Program Direc-tor bei Ibeo Auto-motive Systems. Er verantwortet die Markteinführung des 3-D-Solid-State-Lidars Ibeo Next.

Claus Bischoff tritt die Nachfolge von Karl Müller als Chief Technology Officer der Mar-quardt -Gruppe an.

Marek Neumann wird bei Huawei Di-rector des Automo-tive Engineering Lab. Er leitete bei Intel das Karlsruher Automotive-Zen-trum.

Laurent Bernardin ist neuer Präsident und CEO von Maple soft . Zuvor war er wissen-schaftlicher Leiter und COO des Unter-nehmens.

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Elektrifizierung des FahrzeugantriebsToyota und Panasonic gründen Batterieunternehmen

Die Toyota Motor Corporation und die Panaso-nic Corporation haben sich verständigt, ein ge-meinsames Batterieunternehmen zu gründen.Das Joint-Venture soll sich mit der Forschung an prismatischen Lithium-Ionen-Batterien, Festkör-perbatterien sowie an Batterien der nächsten Generation für Automobile beschäftigen. Auch soll das Gemeinschaftsunternehmen diese Bat-terien entwickeln und produzieren.Die Gründung des Joint-Venture soll bis Ende 2020 erfolgen, wenn die zuständigen Behörden zugestimmt haben. Die Anteile am neuen Unter-nehmen liegen zu 51 % bei Toyota und zu 49 % bei Panasonic. Beide Partner werden Ausstattung und Personal unter anderem aus den Bereichen Batterieentwicklung und -produktion in das Joint-Venture einbringen. Aktuell sind rund 3500 Menschen in den entsprechenden Unterneh-mensbereichen beschäftigt.Toyota will in das neue Gemeinschaftsunterneh-men vor allem Expertise und Marktdaten zu elektrifizierten Fahrzeugen sowie Festkörper-batterie-Technologien und Produktions-Know-how einbringen. Panasonic steuert seine Kom-petenzen als Batteriehersteller bei. Ziel des Joint-Venture ist es, eine Führungsrolle auf dem

Panasonic und Toyota werden gemeinsam an Batterietechnik forschen.

Gebiet der Batterieentwicklung und -produktion zu erreichen. Die hergestellten Produkte sollen – vornehmlich über Panasonic – auch an andere Au-tomobilhersteller verkauft werden.Toyota und Panasonic hatten bereits im Dezember 2017 vereinbart, die Machbarkeit eines gemeinsa-men Unternehmens für prismatische Automobil-batterien zu untersuchen, um die Elektrifizierung des Fahrzeugantriebs voranzutreiben. Seitdem seien bei der Entwicklung leistungsstarker prisma-tischer Batterien mit hoher Kapazität „große Fort-schritte erzielt“ worden, teilte Toyota mit.


Elektrobit, Argus und NXP entwickeln Lösungen, um die Cybersicherheit zu erhöhen.

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Coverinterview Microchip


Herr Dr. Kästner, wie läuft das Automotive-Geschäft?

Dr. Matthias Kästner: Automotive ist für Microchip ein wichtiges Geschäftsfeld, in dem wir sehr breit aufgestellt sind und konti-nuierlich wachsen. Mit seinem signifikanten Anteil am Gesamt-umsatz steht das Automobilgeschäft innerhalb Microchip an zweiter Stelle, direkt hinter dem Industriebereich. Insgesamt hat Microchip im Automotive-Bereich einen Umsatz von über einer Milliarde Dollar, womit wir zu den Top 10 der Hersteller von Automotive-Halbleitern gehören.

Stabilität, Kontinuität, langfristige Kundenbeziehungen und hohe Service- und Produktqualität sind Teil der Microchip-DNA – ein guter Match mit den Erwartungen unserer Kunden, insbe-sondere in den Geschäftsbereichen Automotive und Industrie. Der Halbleitermarkt befindet sich derzeit in einer dynamischen Kon-solidierungsphase, die auch in den nächsten Jahren anhalten wird. Microchip ist ein Konsolidator innerhalb dieser Konsolidierung; in den letzten Jahren übernahmen wir unter anderem die Firmen SMSC, Micrel, Atmel und zuletzt in 2018 Microsemi. Diese Akqui-sitionen trugen nicht nur zum Umsatzwachstum im Automobil-bereich bei, sondern erweiterten unsere Produktpalette signifikant. Unser Spektrum an angebotenen Lösungen ist mittlerweile enorm.

Sie kamen mit der Akquisition von Atmel zu Microchip; wie lief die

Eingliederung ab – auch bei den preissensiblen AVR- und PIC-MCUs?

Dr. Matthias Kästner: In dieser dynamischen Marktphase ist die Fähigkeit, ein übernommenes Unternehmen einzugliedern, eine wichtige Kernkompetenz. Aus eigener Erfahrung kann ich sagen,

dass Microchip extrem stark darin ist, gekaufte Firmen zu inte-grieren. Microchips klare Firmenkultur und vor allem die geleb-ten Werte sowie das Engagement des Top-Managements haben daran einen großen Anteil. Eine zugekaufte Firma wird nicht als selbstständige Einheit belassen: Personen, Prozesse, Systeme und Produkte werden vollständig integriert und werden damit rasch zu einem integralen Bestandteil von Microchip. Zum Teil haben wir im Rahmen von Akquisitionen gesehen, dass wir gefühlt nicht eine Firma kaufen, sondern eher fünf oder sechs

Firmen mit unterschiedlichen Kulturen, die aus vorhergegangenen Akquisitionen entstanden sind, aber nie richtig integriert wurden. Wir setzen alles daran, eine akquirierte Firma so schnell wie möglich vollständig zu integrieren. Dabei ist es eine große Herausforderung, in dem schnellen Integrationsprozess die Stärken zu iden-tifizieren und zu bewahren und diese dann auch als Best Practice in Microchip-Classic zu übernehmen.

Die konkrete Eingliederung von Atmel lief gut und zügig ab. Auf der Produktseite haben wir beispielsweise entschieden, dass wir die PIC- und die AVR-Mikrocontroller-

Familien nebeneinander fortführen und auch beide langfristig aktiv weiterentwickeln, da es für beide Linien einen großen und loyalen Kundenstamm sowie lebendige Entwickler-Communities gibt. Die Entwicklungsteams wurden zusammengeführt, denn nur so kön-nen wir das Beste aus beiden Familien in neuen Produkten einfüh-ren. Generell ist langfristiges Denken und Handeln und Verläss-lichkeit für unsere Kunden für uns besonders wichtig.

Was heißt „langfristiges Denken“ für Microchip?

Dr. Matthias Kästner: Zum Beispiel haben wir eine Policy, die wir die Customer-induced Obsolescense nennen: Das heißt, dass wir in der Regel keine Produkte abkündigen, solange ein Kunde noch Bedarf hat – erst danach werden die Produkte eingestellt. Man-che Produkte produzieren wir seit Anfang der 90er Jahre. Hier kommt es uns zugute, dass wir viele der älteren Produkte mitt-lerweile in unseren eigenen Werken fertigen, über die wir die volle Kontrolle haben. Kein Kunde schreit Hurra, wenn er in der laufenden Serie durch ein EOL gezwungen wird, etwas um- oder

INTERVIEW MIT DR. MATTHIAS KÄSTNER, V ICE PRESIDENT AUTOMOTIVE BE I MICROCHIP

Von Connectivity und MCUs bis SiC und SensingMicrochip hat innerhalb der letzten Jahre durch einige Akquisitionen sein Portfolio systematisch und erheblich erweitert. AUTOMOBIL-ELEKTRONIK sprach mit Dr. Matthias Kästner, Vice President Automotive bei Microchip, über das Automotive-Geschäft und die Akquisitionen sowie die Strategie des Unternehmens, aber auch über Bussysteme und Ethernet, Security, Safety, automatisiertes Fahren, HMI etc. Das Interview führte Alfred Vollmer

„Microchip ist ein Konsolida-tor innerhalb

dieser Konsoli-dierung“ der Halbleiterin-

dustrie.Dr. Matthias Kästner

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AUTOMOBIL ELEKTRONIK 01-02 / 2019 15www.all-electronics.de

ganz neu zu designen. Wir sind davon überzeugt, dass die Kos-ten, die durch die resultierende Produktvielfalt entstehen, durch den Kundennutzen mehr als aufgewogen werden. Deshalb ver-meiden wir EOLs im Sinne unserer Kunden und produzieren auch kleinere Volumen langfristig. Diese Stabilität, diese lang-fristigen Kundenbeziehungen sind Teil der Microchip-DNA und prägen unser Geschäftsmodell.

Durch die Akquisitionen ergibt sich ein breites Technologie- und

Produkt-Portfolio…

Dr. Matthias Kästner …stimmt; durch Akquisitionen haben wir neben bestehendem Umsatz auch sehr interessante Technologien für Zukunftsfelder im Automobilbereich dazugewonnen. Ein gutes Beispiel ist Microsemi mit Produkten und Technologien in den folgenden Bereichen: Erstens induktive Sensorik, die das Poten-zial hat, Hall-Sensoren in vielen Anwendungen zu ersetzen. Zweitens sehr robuste FPGAs, die auf Flashtechnologie basieren und bereits im Avionics- und Space-Bereich eingesetzt werden und die nun zum Beispiel im Lademanagement sowie in sicher-heitsrelevanten Anwendungen Verwendung finden.

Drittens PCI-Express: Durch Microsemi wurde Microchip zu einem der beiden großen Anbieter von PCI-Express-Switches. Aufgrund neuer Fahrzeug-Architekturen mit Intelligenz in zen-tralen Rechnern und den damit einhergehenden großen Daten-mengen entsteht ein Bedarf an schneller Vernetzung: Hier kommt in Zukunft PCI-Express-Switching zum Einsatz – eine Techno-logie, die heute hauptsächlich in großen Datenzentren verwen-det wird. Ohne diese Kerntechnologie kann hoch- beziehungs-weise vollautomatisiertes Fahren (Level3+ bis Level5) kaum realisiert werden. Einige Kunden arbeiten bereits mit den frühen Mustern. Last but not least: Hochspannungsfeste Leistungshalb-leiter basierend auf Silicon Carbide – mit großem Potenzial vor allem für EVs und für die Ladeinfrastruktur.

Was tut sich im Bereich HMI?

Dr. Matthias Kästner: Die Mensch-Maschine-Schnittstelle ist ein weiterer Schwerpunkt in unserem Portfolio und wir sind unter anderem der Marktführer für automotive Touch-Screen Control-ler. In den aktuellen Fahrzeugen kommt heute hauptsächlich 2D-Multi-Touch zum Einsatz. Wir kombinieren gerade unsere kapazitive 3D-Gesture-Technologie mit der 2D-Touch-Technolo-gie, sodass man mit Handbewegungen vor dem Bildschirm zum Beispiel weiterblättern kann, ohne den Bildschirm zu berühren. Oder wenn man mit der Hand auf den Bildschirm zugeht, wird diese erkannt und es können Bedienfelder eingeblendet werden, noch bevor man den Bildschirm selbst berührt. Bislang wird eine solche Annäherungsfunktion in der Regel optisch, das heißt durch zusätzliche Infrarotbausteine realisiert, die durch die Integration der 3D-Technologie überflüssig werden.

Was tut sich bei MOST?

Dr. Matthias Kästner: Derzeit übertragen wir die MOST-Spezifika-tion von der MOST Cooperation in die ISO, wodurch MOST zu einem komplett spezifizierten offenen ISO-Standard wird. Die-ser neue ISO-Standard beinhaltet auch die neusten Entwicklun-gen wie zum Beispiel INICnet, ein kostenoptimierter 50-Mbit/s-Physical-Layer, der statt Coaxkabel gewöhnliche Twisted-Pair-Kabel verwendet.

Dazu haben wir einen komplett neuen Softwarestack namens UNICENS entwickelt, der Netzwerk-Konfiguration sowie Netz-werk-Ressourcen-Management sehr einfach macht. Weil das Streamen von Audio- und Videodaten über Ethernet AVB auf-wendig und schwierig zu implementieren ist, sehen wir eine große Nachfrage nach INICnet und UNICENS, das für Infotain-ment, Telematik und Akustikanwendungen optimiert ist. Wich-tig ist dabei, dass INICnet kein geschlossenes System ist sondern mit Ethernet zusammenspielt. So kann INICnet zum Beispiel

Dr. Matthias Kästner (im Gespräch mit AUTOMOBIL-ELEKTRONIK-Chefredakteur Alfred Vollmer): „Functional Safety wird jetzt für Applikationen relevant, bei de-nen wir früher überhaupt nicht daran denken mussten. … In Zukunft wird man oft gar nicht mehr zwischen sicherheits-relevanten und nicht sicherheitsrelevan-ten Funktionen trennen können.“

Alle Bilder: Microchip




neben Audio-Streaming-Daten auch Ethernet-Frames in Form von TCP/IP-Containern transportieren: das spart in vielen Appli-kationen einen separaten Kontroll-Bus.

Welche Aktivitäten hat Microchip beim automatisierten Fahren?

Dr. Matthias Kästner: Wir machen beim automatisierten Fahren weder das Gehirn selbst, noch die Augen, aber wir bieten so gut wie alles dazwischen an. Unsere Technologie überträgt zum Beispiel Rohdaten von CMOS-Kameras zum Zentralrechner mit bis zu 12,5 GBit/s, unsere Mikrocontroller überwachen und kon-figurieren Sensoren wie Kameras, Radar und Lidar, unsere ana-logen Produkte versorgen sie mit Power, unsere Security-Pro-dukte helfen dabei, automatisiertes Fahren gegen Hacker-Angrif-fe abzusichern und PCIe vernetzt die Rechner und Speicher.

Seit kurzem ist Microchip Mitglied der Iseled‑Allianz…

Dr. Matthias Kästner: Für den Iseled-Standard, der zur effizienten Ansteuerung von RGB-LEDs im Innenbereich konzipiert ist, haben wir den Software-Stack für unsere 8-Bit-, 16-Bit- und 32-Bit-Familien implementiert und optimiert. Das heißt, dass der Kunde die kostengünstigste MCU-Option für seinen Anwen-dungsfall wählen kann; in vielen Fällen wird die Leistung eines 32-Bit-Controllers für Iseled gar nicht benötigt.

Was tut sich bei Ethernet im Auto?

Dr. Matthias Kästner: Ich bin davon überzeugt, dass Ethernet im Auto eine große Zukunft hat. Die Fokussierung auf Ethernet wird dabei helfen, die steigende Komplexität in den Griff zu bekommen und damit Entwicklungskosten und Entwicklungszeit von Fahrzeug-plattformen reduzieren.

Um die Lücke zwischen den bereits heute eingesetzten Standards, CAN FD mit 2 MBit/s und 100Base-T1-Ethernet mit 100 Mbit/s zu

schließen, sind wir in der IEEE-Standardisierung von 10BaseT1S, einer 10-Mbit/s-Automotive-Ethernet-Variante sehr aktiv.

Welche Vorteile bietet das?

Dr. Matthias Kästner: Die Systemkosten für 10BaseT1S sind deutlich geringer: Im Gegensatz zu der 100BaseT1 Ethernet-Technologie, die eine Stern-Topologie voraussetzt, ist 10BaseT1s auch in einer

linearen Topologie einsetzbar. Das spart Kabel und fast die Hälf-te der benötigten Steckverbinder und damit Kosten und Gewicht. 10Base-T1S-Tools bieten wir bereits an, und auch die ersten Sam-ples für 10BASE-T1S-Silizium werden dieses Jahr verfügbar sein.

Wie sehen Sie die Zukunft von CAN und LIN?

CAN und LIN sind robuste, etablierte Bus-Standards, die aus meiner Sicht noch ein langes Leben im Auto vor sich haben. Aber es kommen natürlich neue Technologien, und ich denke schon, dass auch 10BASE-T1S in bestimmten Bereichen eine Konkur-renz für CAN und CAN FD sein wird.

Was kommt langfristig auf der Bus‑Seite hinzu?

Dr. Matthias Kästner: Wir gehen davon aus, dass mittelfristig mit steigenden Anforderungen an Bandbreite auch 10-Gbit-Ethernet im Auto eingesetzt wird, wobei die Komplexität auf der Siliziumseite bei solchen hohen Geschwin-digkeiten sehr hoch ist, insbesondere um die Anforderungen an Störsicherheit und Abstrahlung bei den geforderten Kabellängen im Kfz zu erfüllen.

Viele Anwendungen, wie zum Beispiel hochauflösende Kameras, benötigen keine schnelle symmetrische Datenübertragung. Deshalb arbeiten wir an einem neuen Stan-dard mit, der schnelle asymmetrische Daten-übertragung ermöglicht, jedoch deutlich günstiger und stromsparender. Unsere Coax-

Press-Produkte mit einem asymmetrischem Link, die ursprüng-lich aus dem Machine-Vision-Bereich stammen, werden bereits heute für Kameras in autonomen Fahrzeugen eingesetzt.

In Zukunft wird PCI-Express für die Vernetzung mit höchster Geschwindigkeit über kürzere Distanzen verwendet, auch weil PCIe als native Schnittstelle auf den großen SoCs zum Beispiel von Nvidia, Intel, Qualcomm und Samsung bereits etabliert ist.

„Wir machen beim automatisierten

Fahren weder das Gehirn selbst, noch

die Augen, aber wir bieten so gut wie alles dazwi-

schen an.“Dr. Matthias Kästner

„In Zukunft wird PCI-Express für die Vernetzung auf kurzen Distanzen mit höchster Geschwindigkeit eingesetzt.“

Dr. Matthias Kästner




InterviewerAlfred VollmerChefredakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK


Bei PCI Express Gen 4 überträgt eine einzelne sogenannte Lane 16 Gbit/s; unsere PCIe-Switches unterstützen bis zu 100 Lanes für den Servermarkt; die wird man im Auto wohl nicht so schnell brauchen, aber wir haben schon Anfragen jenseits von 20 Lanes.

Mit Microsemi hat Microchip auch Siliziumkarbid-Technologie

ins Portfolio bekommen. Welche Automotive-Aktivitäten

haben Sie bei SiC?

Dr. Matthias Kästner: Microsemi war schon länger mit SiC-Dio-den und MOSFETs aktiv, jedoch hauptsächlich im Indust-riemarkt. Wir bringen nun zwei neue Produktlinien für den Automobilbereich auf den Markt, eine 700-V- und eine 1200-V-Produktlinie für die Muster bereits verfügbar sind. Die 1200-V-Produktlinie ist schon voll für den Automotive-Bereich charakterisiert und qualifiziert, die 700-V-Linie folgt dieses Jahr. Viele OEMs haben wachsendes Interesse an SiC und starten entsprechende Entwicklungen.

Was tut sich im Bereich Security?

Dr. Matthias Kästner: Wenn Hacker die Möglichkeit haben, nicht nur ein einzelnes Fahrzeug, sondern beispielsweise ganze Flotten anzugreifen, wäre das das Ende für das entsprechen-de Fahrzeugmodell. Wir werden dieses Jahr einen zertifi-zierten Security-Chip auf den Markt bringen, der als dedi-zierte Hardwarelösung bestehende Netzwerke im Fahrzeug schützt.

Welche Trends gibt es im Bereich Functional Safety?

Dr. Matthias Kästner: Functional Safety wird jetzt für Applika-tionen relevant, bei denen wir früher überhaupt nicht daran denken mussten. Ein Beispiel dafür ist der Infotainment-Bereich. Die akustische Fußgängerwarnung für lautlose Elek-trofahrzeuge oder die Sprachfunktion beim Emergency Call sind neue sicherheitsrelevante Funktionen. In Zukunft wird man oft gar nicht mehr zwischen sicherheitsrelevanten und nicht sicherheitsrelevanten Funktionen trennen können.

Wie charakterisieren Sie Microchip im Automotive-Bereich?

Dr. Matthias Kästner: Mit unserem automotiven Produktportfo-lio sind wir sehr breit aufgestellt, und wir sind heute in vielen Applikationen des Autos zu finden. Für die Zukunft sind wir mit relevanten Technologien und Produkten für Elektromo-bilität und für autonomes Fahren gut gerüstet und erwarten, dass wir unsere Marktanteile durch organisches Wachstum, aber auch durch Zukäufe kontinuierlich ausbauen.

Wie setzen Sie dieses Selbstverständnis um?

Dr. Matthias Kästner: Unter anderem durch kontinuierliche Inves-titionen – im Februar dieses Jahres werden wir ein neues Gebäude in Heilbronn beziehen. Die Laborflächen, insbe-sondere für EMC- und Robustness-Tests stocken wir damit am Standort Heilbronn nochmals erheblich auf – auch weil die höheren Datenraten in den Netzwerken anspruchsvol-lere Messungen erfordern. Schon jetzt investieren wir in die zukünftigen Anforderungen.

Welche weiteren Produktschwerpunkte setzen Sie?

Dr. Matthias Kästner: Präzise Timing-Lösungen werden im Auto bei steigenden Datenraten immer wichtiger. Hier haben wir durch Micrel und Microsemi ein starkes Portfolio, das wir nun auch für Fahrzeuglösungen anbieten. MEMS-basierte Timing-Produkte sind zudem zuverlässiger als quarzbasierte und sind somit die erste Wahl für ASIL-C- und ASIL-D-Systeme. Unsere Lösungen für induktive Sensorik haben großes Potenzial, Hall-Sensorik abzulösen, insbesondere in Elektrofahrzeugen.

Wo geht denn bei Microchip die Reise hin?

Dr. Matthias Kästner: Wir werden weiter in innovative Lösungen für unsere Kunden investieren und unsere Präsenz im Automo-bilmarkt stetig ausbauen. Dabei setzen wir sowohl auf organisches Wachstum als auch auf Akquisitionen und achten darauf, die enge Kontrolle über unsere Wertschöpfungskette durch einen hohen Anteil an Fertigung in unseren eigenen Werken zu erhalten. ■

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Infotainment + Connectivity Automotive Gateways

Sichere und zuverlässige Knotenpunkte im AutoGateways als Schlüssel zur Cybersecurity bei der Fahrzeugvernetzung

Vernetzte Autos sind potenzielle Ziele für Hackerangriffe aus der Ferne. Gateway-Sicherheitsme-chanismen können dazu beitragen, das Risiko von Cyberangriffen erheblich zu verringern. Neben der Datenrouting-Funktion und der Bereitstellung fahrzeugübergreifender Funktionen spielt das Automotive-Gateway eine entscheidende Rolle im Hinblick auf Cybersecurity. Autor: Brian Carlson

Außerdem schützen sie gegen Diebstahl des Fahrzeugs oder der IP.

Daten sicher austauschen Die Nachfrage nach immer mehr Funkti-onalität im Auto führt zu immer komple-xerer Fahrzeugelektronik mit steigenden Zahl einzelner Computer, sogenannten

Die Ausrüstung von Fahrzeugen mit Gateways – elektronischen Geräten, die eine sichere und

zuverlässige Kommunikation zwischen den elektronischen Systemen eines Fahr-zeugs ermöglichen – ist ein wichtiger Trend in der Automobilindustrie. Mehr als 90 Prozent der aktuellen Fahrzeuginno-vationen und -funktionen stützen sich auf eine stetig wachsende Anzahl elektroni-scher Systeme. Dieses Wachstum sorgt für eine Veränderung der Netzwerkarchi-tekturen in den Fahrzeugen mit Automo-tive-Gateways. Diese stellen die nahtlose Kommunikation zwischen heterogenen Fahrzeugnetzen sicher und adressieren die Herausforderungen in punkto Daten-bandbreite, Cybersecurity und Sicherheit.

Hackerangriff aus der Ferne können ohne geeignete Schutzfunktionen zu Kon-trollverlust, Verletzungen der Passagiere und kostspieligen Rechtsstreitigkeiten führen. Die Sicherheit des Fahrers lässt sich jedoch mittels geeigneter Gateway-Sicherheitsmechanismen verbessern und das Risiko von Cyberangriffen sinkt.

Die Ausrüstung von Fahrzeugen mit Gateways, die eine sichere und zuverlässige Kommunikation der elektronischen Systeme ermöglichen, ist ein wichtiger Trend in der Automobilindustrie. Der Beitrag gibt einen Einblick, wie Gateways den Datenaustausch und die Verarbeitung absichern können und damit Cyberangriffe erschweren oder verhindern und wie eine reibungslose Daten-übertragung realisierbar ist. Zusätzlich gibt der Artikel einen Ausblick auf zukünftige Entwicklun-gen und Trends bei Automotive-Gateways, wie zum Beispiel den Übergang zum Multi-Gigabit-Ethernet, wodurch sich Gateway-Funktionen auf Domaincontroller übertragen lassen.

Eck-DATEN

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elektronischen Steuergeräten (ECUs), die obendrein mit unterschiedlichen Netz-werkschnittstellen ausgestattet sind. In aktuellen Fahrzeugen können mehr als 100 Steuergeräte verbaut sein, die über unterschiedliche Netzwerke wie CAN (Control Area Network), LIN (Local Inter-connect Network), Flexray und Ethernet miteinander verbunden sind.

Die heterogenen Fahrzeugnetzwerke arbeiten jeweils mit eigenen Protokollen und unterschiedlichsten Datenraten. LIN wird für langsame Anwendungen wie Sensoren und Aktuatoren (20 kbit/s) ver-wendet, CAN für Anwendungen mit mitt-lerer Geschwindigkeit, einschließlich für die Kommunkation von ECU zu ECU (mit 1 – 5 Mbit/s), Flexray kommt für sicher-heitskritische Echtzeitanwendungen zum Einsatz (10 Mbit/s), und Ethernet schließ-lich wird für Hochgeschwindigkeitsan-wendungen wie Infotainment und moder-ne Fahrerassistenzsysteme (ADAS) sowie drahtlose Schnittstellen (3G / 4G / in Zukunft 5G, BT, Wi-Fi, V2X) herangezo-gen (100 Mbit/s bis in den Gigabit-Bereich).

Aufgaben des GatewaysUnter einem Gateway ist ein zentraler Knotenpunkt zu verstehen, der Daten sicher und zuverlässig über diese hetero-genen Fahrzeugnetze hinweg verbindet und verarbeitet (Bild 1). Es sorgt für eine physikalische Trennung und Protokoll-übersetzung zwischen funktionalen Domänen (Antriebsstrang, Fahrwerk und Sicherheit, Karosseriesteuerung, Infotain-ment, Telematik, ADAS), die Daten mit-einander austauschen und ermöglicht auf diese Weise neue Funktionen. Mit Gate-ways können Ingenieure robustere Fahr-zeugnetzwerke entwickeln, die letztlich das Fahrerlebnis verbessern.

Ein Gateway ist beispielsweise für das autonome Fahren unerlässlich, da hier eine sichere und gegen Hackerangr i f fe geschützte Konnektivität sowie hohe Bandbreiten über die Steuergeräte unter-schiedlicher Fahrzeugdomänen hinweg gefragt sind (Bild 2). Das Gateway ist somit von zentraler Bedeutung für die Fahrzeug-netzwerke und unterstützt darüber hinaus Over-the-Air-Updates (OTA) und Fahr-zeuganalysen über eine sichere Verbin-dung mit den OEM-Servern (Cloud). Bild 1: Ein zentrales Automotive-Gateway verbindet funktionale Domänen im Fahrzeug.

Tabelle 1: Ein Überblick über die wichtigsten Gateway-Funktionen, die für eine nahtlose Kommunikation notwendig sind.

Gateway-Funktionen Beschreibung

Protokollumsetzung Übertragung von Daten und Steuerinformationen zu / von inkompatiblen Netzwerken, um die Kommunikation zwischen ihnen zu ermöglichen.

Datenrouting Weiterleitung von Daten auf einem vorgegebenen Pfad. Das Ziel kann sich auch in einem anderen Netzwerk befinden, sodass eine Protokollübersetzung erforderlich wird.

Diagnose-Routing Weiterleitung von Diagnosemeldungen zwischen externen Diagnosegeräten und elektronischen Steuergeräten, was eine Übersetzung zwischen verschie-denen Diagnoseprotokollen wie DoIP und UDS beinhalten kann.

Firewall Der ein- und ausgehende Netzwerkverkehr wird anhand von Regeln gefiltert, um nur Daten aus autorisierten Quellen zuzulassen. Moderne Firewalls können eine kontextabhängige Filterung ermöglichen.

Message Mirroring Erfassung von Daten an Empfangsschnittstellen zur Übertragung über eine andere Schnittstelle, z.B. für Diagnosezwecke oder Datenprotokollierung (Speicherung).

Intrusion Detection Überwachung des Netzwerkverkehrs auf Anomalien, die auf ein Eindringen hindeuten können.

Netzwerkmanagement Kontrolliert die Zustände und die Konfiguration des Netzwerks und der mit dem Netzwerk verbundenen Steuergeräte und unterstützt die Diagnose.

Key Management Sichere Verarbeitung und Speicherung von Netzwerkschlüsseln und Zertifikaten.

OTA-Management (Over-the-Air)

Durchführung von Remote-OTA-Firmware-Updates auf Steuergeräten im Fahrzeug, auf die vom Gateway aus zugegriffen werden kann.

Reibungslose DatenübertragungDie Hauptfunktion eines Gateways besteht darin, die sichere Kommunikation zwi-schen Netzwerken und Steuergeräten her-zustellen. Dabei ist es auch Bindeglied zwischen den vielen internen Netzwerken des Fahrzeugs und den externen Netzwer-ken außerhalb des Fahrzeugs. Die rei-bungslose Übertragung von Daten ist unerlässlich, um sicherzustellen, dass Steuergeräte über die Informationen ver-fügen, die sie für einen ordnungsgemäßen

Betrieb des Fahrzeugs benötigen. Gerin-ge Latenzzeiten und geringer Jitter sind wichtige Voraussetzungen. Für eine naht-lose Kommunikation sind viele Gateway-Funktionen erforderlich. Tabelle 1 gibt einen Überblick über die wichtigsten Gateway-Funktionen.

Das Gateway in einem vernetzten Fahr-zeug eignet sich ideal für die Verwaltung von OTA-Updates der Steuergeräte-Firm-ware. Die wenigen Fahrzeuge, die heut-zutage OTA-Updates unterstützen, kön-

Connectivity

GATEWAY

in vehicle

Body & Comfort

Powertrain & Vehicle Dynamics

Driver Replacement

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nen allerdings üblicherweise nur die Info-tainment- oder Telematiksysteme aktua-lisieren. Ist aber ein Gateway vorhanden, das mit allen Elektronikdomänen des Fahrzeugs vernetzt ist, lassen sich OTA-Updates auf das ganze Fahrzeug übertra-gen. Hersteller können so Fahrzeugprob-leme aus der Ferne beheben beziehungs-weise verhindern, Sicherheitslücken schließen und neue Funktionen aktivieren, die das Fahrerlebnis verbessern und dem Fahrzeughersteller zusätzliche Einnahmen bringen.

Gateways zur Abwehr von CyberangriffenDie wachsenden Sicherheitsanforderun-gen des Automobilmarktes zu meistern, ist eine immer komplexer werdende Her-ausforderung. Automotive-Netzwerke können Ziele von Cyberattacken werden – vor allem ältere Netzwerke wie CAN, die nicht auf Sicherheit ausgelegt sind. Die Fahrzeuge sind dann anfällig für gefälsch-te Nachrichten, Manipulation und Hacke-rangriffe. Externe drahtlose Schnittstellen der vernetzten Autos stellen ein weiteres Sicherheitsrisiko dar.

Hacker könnten beispielsweise vertrau-liche Informationen oder Kryptoschlüssel extrahieren oder durch das Ausnutzen von Implementierungsschwächen in den Betrieb des Fahrzeugs eingreifen. Diese Sicherheitsrisiken lassen sich mit einem sicheren Gateway als Teil einer mehr-schichtigen Sicherheitsarchitektur sicher-lich nicht völlig ausschließen, aber zumin-dest ganz erheblich minimieren.

Ein abgesicherter Gateway-Layer fun-giert als Firewall, die den Zugriff durch externe Schnittstellen (zum Beispiel das Internet) auf das interne Fahrzeugnetz-werk kontrolliert und bestimmt, welche Netzwerkknoten miteinander kommuni-zieren dürfen. Darüber hinaus dient es als physikalische Trennung zwischen Fahr-zeugdomänen, beispielweise zwischen einem nicht vertrauenswürdigen Infotain-ment-System auf der einen und vertrau-enswürdigen sicherheitskritischen Syste-men auf der anderen Seite. Der sichere Processing Layer, der beispielsweise in den Gateway-Prozessoren von NXP bereitge-stellt wird – mit einem integrierten Hard-ware-Sicherheitsmodul (HSM) für Kryp-

Bild 3: Die Evolution des Systems bewegt sich hin zum zentralen Gateway mit Ethernet-Backbone und Domänencontrollern.

Bild 4: Ein sicheres Gateway und ein sicherer Processing Layer wird beispielsweise von den Gateway-Prozessoren von NXP bereitgestellt.

Bild 2: Das Automotive-Gateway ist Bindeglied zwischen unterschiedlichen Domänen und heterogenen Fahrzeugnetzwerken.

Infotainment

Radio

Amp Front Display

Real Display

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Domain Controller

Domain Controller

Domain Controller

Domain Controller

Domain Controller

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The Most Widely Adopted Auto & Mobility LiDAR Platform

leddartech.com

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Autor Brian Carlson Produktmanagement Connectivity & Security bei NXP Semiconductors


tographie und sicherem Key Management (Schlüsselverwaltung) – gewährleistet einen sicheren Bootvorgang und bringt Verfahren für eine Integritätsprüfung in Echtzeit mit. So lässt sich sicherstellen, dass der Code authentisch, vertrauens-würdig und unverändert ist (Bild 4).

Security-Mechanismen schützen darü-ber hinaus die Schnittstellen und die Kom-munikation durch eine Nachrichtenau-thentifizierung mit Absendervalidierung, durch Verschlüsselung zur Sicherstellung der Datenintegrität und des Datenschut-zes, sowie durch eine Überwachung des Datenf lusses hinsichtlich möglicher Angriffe. Auf diese Weise lassen sich externe Gefahren abwehren. Für die Gewährleistung der Security-Integrität ist es äußerst wichtig, dass ein Gateway über eine vertrauenswürdige, physikalisch iso-lierte Ausführungsumgebung verfügt sowie über einen geschützten Arbeitsspei-cher. Es muss außerdem gegen physikali-sche Angriffe geschützt sein.

Automotive Gateways – Evolution und ein AusblickVernetzte Autos sind wie Mobiltelefone: ständig mit dem Netz verbundene Geräte mit steigenden Komplexitäts-, Leistungs- und Sicherheitsanforderungen. Die Steu-ergeräte der künftigen autonomen Fahr-zeuge müssen beim Fahren mit Blick auf Sensorik, Verarbeitung und Ausführung nahtlos ineinandergreifen. Dabei sind enorme Datenmengen zwischen den ver-schiedenen Steuergeräten auszutauschen und zu verarbeiten. Mit 5G-Mobilfunk schrauben vernetzte Autos die Anforde-rungen an die Datenbandbreite noch wei-ter nach oben.

Für interne Automotive-Netzwerke und als mögliches Backbone für die Kom-munikation der Domänen untereinander zeichnet sich ein Trend hin zu Multi-Gigabit-Ethernet ab (Bild 3). Durch den Umstieg auf Ethernet lässt sich die Gate-way-Funktionalität auf Domänencont-roller (DC) übertragen, die Daten lokal

verarbeiten, verwalten und mit älteren Automotive-Schnittstellen austauschen, während ein zentrales Gateway Ethernet-Datenpakete zwischen den einzelnen Domänen innerhalb des Fahrzeugs routet. Die Evolution der Automotive-Gateways wird sich weiter fortsetzen, um diesen architektonischen Änderungen und Her-ausforderungen gerecht zu werden und die nötigen Leistungsdaten (Bandbreite, Latenz, Rechenleistung, Sicherheit) anbieten zu können. NXP bietet hierfür Automotive-Gateways der nächsten Generation an. (na) ■

The Most Widely Adopted Auto & Mobility LiDAR Platform

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Infotainment + Connectivity Power

Spannungseinbrüche überbrückenInfotainment-Geräte in Fahrzeugen mit Start-Stopp-System sicher versorgen

Viele Automobilhersteller setzen weiterhin auf Start-Stopp-Systeme zur Redu-zierung des Kraftstoffverbrauchs. Sicherheitrelevante Fahrzeugelektronik wie auch Infotainmentsysteme dürfen jedoch auch bei extremen Einbrü-chen der Bordspannung beim Motorstart nicht ausfallen. Dieser Beitrag beschreibt eine sichere Stromversorgungslösung für Fahrzeuge, die Spannungseinbrüche bis auf 2,5 V überbrücken kann. Autor: Bruce Haug

Als DC/DC-Buck-Boost-Wandler kann der LTC7815 in Fahrzeugen mit Start-/Stopp-Automatik beim Motorstart Spannungseinbrüche bis auf 2,5 V überbrücken und elektronische Geräte an Bord sicher versorgen.• Eingang 2,5 bis 38 V• 2 Ausgänge mit max. 24 V / 10 A• 1 Ausgang mit max. 60 V / 2 A• Ruhestrom 28 µA• Takt von 300 kHz bis 2,1 MHz• Stromerfassung per DCR oder Shunt• Burst-, Continuous- oder Konstantfrequenz-Puls-Skipping-Modus

Eck-DATEN

Bei Fahrzeugen mit Start-/Stopp-System koor-diniert ein zentrales Steuergerät die Funktion und überwacht die Daten aller relevanten Sen-

soren, einschließlich des Anlassers und des Genera-tors. Falls erforderlich, startet das Steuergerät den Motor automatisch, beispielweise auch bei zu gerin-ger Batterieladung.

Wiederholte Motorstarts belasten jedoch auch die Fahrzeugbatterie, insbesondere in der kalten Jahres-zeit. Sind während der Fahrt Infotainment- oder ande-re elektronische Systeme eingeschaltet, die mindes-tens 5 V Betriebsspannung benötigen, könnte die Bordspannung im Moment eines Motorstarts auf unter 5 V abfallen, wodurch diese Systeme einen Reset durchlaufen und neu starten würden. Das ist natürlich nicht akzeptabel.

Einbrüche bis 2,5 V überbrückenZur Verbesserung dieser Problematik hat Analog Devices einen speziellen DC/DC-Wandler vorgestellt. Der LTC7815 von Linear kombiniert einen Boost- und zwei Step-down-Wandler in einem einzigen Gehäu-se. Der synchrone Boost-Wandler speist als Ladereg-ler die beiden nachgeschalteten synchronen Abwärts-wandler und versorgt die Verbraucher sicher auch bei Unterspannung des Bordnetzes bis auf 2,5 V. Ist die Eingangsspannung höher ist als die programmierte Ladeausgangsspannung, läuft der Boost-Wandler mit

100 % Einschaltdauer und leitet die Eingangsspan-nung direkt an die Abwärtswandler weiter, was Leis-tungsverluste minimiert.

Bei Bordspannungen unter 10 V liefert der Boost-Wandler des LTC7815 10 V an die Abwärtswandler, welche bei 5 Volt 7 Ampere und bei 3,3 Volt 10 Ampere leisten können (Bild 1). Der Synchron-Boost-Wandler kann Ausgangsspannungen bis zu 60 V erzeugen und liefert als dritter Versorgungsausgang weitere 2 A. LTC7815 läuft bei Eingangsspannungen von 4,5 bis 38 V an und arbeitet nach seinem Start bis herab auf 2,5 V. Er hält den Regelbetrieb bis zu einer Eingangs-spannung von 28 V aufrecht und überspringt einzel-ne Schaltzyklen oberhalb davon (Skipping-Mode).

Kleine Bauteile und geringe EmissionDie beiden Abwärtswandler sind auf Ausgangsspan-nungen von 0,8 bis 24 V einstellbar, wobei das gesam-te System einen Wirkungsgrad von bis zu 95 % erreicht. Minimale Einschaltzeiten von 45 ns ermög-lichen hohe Abwärtswandlungsraten bei einer Schalt-frequenz von 2,1 MHz. Dies vermeidet Störungen in kritischen Rundfunkfrequenzbändern wie Mittelwel-le (AM-Radio). Zudem ist damit der Einsatz kleinerer externer Beschaltungsbauteile möglich.

Der LTC7815 lässt sich für den Burst-Betrieb kon-figurieren. Er reduziert den Ruhestrom auf 28 μA pro Kanal (38 μA, wenn alle drei Kanäle eingeschaltet sind) und regelt gleichzeitigt die Ausgangsspannung im Leerlauf – eine nützliche Funktion zur Erhaltung der Akkulaufzeit in ständig laufenden Systemen.

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Integrierte 1,1-Ω-N-Kanal-MOSFETs bilden leis-tungsfähige Gate-Treiber, welche Schaltverluste mini-mieren und einen Ausgangsstrom von mehr als 10 Ampere pro Kanal liefern, der nur durch externe Kom-ponenten begrenzt ist. Der Ausgangsstrom für jeden Wandler lässt sich per Überwachung des Spannungs-abfalls über dem jeweiligen Induktor (DCR) oder durch Verwendung eines separaten Fühlerwiderstan-des (Shunt) erfassen. Im Konstantfrequenz-Modus ist die Schaltfrequenz des LTC7815 im Bereich von 320 kHz bis 2,25 MHz einstellbar, alternativ lässt er sich durch einem externen Takt synchronisieren.

Verlängerung der BatterielaufzeitenJedes batteriebetriebene System, das an einer ständig aktiven Stromversorgung betrieben wird, muss Bat-terieenergie einsparen, während der Rest des Systems ausgeschaltet ist. In diesem Sleep-, Standby- oder

Idle-Modus dürfen die Systeme nur einen sehr nied-rigen Ruhestrom aufnehmen. Das ist zur Schonung der Batterieenergie besonders wichtig in Automobil-anwendungen, die über mehrere elektrische Systeme wie Telematik, CD-/DVD-Player, Remote Keyless Entry und über mehrere ständig aktive Versorgungs-busse verfügen. Die gesamte Stromaufnahme dieser Systeme im Standby-Modus muss so gering wie mög-lich sein. Da Automobile für ihren Betrieb immer mehr von elektronischen Systemen abhängen, nimmt der Zwang zur Energieeinsparung weiter zu.

Der LTC7815 verbraucht im Schlafmodus bei ein-geschaltetem Boost-Wandler und einem der aktiven Buck-Wandler nur 28 μA. Mit allen drei Kanälen im Ruhemodus verbraucht der LTC7815 nur 20 μA, was die Laufzeit der Autobatterie im Ruhezustand deutlich verlängert. Dies geschieht durch die Konfiguration des ICs für den hocheffizienten Burst-Modus, bei dem

Bild 1: Der LTC7815 bietet bei Start-/Stopp-Applikation drei konfigurierbare Ausgangsspannun-gen und taktet mit bis zu 2,1 MHz.

Bild 2: Der Betriebs-spannungsverlauf für das IC LTC7815 im Burst Mode.

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AutorBruce HaugProduct Marketing Engineer bei Analog Devices


der DC/DC-Schaltregler mit kurzen Strombursts den Ausgangskondensator lädt, gefolgt von einer längeren Aus-Phase, in welcher der Kondensator Strom an die Verbraucher liefert. Das Diagramm in Bild 2 zeigt den entsprechenden zeitlichen Signalverlauf.

Im Ruhemodus ist ein Großteil der internen Schal-tungsteile ausgeschaltet, mit Ausnahme des kritischen Schaltkreises, der für eine schnelle Reaktion erfor-derlich ist. Wenn die Ausgangsspannung weiter absinkt, wird das Schlafsignal aktiviert und der Con-troller läuft wieder im normalen Burst-Modus durch Einschalten des oberen externen MOSFETs. Alterna-tiv arbeitet der Baustein im erzwungenen Continuous-mode- oder Konstantfrequenz-Puls-Skipping-Modus bei geringen Lastströmen. Beide Betriebsarten sind einfach konfigurierbar und haben einen höheren Ruhestrom.

Effizienz und RegelungsfunktionenDer Wirkungsgrad für den 5-V-Ausgang aus Bild 1 beträgt etwa 90 %, wie in Bild 3 zu sehen ist. Ein um 3 % bis 4 % höherer Wirkungsgrad ist möglich durch Vermindern der Betriebsfrequenz von 2,1 MHz auf 300 kHz.

Die Wahl zwischen den beiden Strommessverfah-ren DCR oder Shunt ist weitgehend ein Kompromiss zwischen Kosten, Verlustleistung und Genauigkeit. DCR-Sensorik wird immer beliebter, weil sie teure Strommesswiderstände einspart und energieeffizi-enter ist, insbesondere bei Hochstromanwendungen. Der Einsatz eines Mess-Shunts ist jedoch genauer.

On-Board-Komparatoren überwachen die Buck-Ausgangsspannungen und melden eine Überspan-nung, wenn der Ausgang mehr als 10 % seines Nenn-wertes erreicht. Bei Erkennung dieses Zustands wird der obere MOSFET ausgeschaltet und der untere MOSFET eingeschaltet, bis der Überspannungszu-stand nicht mehr auftritt. Der untere MOSFET bleibt solange der Überspannungszustand anhält dauerhaft eingeschaltet. Sinkt die Ausgangsspannung wieder auf einen sicheren Wert, setzt automatisch wieder der Normalbetrieb ein.

Schutz vor ÜbertemperaturBei höheren Temperaturen oder in Fällen, in denen die interne Verlustleistung zu einer übermäßigen Eigenerwärmung des Chips führt, schaltet die Über-temperatur-Abschaltung den LTC7815 ab. Wenn die Sperrschichttemperatur etwa 170 °C überschreitet, deaktiviert die Übertemperaturschaltung den On-Board-Bias-LDO, wodurch die Bias-Versorgung auf 0 V sinkt und der gesamte LTC7815 ordnungsgemäß abgeschaltet wird. Sobald die Sperrschichttemperatur wieder auf etwa 155 °C sinkt, geht der LDO wieder in Betrieb.

Für den schnellen Einstieg in das System steht Ent-wicklern zu Evaluierungszwecken ein LTC7815-Demo-Board mit den Kantenlängen von 48 mm × 46 mm zur Verfügung (Bild 4).

ZusammenfassungStart-/Stopp-Systeme in Automobilen verringern im Stadtverkehr den Kraftstoffverbrauch. Infotainment- und Navigationssysteme des Fahrzeugs, die mindes-tens 5 V Betriebsspannung benötigen, erfordern zur Vermeidung eines Resets eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, auch wenn die Bordspannung bei einem Motorstart bis auf 2,5 V einbricht. Der LTC7815 erhöht seine Ausgangsspannungen auf ein sicheres Betriebsniveau und eignet sich damit ideal für die Stromversorgung vieler elektronischer Geräte in Fahr-zeugen mit Start-/Stopp-System. (jwa)� n

Bild 3: Bei Lastströmen von mehr als 10 mA erreicht der LTC7815 Wirkungsgrade um 90 % und mehr.

Bild 4: Das Demo-Board beeinhaltet auf der Oberseite Leis-tungbauelemente (links) – der Regler benötigt mit Periphe-riebeschaltung auf der Unterseite (rechts) nur etwa 1/8 der Fläche.

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we are

Infotainment . Stromversorgungen . Internet der Dinge . Fertigungssteuerung . Baugruppenfertigung . Mul-timedia . Elektromechanik . Lichttechnik + LED . Engineering . Test + Qualität . Halbleiter . Laserbearbei-tung . Programmierbare Logik . Distribution . Steuerungen . Kabelbearbeitung . Safety & Security . Ana-log-/Mixed-Signal-ICs . Bildverarbeitung . Messtechnik + Sensorik . Antriebstechnik . Conformal Coating . Leistungselektronik . Embedded-Systeme . Kommunikation . Leiterplattenfertigung . Fahrerassistenz . Wireless ICs . EMV . Fernwartung . Mikromontage . Alternative Antriebe . Aktoren . Industrie-PC . Power . Schablonendrucker . Bussysteme/Protokolle . Digitale Marktübersichten . Steuerungen . HF-/Mikrowellen-technik . Fertigungssteuerung . Rework & Repair . Tools . Entwicklungssysteme . Human Machine Inter-face . Bauteilelagerung . Ethernet . Display-Technik . Quarze/Oszillatoren . Car-to-X . Wärmemanagement . Infotainment . Stromversorgungen . Internet der Dinge . Fertigungssteuerung . Baugruppenfertigung . Multimedia . Elektromechanik . Lichttechnik + LED . Engineering . Test + Qualität . Halbleiter . Laserbe-arbeitung . Programmierbare Logik . Distribution . Steuerungen . Kabelbearbeitung . Safety & Security . Analog-/Mixed-Signal-ICs . Bildverarbeitung . Messtechnik + Sensorik . Antriebstechnik . Conformal Coa-ting . Leistungselektronik . Embedded-Systeme . Kommunikation . Leiterplattenfertigung . Fahrerassistenz . Wireless ICs . EMV . Fernwartung . Mikromontage . Alternative Antriebe . Aktoren . Industrie-PC . Power . Schablonendrucker . Bussysteme/Protokolle . Digitale Marktübersichten . Steuerungen . HF-/Mikrowellen-technik . Fertigungssteuerung . Rework & Repair . Tools . Entwicklungssysteme . Human Machine Inter-face . Bauteilelagerung . Ethernet . Display-Technik . Quarze/Oszillatoren . Car-to-X . Wärmemanagement

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Infotainment + Connectivity Displays


Mehr als eine Sache der AnsichtDisplay-Optimierung für ein einheitliches Erscheinungsbild

Die Bedeutung von Displays nimmt wegen ihres Einflusses auf die Wahrnehmung des Fahrzeuginneren (Design und Ergonomie) immer weiter zu. Ihre Zahl steigt, ihre Größe nimmt zu und die Auflösungen wer-den höher. Mit der Evolution der Fahrerassistenz hin zum automatisierten und autonomen Fahren neh-men die Anwendungsfälle von Display noch weiter zu. Autoren: Kai Hohmann, Dr. Markus Weber, Torsten Lahr

Schwarzhomogenität deutlicher sichtbar. Technische Trends wie schmalere Ränder mit weniger als 5 mm Breite machen beispiels-weise Kantenlichteffekte auffälliger.

Sensible WahrnehmungZudem sind Displays noch eingebettet in ein optisches Gesamt-system, zu dem auch beleuchtete Schalter und Taster sowie

Wegen der Toleranzketten bei Automobildisplays sowie den fertig montierten Geräten ist es zur Harmonisierung verschiedener Anzeige-elemente empfehlenswert, den Weißort und die RGB-Farbwerte für jedes einzelne Display am Bandende zu korrigieren. Im Beitrag be-schreibt Continental die dabei zum Einsatz kommenden Algorithmen, die bei Bedarf im Zuge einer Hundertprozent-Prüfung sowohl den Weißwert als auch die dominanten Wellenlängen bei RGB korrigieren. Mit einem neuen Messverfahren wird außerdem der Einfluss mechani-scher Belastungen auf die Schwarzhomogenität untersucht, um einer Mura-Bildung entgegenzuwirken.

Eck-DATEN

Mit ihrer wachsenden Größe und Anzahl im Fahrzeug rücken einzelne Displays tendenziell immer dichter aneinander heran. Dabei können auch Displays mit

unterschiedlichen Technologien (etwa mit oder ohne berüh-rungssensitiver Oberfläche) direkt nebeneinanderliegen.

Trends wie der Ersatz von Außenrückspiegeln durch aerody-namisch günstigere Kameras und die Darstellung der „Spiege-linhalte“ auf Displays im Innenraum können in künftigen voll-digitalen Cockpits durchaus dazu führen, dass der Fahrer und der Beifahrer vier bis sechs Displays mehr oder weniger gleich-zeitig im Blick haben. Manche dieser Displays liegen inzwischen auch unter dreidimensional geformten, gebondeten Oberflächen. Zusätzlich werden immer mehr Displays nicht von einer Hutze geschützt (anders als beispielsweise das Kombi-Instrument), womit die Dynamik der Umgebungslichtverhältnisse an Einfluss gewinnt. Hohe Kontraste und hohe Leuchtstärken sind unter diesen Einsatzbedingungen wichtig, um ein Überstrahlen des Displays durch helles Licht zu vermeiden. Gerade hohe Kontras-te von >1000:1 machen jedoch auch etwaige Toleranzen bei der

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AUTOMOBIL ELEKTRONIK 01-02 / 2019 27



möglicherweise ein Ambient Lighting gehören, deren Anmutung ebenfalls zu harmonisieren ist, um einen „Farbkasten“ zu ver-meiden. Das Auge des Fahrers und der Passagiere ist in diesem Punkt erfahrungsgemäß sensibel: So nimmt der Nutzer gerade im Weißbereich schon kleine Abweichungen zwischen einzelnen Displays, aber auch Fehler in der Schwarzhomogenität vor allem im Nachtdesign, als störend wahr. Bei Weißunterschieden gilt: Erst bei Abweichungen von weniger als 60 Kelvin Farbtempe-ratur ist das menschliche Auge nicht mehr in der Lage, die Unterschiede aufzulösen. Bei Berücksichtigung der – trotz aller großen Optimierungserfolge seitens der Displayhersteller – unverändert hohen Toleranzbänder sogar innerhalb eines ein-zigen Displaymodels, so wird klar: Die Kundenanforderungen bei Displays liegen permanent an der Grenze des Machbaren mit Zielvorgaben, die teilweise jenseits der aktuellen Techno-logiefähigkeiten festgelegt sind.

Die Liste der Anforderungen an einen Systemintegrator ist folglich lang, denn typischerweise stammen die Displays im Cockpit eines Fahrzeugmodells von unterschiedlichen Liefe-ranten, was die mögliche Streubreite bei Weiß, Farbe und Schwarz noch vergrößert. Das Technologieunternehmen Con-tinental als automobiler Displayeinkäufer und -integrator hat deshalb umfangreiche Mess- und Kalibrierverfahren etabliert, mit denen sich die fertigungsbedingte Streuung bei Displays sehr sorgfältig durch automatisierte Kalibration in einer 100-Pro-zent Einzelprüfung sicherstellen lässt. Ziel ist es immer, die Streuung bei Weiß und Farbe auf Zielwerte zu justieren. Dane-ben gilt es eine gute Schwarzhomogenität zu erreichen, wobei auch der Einfluss zu berücksichtigen ist, den der Einbau des Displays in das Gerät ausübt.

WeißabgleichStatistische Werte aus der Messung von über 100.000 Displays zeigen, wie deutlich der Weißwert streuen kann (Bild 1). Bei der Messung wird der Weißwert aus Fahrersicht jeweils in senkrech-ter Aufsicht (Kombi-Instrument) oder mit einem Blickwinkel von 30° seitlich bestimmt (Mittelkonsolen-Display). Die x/y-Farbko-ordinaten und Leuchtdichten für Rot, Grün und Blau (RGB) und Schwarz werden für jedes Display bestimmt. Ausgehend von diesen Messwerten errechnet ein Algorithmus die nötigen Kor-rekturfaktoren für den Weißpunkt und die dominanten Wellen-längen der Farbanteile (Gewichtung der RGB-Pixel). Eine Kor-rektur der Leuchtdichte verschiebt den Weißwert und die damit verbundenen Farbwerte in die gewünschte Zone. Bild 2 zeigt ein CIE-Schaubild, um das Prinzip zu verdeutlichen.

Bei dieser Kalibrierung auf den Zielwert für Weiß werden Ver-luste bei Kontrast und Leuchtdichte von 10-30 % im Interesse einer harmonisierten Darstellung in Kauf genommen. Daher ist die Leuchtdichte des Displays von Anfang an so zu spezifizieren, dass sich dank eines entsprechenden Vorhaltes auch nach der Weißpunktkorrektur noch die Zielvorgaben bei Kontrast und Leuchtintensität erreichen lassen. Für den Displayhersteller bedeutet das, den Weißort konstruktionsbedingt möglichst dicht

Bild 3: CIE-1931-Schaubild mit den Farbräumen zweier Displays und den korrigierten Zielwerten für RGB.

Bild 2: Darstel-lung des gemes-senen Farbortes Weiß und der Anwendung des errechneten Korrekturfak-tors in einem CIE-1931-Schau-bild.

Bild 1: Die Streuung des Weißwertes bei 100.000 gemessenen Displays be-kräftigt die Bedeutung der Kalibrierung des Farbortes Weiß; blau: initialer Weißort, rot: Weißort nach Kalibrierung.

VariableWhite y befor Calibration * Write x before CalibrationWhite y after cal with offset * White x after cal with offset

Scatterplot of White y befo vs White x befo; White y afte vs White x a


28 AUTOMOBIL ELEKTRONIK 01-02 / 2019



an den Zielfarbort zu bringen, um die Verluste in Grenzen zu halten. Trotzdem ist bei jedem einzelnen Display vom System-integrator eine Messung und Korrektur der Restabweichung notwendig. Nach der Korrektur liegt der Weißwert aller Displays präzise innerhalb des vorgegebenen Toleranzfensters von bei-spielsweise ±0,005 Punkten im CIE-Farbschema und damit unter-halb der Wahrnehmungsschwelle des menschlichen Auges. Die Messung erfolgt am Bandende, weil nur so alle Einflussfaktoren (wie zum Beispiel Frontglas, Touch-Komponenten, optisches Bonding) des Systemverbaus mitberücksichtigt werden können.

Für den Weißabgleich erfolgt die Messung des Farborts Weiß sowohl im kalten Zustand als auch im aufgeheizten Zustand mit zum Beispiel 55 °C Displaytemperatur, wie sie im Fahrzeug beispielsweise in der Regel nach 30 bis 60 Minuten erreicht wird. Bei dieser Auf-heizung verschiebt sich der Farbort erfahrungs-gemäß, und der Korrekturfaktor wird deshalb für die Zieltemperatur errechnet.

Damit ist sichergestellt, dass alle Displays auch nach Erreichen dieser Zieltemperatur har-monisch wahrgenommen werden. Da die Auf-heizkurve bei allen Displays eines Typs wegen des gleichförmi-gen LED-Verhaltens ähnlich verläuft, treten hier über die Zeit keine nennenswerten Streuungen auf.

FarbabgleichDas Vorgehen bei der Kalibrierung der Farben ist prinzipiell eine Erweiterung des Weißabgleiches, technisch jedoch aufwendiger. Bei jedem Display werden für die drei Primärfarben die tatsäch-lichen Farbkoordinaten erfasst und Korrekturwerte mit dem entsprechenden Algorithmus ermittelt.

Zur Darstellung von Bildinhalten mit kalibrierter Farbgebung erfolgt im Betrieb dann ständig die Korrektur der Farbwerte sämtlicher Pixel, was mit einer Taktfrequenz von weit über 100 MHz geschehen kann. Bild 3 zeigt die dreieckigen Farbräu-me zweier unterschiedlicher Displays und die (als gelbe Punkte dargestellten) RGB-Zielwerte, wie sie durch die Kalibrierung und Korrektur erreichbar sind. In der Langversion dieses Beitrags auf

all-electronics.de unter Info-Direkt 803ael0219 finden Sie kon-krete Beispiele für die Wirkung der Korrektur auf die Farbtem-peratur, Leuchtdichte und Sättigung. Bild 4 zeigt die Verteilung der Messwerte der dominanten Wellenlänge vor und nach der Kalibrierung für die rote Farbkomponente.

Schwarzhomogenität im Systemverbau sicherstellenEs ist unverändert eine Herausforderung, bei einem hinter-leuchteten LCD-Display eine gleichmäßig schwarze Fläche zu erzielen. Dies gilt insbesondere für die In-Plane-Switching-Technologie (IPS), die wegen ihrer hervorragenden Blickwin-kelstabilität in den letzten Jahren zunehmend in Automotive-

Anwendungen zum Einsatz kommt. Schon bei kleinen Toleranzen beziehungsweise Abwei-chungen vom Idealzustand können ungleich-mäßig helle und dunkle Bereiche im Display entstehen (Bild 5).

Dieses als „Mura“ oder „Clouding“ bekann-te Phänomen wird durch Doppelbrechungsef-fekte im Schichtaufbau, insbesondere im Flüs-sigkristall und den beiden Gläsern, verursacht.

Größter Einflussfaktor neben Materialtoleranzen sind mechani-sche Spannungen, die beim Einbau in das Gerät entstehen.

Die Produktarchitektur eines Displays spielt dabei eine gro-ße Rolle. Die Einflussfaktoren und Toleranzen im Systemverbau sind so vielfältig, dass deren Auswirkungen eine Herausforde-rung darstellen. Wegen der zahlreichen Einflussfaktoren auf die Schwarzhomogenität kann es im Einzelfall sogar vorkom-men, dass ein für sich schlechter gemessenes Display im Sys-temverbau befriedigendere Ergebnisse bei der Schwarzhomo-genität liefert als ein Display mit besseren Messergebnissen.

Um insbesondere die Wirkung von Spannungen, die aus dem Zusammenbau resultieren, einschätzen zu können, hat Conti-nental einen Messaufbau entwickelt, der das eingespannte Display um definierte Weglängen verdreht und damit verur-sachte Schwarz-Inhomogenitäten misst. Auf diese Weise lässt sich abschätzen, inwieweit das Panel beim Zusammenbau mit Druck beaufschlagt oder verdreht werden darf, um noch in der

Bild 4: Die dominante Wellenlänge von Rot vor und nach Kalibrierung.

Mean 620,4StDev 0,3514N 67927

Mean 623,1StDev 0,09038N 67927

Schwarz

ist bei LCD-Dis-plays eine Her-ausforderung

Der Name Microchip und das Microchip-Logo sind eingetragene Warenzeichen der Microchip Technology Incorporated in den USA und in anderen Ländern. Alle anderen Marken sind im Besitz der jeweiligen Eigentümer. © 2019 Microchip Technology Inc. Alle Rechte vorbehalten. MEC2257Ger01/19

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Die Automobilelektronik entwickelt sich rasant weiter. Neue Funktionen wie autonomes Fahren, ADAS und fahrzeuginternes Ethernet erfordern äußerst zuverlässige Takt-ICs mit robuster Leistungsfähigkeit und hoher Stabilität in rauen Umgebungen. Demnächst finden sich in jedem neuen Fahrzeug über 100 Takt-ICs. Microchip bietet die zuverlässigsten und robustesten Taktgeber und Oszillatoren, da die branchenführende MEMS-Technologie sowie die fortschrittlichen PLL-Design- und Halbleitergehäuse-Techniken von Microchip zum Einsatz kommen.

• AEC-Q100-qualifiziert, 10-mal weniger DPPM als bei Quarzoszillatoren• Breiter Betriebstemperaturbereich: -40 bis 125 °C, erfüllt Automotive Grade 1• 500-mal stoßfester und 5-mal vibrationsfester als Quarzoszillatoren• Kleinste Baugröße: 1,6 mm x 1,2 mm, spart 50% Platz auf der Leiterplatte• Mehrere Ausgänge ersetzen bis zu vier Quarze/Oszillatoren




Spezifikation zu liegen. Auch bei dieser Messung ist die Wirkung der Aufheizung im späteren Gerät zu berücksichtigen, da Aus-dehnungseffekte zu höheren mechanischen Spannungen füh-ren können. Der Einbau im Gerät orientiert sich dann an der gemessenen Modulempfindlichkeit. Die mechanische Archi-tektur des Gerätes wird so ausgelegt, dass möglichst wenig Torsionskräfte wirken. Neben der Verformung beim Einbau gilt

es allerdings, auch die Handhabung und den Transport zu beachten. Parallel zur Messung der einzelnen Displaymodelle ist es unerlässlich, in enger Kooperation mit dem Display-Lie-feranten die eigentlichen Ursachen für die Streuung bei der Schwarzhomogenität zu beseitigen. Das tiefere Verständnis der Toleranzketten, wie es durch das beschriebene Design-of-Expe-riment entsteht, ist dabei sehr hilfreich. Die Langversion dieses Beitrags mit mehr Informationen zu den Ergebnissen der Mes-sungen finden Sie auf all-electronics.de unter der Info-Direkt-Nummer 803ael0219. (na) ■

AutorenKai HohmannPrincipal Expert Automotive Displays bei Continental

Dr. Markus WeberSenior Expert Display Technologies bei Continental

Torsten LahrSenior Expert Display Electronics and Image Enhancement bei Continental

Bild 5: Beispiel für ungleichmäßig geformte Bereiche mit unterschiedlicher Leuchtdichte im schwarzen Bild (hier in Falschfarben dargestellt).

Der Name Microchip und das Microchip-Logo sind eingetragene Warenzeichen der Microchip Technology Incorporated in den USA und in anderen Ländern. Alle anderen Marken sind im Besitz der jeweiligen Eigentümer. © 2019 Microchip Technology Inc. Alle Rechte vorbehalten. MEC2257Ger01/19

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Infotainment + Connectivity CV2x-WLANp

Funktionsentwicklung über das fahrzeugeigene Bordnetzes hinausV2X-Anwendungen per Simulation in flexibler Testumgebung absichern

Die V2X-Kommunikation bringt vielfältige unkalkulierbare Eingangssignale ins ursprünglich für sich abge-schlossene Fahrzeugsystem. Eine durchdachte V2X-Softwarearchitektur wie auch flexible Testlösungen helfen dem Entwickler die funktionalen Aspekte im Fokus zu behalten und sich nicht in unzähligen fortlaufend wan-delnden Standards zu verlieren. Wie ist dabei die aktuelle Situation und mit welcher Testumgebung lassen sich V2X-Nachrichten erzeugen? Autor: Manfred Miller

so eindeutig definiert wie bisher. Aus Sicht des bordeigenen Sen-sornetzes handelt es sich bei der V2X-Kommunikation lediglich um einen weiteren Sensor, der Daten für die verarbeitenden Steuergeräte liefert. Zumindest gilt dies beim Empfang von V2X-Nachrichten. Unter diesem Aspekt betrachtet, ändert sich bezüg-lich der Vorgehensweise für den Entwickler zunächst nichts. Es gibt im Vergleich zum herkömmlichen, in sich abgeschlossenen Bordnetz, jedoch mehrere ganz entscheidende Unterschiede:

• Die Anzahl der Ursprungsdatenquellen (sprich: V2X-Sender) ist variabel

• Die Art der Datenquellen kann unterschiedlich sein: andere Fahrzeuge oder Infrastrukturkomponenten

• Unterschiedliche Zielmärkte mit verschiedenen V2X Standards

• Konkurrierende oder sich ergänzende Funktechnologien (ITS-G5, LTE-V, 5G)

Die oben genannten Unterschiede haben einen wesentlichen Einfluss auf die Funktionsentwicklung, da der Entwicklungs-kontext eben nicht mehr klar abgegrenzt werden kann. Dieser Umstand wird insbesondere beim Testen der Funktionen sichtbar. Am Beispiel einer Warnfunktion für ein im Einsatz befindliches Sonderfahrzeug wird dies schnell deutlich. In einem großen Ad-hoc-Netzwerk mit beliebig vielen Teilnehmern muss durch die entsprechende V2X-Anwendung auf Basis der V2X-Nachrichten analysiert werden, ob das eigene Fahrzeug von der Einsatzfahrt beeinflusst wird und ob möglicherweise weitere Maßnahmen

Lag der Fokus bei der V2X-Anwendungsentwicklung in der Vergangenheit ausschließlich auf den Gegebenheiten im fahrzeugeigenen Bordnetz, kommen mit der V2X-Kom-

munikation auch solche funktionalen Komponenten hinzu, auf die der Entwickler der Funktionen keinen Einfluss hat. Dabei gilt die V2X-Kommunikation als eine der Schlüsseltechnologien – wenn nicht gar als Voraussetzung – für die Autonomiestufen 4 und 5 autonom fahrender Fahrzeuge. Kooperative Systeme wie etwa Platooning oder die Kooperation zwischen autonom fah-renden Fahrzeugen ist ohne V2X kaum denkbar.

Heutige Bordnetze bestehen aus einer Vielzahl von Sensoren und den dazugehörigen Steuergeräten, welche die Daten verarbeiten. Die Entwicklung von funktionalen Softwarekomponenten, die auf diese Sensordaten zurückgreifen, war somit in einem in sich abge-schlossenen System möglich. Das bedeutet, dass die Systemgrenzen des Bordnetzes klar definiert waren und sich der Entwicklungsin-genieur in einer ihm bekannten Umgebung bewegen konnte. SiL- und Hil-Systeme mit entsprechenden Restbussimulationen bis hin zu Brettaufbauten mit realen Steuergeräten oder Vehicle-in-the-Loop-Umgebungen gehören heute zum Standardrepertoire bei der Funktionsentwicklung und den funktionalen Tests im Labor.

Weiche Systemgrenzen und agile StandardsDie Systemgrenzen, die der Ingenieur bei der Entwicklung von V2X-Funktionen zu berücksichtigen hat, sind dagegen nicht mehr

Mit dem Aufkommen der V2X-Kommu-nikation, die auch für autonomes Fah-ren unverzichtbar ist, werden die Test-bedingungen komplexer. Über die Rest-bussimulation fürs fahrzeugeigene Bordnetz hinaus muss eine umfangrei-che Restverkehrssimulation hinzukom-men und ins Fahrzeug eingehende Nachrichten auf der Luftschnittstelle re-alitätsnah abbilden. Die Testumgebung Wavebee von Nordsys unterstützt den Funktionsentwickler und erzeugt syn-thetische, aber immer valide V2X-Nach-richten für Tests im Labor und auf der Versuchsstrecke.

Eck-DATEN

Von Mobilitätskonzept bis Machine-LearningIntelligente Lösungen für die digitale Mobilität der Zukunft

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Zum Testen seiner V2X-Anwen-dung in solch einer Kreuzungs-situation fehlen dem Entwickler die erforderlichen Infrastruktur-komponenten sowie andere Ver-kehrsteilnehmer. Smarte Test-systeme mit simulierten V2X- Daten helfen ihm bei Labortests genauso wie bei Tests auf einem Prüfgelände. Bild: Nordsys

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Infotainment + Connectivity CV2x-WLANp

nötig sind. Platziert man dieses Szenario auf eine mehrspurige Kreuzung in Kombination mit den V2X-Nachrichten der Infra-struktur und anderen Fahrzeugen, benötigt der Entwickler Ver-fahren für komplexe Umgebungstests, bei denen das eigene Fahr-zeug nur eine der vielen Komponenten dieses Netzwerks darstellt.

V2X-Nachrichten auf der Luftschnittstelle simulierenDas beschriebene Szenario erfordert für funktionale Test eine andere Vorgehensweise, als dies bei herkömmlichen, in sich abge-schlossenen Bordnetzen der Fall war: Bestandteil des Testszena-rios ist dann nicht mehr die Restbussimulation wie im fahrzeug-eignen Bordnetz, sondern es ist vielmehr eine Restverkehrssimu-lation erforderlich, die zumindest die Nachrichten auf der Luft-schnittstelle möglichst realitätsnah abbildet. Eine nähergehende Betrachtung des umgebenden Verkehrs ist meist nicht nötig, denn letztlich sind nur die ausgesendeten Nachrichten für den Test entscheidend. Idealerweise können Testsysteme über die verschie-denen Testzyklen hinweg (SiL, HiL, gegebenenfalls ViL und Real-fahrt) identische und reproduzierbare Testszenarien oder Test-Cases generieren. Eine solche Testumgebung steht mit den WaveBEE-Testlösungen bereits zur Verfügung. Der Fokus liegt hierbei auf der Erzeugung von synthetischen, aber immer validen V2X-Nachrichten für Tests im Labor und auf der Versuchsstrecke.

Eine Besonderheit des Systems ist die Möglichkeit, auch eine große Anzahl von Fahrzeugen oder Infrastrukturknoten simu-

lativ abbilden zu können, ohne dass hierfür für jedes Fahrzeug ein separates V2X-Modem installiert sein muss. Die Testszena-rien oder Test-Cases sind zu jeder Zeit exakt reproduzierbar, unabhängig in welcher Testumgebung sie ausgeführt werden. Somit sind vom SiL-Test, über den HiL-Test bis hin zur Realfahrt die Testbedingungen aus der Restverkehrssimulation identisch. Mit derartigen Testlösungen lassen sich die Systemgrenzen für die Tests um beliebige Teilnehmer erweitern, ohne das generel-le Test-Setup verändern zu müssen. Mehr Teilnehmer im V2X-Netz oder neue Teilnehmer werden einfach per Mausklick erzeugt und die Software sorgt dafür, dass diese virtuellen V2X-Stationen auch real senden können.

Wie sich die V2X-Kommunikation standardisieren lässt, wel-che Architektur sich dabei anbietet und was es alles zu beachten gibt, das erfahren Sie im zweiten Teil des Beitrags in einer der nächsten Ausgaben oder schon jetzt per infoDIREKT. (jwa) ■

AutorManfred MillerGeschäftsführender Gesellschafter und Gründer von Nordsys


Von Mobilitätskonzept bis Machine-LearningIntelligente Lösungen für die digitale Mobilität der Zukunft

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Special-Interest-Group (SIG) ist ein Zusammenschluss von bekannten Marken wie BMW , Broadcom , Harman , Hyundai und NXP , die gemeinsam das Ziel verfolgen, Ethernet-basierte Kom-munikation als Grundlage für die Automobilnetzwerke der Zukunft zu etablieren und die Implementierung der von IEEE herausgege-benen Standards für Automobile voranzutreiben.

Aufgrund der Gegebenheiten des Anwendungsbereichs müssen bei der Entwicklung von Automotive-Ethernet Faktoren Berück-sichtigung finden, die bei herkömmlicher Ethernet-Technologie keine Rolle spielen. Die Übertragung erfolgt über ein einzelnes nicht

Seit einiger Zeit steigt der Bandbreitenbedarf von Netzwerkin-frastrukturen in Fahrzeugen enorm an, da die neuen daten-intensiven Funktionen zusätzliche Unterstützungen benöti-

gen, an denen die Automobilingenieure derzeit arbeiten. Die groß-flächigere Implementierung von Technologie für Fahrerassistenz-systeme (Advanced-Driver-Assistance-System, ADAS) macht die Erfassung und Verarbeitung größerer Datenmengen unerlässlich. Durch den derzeit aufkommenden Trend des autonomen Fahrens sind im Laufe des nächsten Jahrzehnts aber wohl noch weitaus grö-ßere Dimensionen beim Datenaufkommen zu erwarten.

Altbewährte Protokolle wie Local-Interconnect-Network (LIN) und Controller-Area-Network (CAN) sind noch weit verbreitet, jedoch zeigt sich, dass sie allmählich an ihre betrieblichen Gren-zen stoßen. Bandbreitenintensivere Protokolle wie Media-Orien-ted-Systems-Transport (Most) und Flexray, die ursprünglich als Ergänzung gedacht waren, konnten nicht wie erhofft Fuß fassen.

Gleichzeitig versuchen Automobilhersteller und ihre Tier-1-Lie-feranten, sich von der bisher erforderlichen Vielzahl verschiedener Busse zu lösen und ein homogeneres Netzwerk zu realisieren, das sowohl schnellere Datenübertragungsraten als auch eine gerin-gere Latenz unterstützt. Dadurch soll es außerdem zu einer Ver-ringerung des Verkabelungsaufwandes kommen, was wiederum Einsparungen bei Stücklistenkosten und beim Treibstoffverbrauch ermöglicht (schließlich führt eine geringere Anzahl an Kabeln auch zu einem geringeren Gesamtgewicht des Autos). Nicht zuletzt muss das Netzwerk ein hohes Maß an operationeller Sicherheit bieten, um potenziellen Cyberangriffen vorzubeugen, die in Zukunft eine wachsende Bedrohung darstellen könnten.

Die Vorteile von EthernetBei den Netzwerkinfrastrukturen in Fahrzeugen der nächsten Generation hat die Automobilindustrie Ethernet als vielverspre-chenden Kandidaten für die Erfüllung künftiger Datenübertra-gungsanforderungen ausgelotet. Dieses seit langem bestehende Kommunikationsprotokoll, das bisher vor allem im Geschäfts- und Industriekontext Anwendung findet, zeichnet sich durch einen hohen Wiederverwendungsfaktor in Bezug auf Komponenten, Software und Tools aus. Die One-Pair-Ethernet (Open) Alliance-

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Automotive-Ethernet nimmt Fahrt aufSteigenden Bandbreitenbedarf von Netzwerkinfrastrukturen bewältigen

In aktuellen Autos sind rund 100 verschiedene elektronische Steuergeräte verbaut. Derzeit kommunizieren sie über mehrere Busse miteinander. Da Fahrzeugsysteme zunehmend höhere Leistungsanforderungen stellen und schnelle Reaktionsfähigkeit voraussetzen, ist in den kommenden Jahren mit umfangreichen Änderungen im Bereich der Netzwerkprotokolle zu rechnen. Autor: Mark Patrick

Halbleiter Ethernet-ICs

Bild 1: Der TJA1100 von NXP ist ein Single-Port-100BASE-T1-Ethernet-PHY, der Datenübertragungen mit 100 MBit/s unterstützt.

Bild 2: Bei dem Schaltkreis DP83TC811R-Q1 von Texas Instruments handelt es sich um einen IEEE 802.3bw-konformen Automotive-Phyter-Ethernet-Physi-cal-Layer-Transceiver.

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Halbleiter Ethernet-ICs

abgeschirmtes Kabelpaar aus Kupfer (das heißt, es sind nicht wie sonst mehrere Kabelpaare nötig), was die Implementierung verein-facht und Platz spart. Zudem ist mit höheren Temperaturen, elekt-rostatischen Entladungen (ESD) und elektromagnetischen Inter-ferenzen (EMI) zu rechnen. Die verwendeten Ethernet-PHY-Tran-sceiver sind sehr harten Betriebsbedingungen ausgesetzt, müssen aber nichtsdestotrotz für eine akzeptable Bitfehlerrate (Bit-Error-Rate, BER) sorgen, um die Signalintegrität sicherzustellen.

Reagieren in EchtzeitEin weiterer wichtiger Aspekt ist der deterministische Betrieb. ADAS-Funktionen und schlussendlich das komplette autonome Fahren setzen Datenübertragungen mit geringer Latenz voraus, um in Echtzeit auf Situationen reagieren zu können, sodass es zu keiner Gefährdung des Lebens der Fahrzeuginsassen und aller anderen Verkehrsteilnehmer kommt. Die in das Netzwerk integrierten PHYs müssen auch Energiesparmodi unterstützen können. Wenn der Motor aus ist, befinden sich die ECUs und andere Hardware im Schlafmodus. Währenddessen bleiben die PHYs teilweise unter Strom und wecken das System erst bei Erkennung von Netzwerkaktivität auf. Aktuelle Ethernet-PHYs sind in hohem Maße integriert und erfordern in der Regel keine zusätzlichen Komponenten (zum Beispiel Spannungsregler), was zu einer Verbesserung der Energieverbrauchseigenschaften und Verlängerung der Batterielebensdauer führt.

Die Entwicklung des 100BASE-T1-Ethernet-Protokolls (IEEE 802.3bw) war die Antwort auf die immens ansteigenden Daten-übertragungsraten, die anfangs für die Installation von Ethernet

Autor Mark Patrick Supplier Marketing Manager bei Mouser Electronics


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in Automobilen nötig waren. Dadurch waren bis zu 100 MBit/s im Halbduplex-Betrieb mit gleichzeitig relativ geringer Latenz erreichbar, was eine effektive Steuerung der adaptiven Regelung während des Fahrens ermöglichte. Durch Anwendung des Prin-zips von Überlappung und spezielle Codierungs- und Scrambling-Systeme war nun eine Eindämmung der EMI realisierbar. Das fortschrittlichere 1000BASE-T1-Protokoll (IEEE 802.3bp) nutzt Kommunikation im Vollduplex-Modus, das Daten mit Geschwin-digkeiten von bis zu 1 Gbit/s übertragen kann. In den kommen-den Jahren werden Multi-Gigabit-Datenraten gefragt sein, und Ethernet-Standards, die diese unterstützen können, sind bereits in der Entwicklung.

Das Automotive-Ethernet-PortfolioEs gibt mittlerweile eine wachsende Auswahl an Ethernet-ICs für die Automobilindustrie, wobei NXP, Microchip und Broadcom zu denjenigen gehören, die ihre Aufnahme aktiv vorantreiben und einen großen Beitrag zum laufenden Standardisierungsprozess leisten. Der TJA1100 von NXP (Bild 1) ist ein Single-Port-100BASE-T1-Ethernet-PHY, der Datenübertragungen mit 100 MBit/s unter-stützt. Er ist für einen energiereduzierten Betrieb optimiert und verfügt über einen integrierten 1,8-V-LDO-Spannungsregler sowie einen Schlafmodus mit lokaler Aufweckunterstützung. Zudem erfüllt er alle Anforderungen gemäß AEC-Q100 und deckt einen Betriebstemperaturbereich von -40 °C bis +125 °C ab.

Der DP83TC811R-Q1 von Texas Instruments (Bild 2) ist ein IEEE 802.3bw-konformer Automotive-Phyter-Ethernet-Physical-Layer-Transceiver. Er bietet alle Funktionen der physikalischen Schicht, die zum Senden und Empfangen von Daten über unge-schirmte, einzelne Twisted-Pair-Kabel benötigt werden.

Der in einem 48-poligen, bleifreien QFN-Gehäuse erhältliche KSZ9031RNX von Microchip (Bild 3) ist ein Ethernet-PHY mit drei Geschwindigkeiten (10BASE-T/100BASE-TX/1000BASE-T) sowie Unterstützung für Datenübertragungen mit 1 Gbit/s und eignet sich damit für den Einsatz in aktuellen Automobilen. Sein Auto-Negotiation-Mechanismus wählt automatisch die höchs-te Link-up-Geschwindigkeit aus. Außerdem wurde ein LDO-Spannungsregler integriert, um einen kostengünstigen MOSFET zur Versorgung des 1,2-V-Kerns anzutreiben. Der von Broadcom entwickelte Baustein BCM89610 (Bild 4), der ebenfalls einen Betrieb mit maximal 1 Gbit/s unterstützt, zeichnet sich durch Funktionen zur Unterdrückung von Rauschen und Jitter aus, sodass eine Kombination mit einer Vielzahl von unterschiedli-chen Kabeln möglich ist.

Insgesamt wird auch in der Zukunft der Druck auf die Halb-leiterhersteller weiter steigen, um die benötigten fortschrittlichen Technologien bereitzustellen und gleichzeitig die damit verbun-denen Kosten zu reduzieren. (aok) ■

Bild 3: Der KSZ9031RNX von Microchip ist ein Ethernet-PHY mit drei Geschwin-digkeiten (10BASE-T/100BASE-TX/1000BASE-T), der Unterstützung für Daten-übertragungen von bis zu 1 Gbit/s bietet.

Bild 4: Funktionen zur Unterdrückung von Rauschen und Jitter zeichnen den von Broadcom entwickelten Baustein BCM89610 aus, der ebenfalls einen Be-trieb mit maximal 1 Gbit/s unterstützt.

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Halbleiter Power


Ignition-IGBTs der fünften GenerationWie aktuelle Zündsysteme dabei helfen, Abgasnormen einzuhalten

stoff – Benzin oder Diesel – und dem Sau-erstoff in der Luft. Als Ergebnis der che-mischen Reaktion erzeugt der Motor Rauch. Je nach Kraftstoff und Qualität der Verbrennung setzt sich dieser Rauch aus einer größeren oder kleineren Anzahl von Schadstoffen zusammen, nämlich Koh-lendioxid (CO2), Stickoxide (NOx) und

In einer immer umweltbewussteren Gesellschaft wollen führende Komponentenhersteller die Kunden dabei unterstützen, effizientere und umweltfreundlichere Lösungen für die Mobilität zu finden. Aktuelle Zündungs-IGBTs ermöglichen zuverlässige und leistungsstarke Geräte für alle benzin- oder erdgasbetriebenen Fahrzeuge und Motorräder. Die Technologien der fünften Gene-ration der IGBTs sind auf die kommenden Herausforderungen an die neuen Motormanagement-systeme vorbereitet. Die Analyse der zukünftigen Emissionsvorschriften und die Untersuchung geeigneter Komponenten in einem echten Motorenprüfstand ermöglichen ein tieferes Verständ-nis für Systeme, Anwendungen und Technologien, die demnächst erscheinen. So sind auch Liefe-ranten und Automobilhersteller optimal auf die Zukunft vorbereitet.

Eck-DATEN

Die Zahl der neu zugelassenen Elektroautos erreichte 2018 mit weltweit rund zwei Millionen

Einheiten einen neuen Rekord. Doch nach wie vor machen Elektrofahrzeuge (xEVs) – darunter vollelektrische Fahr-zeuge und Plug-in-Hybride – nur etwa zwei Prozent der hergestellten Leicht-fahrzeuge aus. In den nächsten Jahren ist zwar ein Anstieg des Anteils von xEVs zu erwarten, aber bis 2022 dürften rund 98 Prozent der Autos ausschließlich oder teilweise einen Verbrennungsmotor (ICE) als Antrieb nutzen (Bild 1).

Um die Auswirkungen von Schadstof-fen zu reduzieren, müssen Hersteller die kraftstoffbetriebenen Fahrzeuge umwelt-freundlicher gestalten. In diesem Zusam-menhang fordern Regierungen und inter-nationale Institutionen durch die Verab-

schiedung restriktiverer Gesetze von den Automobilherstellern, die Fahrzeugemis-sionen erheblich zu reduzieren.

Hauptproblem SchadstoffeVerbrennungsmotoren erzeugen mecha-nische Arbeit durch eine chemische Hoch-temperaturreaktion zwischen einem Kraft-

Ob geringerer CO2-Ausstoß, Dieselgate oder Elektromobilität: Automobilhersteller stehen vor

vielen aktuellen und künftigen Herausforderungen in Sachen Umweltschutz. Daher benötigen sie Lieferanten und Komponentenhersteller, die schon heute Lösungen für die Zukunft entwi-ckeln. Dazu gehören zum Beispiel auch aktuelle Zündungs-IGBTs. Autoren: José Padilla, Dr. Hugo Guzmán

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Halbleiter Power


Wasser. Welche Art von Schadstoff domi-nant ist, hängt stark vom Motortyp ab. In Benzinfahrzeugen ist CO2 der vorherr-schende Schadstoff. Als Treibhausgas führt CO2 zu einem Anstieg der globalen Ober-flächentemperatur. Die CO2-Emissionen stehen in direktem Zusammenhang mit dem Kraftstoffverbrauch. Aus diesem Grund zielen verschiedene europäische Normen darauf ab, den CO2-Ausstoß durch weniger Kraftstoffverbrauch zu senken.

Zur Vermeidung von CO2 reduzieren die Autohersteller den Kraftstoffverbrauch auf verschiedene Weise. Dabei sind die Ver-kleinerung der Motoren und Direktein-spritzung die am häufigsten verwendeten Techniken. Unter bestimmten Bedingun-gen, wie bei gleichbleibender Geschwin-digkeit, erfolgt dies sehr effektiv, wobei die restlichen Schadstoffe vernachlässig-bar sind. Unter realen Fahrbedingungen haben sich diese Mechanismen jedoch als nicht effektiv erwiesen und führen gele-gentlich sogar zu einer schlechteren Ver-brennung. In diesem Fall können die Motoren mehr CO2 als erwartet, aber auch NOx und andere Partikel produzieren. Die-se lassen sich dann zum Teil selbst durch Filter und Katalysator nicht vollständig aus der Abgasluft entfernen.

Neue und strengere EmissionsvorschriftenSchon seit längerem ist die Öffentlichkeit besorgt über Schadstoffe und ihre Aus-wirkungen auf die Gesundheit der Men-schen und die Umwelt. Doch zuletzt hat der Dieselgate-Skandal einige Lücken in den Normen und auch fehlerhafte Prozes-se bei den Emissionstests offenbart. Regie-rungen und internationale Institutionen verlangen durch die Verabschiedung res-triktiverer Gesetze von den Automobil-herstellern, die Emissionen von Fahrzeu-gen drastisch zu reduzieren. Diese neuen Vorschriften betreffen die realen Antriebs-bedingungen und überwachen strenger die Wirksamkeit der verschiedenen genannten Mechanismen.

Optimierungen in der Aerodynamik, die Reduzierung der mechanischen Rei-bung und aktuelle Lösungen zur Antriebs-unterstützung tragen perspektivisch dazu bei, diese Ziele zu erreichen. Dabei spielt der Antriebsstrang eine entscheidende Rolle. Eine fortschrittlichere On-Board-

Diagnose ist hier unbedingt erforderlich. Zudem spielt die Zuverlässigkeit der elek-tronischen Subsysteme eine entscheiden-de Rolle bei der Umweltfreundlichkeit des Fahrzeugs. So trägt beispielsweise im Ben-zinmotor eine effizientere und präzisere Funkenbildung dazu bei, die Leistung des Motors zu verbessern und die Emissionen zu reduzieren. Durch die Variation des Zündzeitpunktes wird bei höheren Dreh-zahlen mehr Leistung erzeugt und bei-spielsweise die Auspuffemissionen beim Kaltstart reduziert. Neuere Emissionsvor-schriften stellen auch höhere Anforderun-gen an die Elektronik, die das Motorma-

nagementsystem steuert. Daher steht eine große und schnelle Revolution in der Emissionskontrolle bevor – weltweit.

IGBTs als SchlüsselkomponenteDie Zündungs-IGBTs (Insulated-Gate Bipolar Transistor) bilden eine Schlüssel-komponente im Benzinmotor, da sie die Zündspule laden und entladen. Dies ermöglicht eine korrekte Funkenbildung und die anschließende Verbrennung, wel-che die mechanische Leistung erzeugt. Die ordnungsgemäße Funktion des Zün-dungs-IGBTs innerhalb des Zündsystems spielt eine entscheidende Rolle für die

Bild 1: Prognose für den weltwei-ten Absatz von Verbrennungsmo-toren und voll-elektrischen Fahr-zeugen.

Bild 2: Motoren-Verkleinerungen und Direktein-spritzung als Maß-nahmen zur Ein-haltung von Ab-gasnormen haben direkten Einfluss auf den Zün-dungs-IGBT als Kernstück der Zündungsanlage.

Bild 3: So beeinflussen Emissionsnormen die Anforderungen an Zündungs-IGBTs: von der Norm über den OEM, Tier 1 und schließlich zum Tier 2, der die Komponenten für das Zündsystem liefert.

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Halbleiter Power

zuverlässige Funktion des Motors sowie des gesamten Fahrzeugs und beeinflusst die ausgestoßenen Schadstoffe. Entspre-chend entwickeln sich die Anforderungen und Spezifikationen weiter – wie die Antriebstechnologien.

Nun stellt sich die Frage, wie sich diese neuen Vorschriften auf die Zündanlage und damit auf den Zündungs-IGBT als Kernstück der Zündanlage auswirken. Welchen Einfluss haben dabei die Moto-ren-Verkleinerung und die Direkteinsprit-zung (Bild 2)? Die Verbrennung in Zünd-anlagen wird durch den Funken über den Spalt in der Zündkerze ausgelöst. Die Fun-kencharakteristik bestimmen dabei Para-meter wie die Funkenstreckenbreite, der sekundärseitige gepulste Spannungspegel, die Funkendauer und die Funkenenergie.

Diese Parameter hängen von den Betriebsbedingungen und Eigenschaften des Verbrennungsmotors ab. So erfordern beispielsweise dünnere Kraftstoffe eine größere Spalte, um mehr Luft-Gas-Mole-küle zwischen den Funkenstrecken zu ermöglichen und damit eine korrekte Wär-meübertragung zu gewährleisten, wenn der Verbrennungsprozess eingeleitet wird. Die Verwendung größerer Lücken erfor-dert höhere Spannungswerte, um den Lichtbogen in der Funkenstrecke zu ini-tiieren. Folglich sind höhere Spannungs-werte für den Zündungs-IGBT und die in der Zündanlage verwendeten Elemente erforderlich.

Dies gilt auch dann, wenn höhere Ver-dichtungsverhältnisse nötig sind. Zum Beispiel erfordert der Druckanstieg höhe-re Spannungspegel, um den Lichtbogen-übergang in der Funkenstrecke sicherzu-stellen. Darüber hinaus erfordern kleine-

re Motoren (mit kleineren Zylindern bei gleicher Leistung) und höhere Beschleu-nigungskapazitäten (für Hochleistungs-fahrzeuge), dass eine höhere Anzahl von Verbrennungen und damit höhere Zün-dungs-IGBT-Schaltzyklen innerhalb eines bestimmten Zeitraums stattfinden. In bei-den Fällen führt dies zu höheren Betrieb-stemperaturen.

Zukünftige AnforderungenIn einem sich ständig weiterentwickelnden und hart umkämpften Umfeld ist es ein bedeutender Vorteil, immer auf dem neu-esten Stand zu bleiben – oder sogar den neuen System- und Komponentenanfor-derungen voraus zu sein. Dies erfordert eine zukunftsbezogene Entwicklung neu-er Lösungen.

Im Allgemeinen werden für das Zünd-system die Tabellen und Kurven zur Defi-nition der maximalen Emissionspartikel und des Gasgehalts von den Automobil-herstellern in eine spezifischere technische Spezifikation übersetzt und an die Tier-1-Lieferanten gegeben. Damit können sie besser das Zündsystem, die Spulen und Zündkerzen auswählen. Die Lieferanten wiederum legen die technische Spezifika-tion für die in den elektronischen Zünd-systemen enthaltenen elektrischen und elektronischen Komponenten fest, ein-schließlich des Zündungs-IGBTs. Die Her-steller der Zündungs-IGBTs, wie Littelfu-se, erhalten dann den Anforderungskata-log, um die richtigen Lösungen bereitzu-stellen (Bild 3).

Gerade in einem sich schnell verändern-den Umfeld mit immer neuen Vorschriften und Spezifikationen ist es aufgrund der langen Entwicklungszyklen notwendig,

dass die Lieferanten so früh wie möglich neue Anforderungen der Kunden voraus-sehen. Im Idealfall entwickelt der Lieferant dann schon in der frühen Designphase das richtige Produkt. Auf diese Weise kann er das Design des Kunden beurteilen und beeinflussen und somit die Innovation im Markt vorantreiben.

Trends bei ZündsystemenDurch eine gründliche Analyse der neu-en und zukünftigen Emissionsvorschrif-ten der kommenden Jahre sowie mithilfe von Experten für Motorenmanagement ermitteln vorausschauende Hersteller die wahrscheinlichsten Betriebsbedingungen des Motors und replizieren sie in einem Testmotor im Labor. Der Testmotor besteht aus einem einstellbaren Einzel-zylindermotor mit der Möglichkeit zur Direkteinspritzung.

Der Einlass ist steuerbar und einstellbar für Druck, Temperatur und Kraftstoff-Zusammensetzung. Auch eine Abgasrück-führung (Exhaust Gas Recirculation, ERG) ist möglich und regulierbar. Der Zündzeit-punkt und die Zünderzeugung lassen sich in Echtzeit mit der Zündelektronik steuern, die geeignete Zünd-IGBTs enthält. Zudem lassen sich die Abgase CO2, NOx, CO und andere auftretende Partikel kontinuierlich analysieren und messen. Mit solchen Gerä-ten können Hersteller alle möglichen Bedin-gungen nachahmen und dadurch gewähr-leisten, dass die Abgase allen zuvor festge-legten Zukunftsszenarien entsprechen. Auf diese Weise lassen sich die Anforderungen für die künftigen Generationen von Zün-dungs-IGBTs viele Jahre im Voraus messen. Außerdem können die Forscher Schlüssel-merkmale wie die Sättigungsspannung,

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Strom- und Kurzschlussfähigkeit, Klemm-spannung, Energiefähigkeit und die zeit-lichen Abläufe bewerten (Bild 4).

Aufgrund der Verkleinerung von Moto-ren zur Reduzierung der CO2-Emissionen sind höhere Schaltfrequenzen zu erwar-ten. Mit steigender Schaltfrequenz ist es umso wichtiger, ein gutes thermisches Leiterplatten-Design zu nutzen, um das Gerät innerhalb der Spezifikation und im sicheren Betriebsbereich zu halten. Die Autoren und ihre Teams haben festge-stellt, dass das richtige Design der Lei-terplatte die Durchschnittstemperatur des Geräts erheblich beeinflusst.

Als Ergebnis der Laboruntersuchungen ist festzustellen, dass unterhalb des jewei-ligen Gerätes auf der Leiterplatte ein Bereich mit mindestens der doppelten

Ein mögliches Szenario für Untersuchungen an einem Testmotor. Hier lassen sich Schlüsselmerkmale wie Sättigungsspannung, Strom- und Kurzschlussfähigkeit oder Klemmspannung bewerten.

Zur Senkung der Gehäusetemperatur im Zündsystem ist eine verdoppelte Lötfläche empfehlenswert.

AutorenJosé PadillaGlobal Product Marketing Manager, Diskrete IGBTs, Geschäftsbereich Halbleiter bei LittelfuseDr. Hugo GuzmánAnwendungstechniker Leistungshalbleiter, Halbleiter Business Unit bei Littelfuse

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Lötfläche, beidseitig mit Wärmevertei-lern, zum Einsatz kommen sollte, um die Gehäusetemperatur um durchschnittlich 10 °C zu senken (Bild 5).

IGBTs der 5. GenerationDie Anforderungen aktueller und künfti-ger Trends an Zündsysteme im Fahrzeug erfüllt zum Beispiel die IGBT-Generation 5 (LGx5-Serie) von Littelfuse . Dazu wurden die beschriebenen Forschungsergebnisse des Unternehmens auf System- und Moto-rebene erfasst und auf diese Plattform übertragen. Mit dem bekannten niedrigen Vce(sat) der Vorgängergenerationen, den guten Energieeigenschaften und den höheren Klemmspannungen über 450 V hinaus eignet sich diese Lösung direkt für neuere Zündsysteme.

Die Lösung lässt sich zum Beispiel für mehrteilige und mehrstufige Zündsyste-me, Motoren mit besonders hohem Ver-dichtungsverhältnis und verkleinerte Motoren mit oder ohne Einspritzung ein-setzen. Diese befinden sich unter anderem auch in Motorrädern, 2-Rad- und 3-Rad-Fahrzeugen, wo höhere Drehzahlen eine hohe thermische Zuverlässigkeit und Robustheit erfordern. (na) ■

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Halbleiter Power



Die Kategorie EV (Electric Vehicle) umfasst typischerweise Batterie-Elektrofahrzeuge (BEVs) sowie

P lug-i n-Hybr id-E lekt rofa h rzeuge (PHEVs); im Folgenden bezieht dieser Beitrag Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEVs) ebenfalls mit ein. EVs inspirieren das Design und die Entwicklung anderer elektrischer Systeme, um dort bisherige Mechaniksysteme zu ersetzen. Dazu gehören zum Beispiel Klimageräte (Über-gang auf Kompressoren mit BLDC- oder Drehstrom-Motoren), Vakuum- und pneumatische Steuerungen (Übergang auf elektronische Steuermodule), Drive-by-Wire-Systeme (Übergang auf elektro-mechanische Aktoren), Feststellbremsen (Übergang auf elektrisch betätigte Brems-sättel) und Antriebsradsysteme (Übergang auf durchgängige Elektrifizierung). Bis 2025 soll der Halbleitergehalt pro Fahr-zeug um mindestens 50 Prozent steigen.

Folgerichtig benötigen solche Systeme elektronische Komponenten, darunter zahl-reiche Halbleiter. Die Verwendung geeigne-ter Batteriemanagement-Techniken zieht zudem weitere Halbleiterbereiche nach sich.

Systeme benötigen mehr EnergieDie Fahrzeug-Systeme basieren norma-lerweise auf Schaltungen mit Nieder- und Mittelspannungs-Silizium-MOSFETs (≤150 V), gespeist durch eine 12-V-Batterie. 12-V-Batterien ersetzt die Industrie derzeit durch Batterien mit höherer Spannung (24 und/oder 48 V), um dem erhöhten Ener-

Der Markt für Elektrofahrzeuge wächst zehn mal schneller als sein Pendant bei den Verbrennungsmotoren und könnte bis 2040 einen Anteil von 35 Prozent am Neuwagenabsatz ausmachen. Mitverantwortlich hierfür sind sowohl verbesserte Batterie- und Elektroniksysteme als auch die zugehörigen Systemkomponenten. Welche Stellung sollen dabei Wide-Bandgap-Halbleiter auf GaN-Basis zukünftig einnehmen? Autoren: John Wilson, Philip Zuk

giebedarf Rechnung zu tragen, ohne die Kabelgröße und die Verdrahtungskosten zu erhöhen. Daraus resultiert einerseits eine Senkung des Gewichts des Kupfer-drahtes sowie andererseits eine Verbesse-rung des Wirkungsgrades des Antriebs.

Derzeit muss ein Auto infolge der Elek-trifizierung des Antriebsrads noch eine zweite Hochspannungs-Batterie mit einer Spannung von 250 bis 450 V und unter-stützender Elektronik unterbringen. In Zukunft könnte eine Umstellung dieser Batterie auf eine höhere Spannung erfol-gen, sofern dafür die notwendige Elekt-ronik vorhanden ist. Auch die flächende-ckende Stromversorgung für Elektrofahr-zeuge gilt es kurz- bis mittelfristig zu verbessern und zu erweitern.

Elektrifizierung führt zu einer „GaN-ifizierung“Vielleicht noch mehr als bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor zählt bei EVs jedes Gramm, um eine möglichst hohe Effizienz zu erreichen. Die Kostenkontrolle spielt ebenfalls eine wichtige Rolle, sodass die Gesamtsystemkosten mit dem Preisdruck des Marktes Schritt halten können, selbst nach der Integration zusätzlicher Features.

Tabelle : Überblick verschiedener Halbleiter-Typen bezüglich Zielspannung, Kosten und Anwen-dungsmöglichkeiten.

Halbleiter Zielspannung Kosten Anwendungsbeispiele

GaN (niedrige - mittlere Spannung) 30 V - 300 V $ Von APM´s/LIDAR gesteuerte Systeme

GaN (hohe Spannung) 650 V - 900 V $$ OBCsDC-zu-DC-Wandler (APM´s)

SiC 900 V to 1200 V+ $$$ Traktionswechselrichter

Silizium (IGBTs) $ Wechselrichterantrieb

Innovationstreiber GalliumnitridWie GaN-Halbleiter Größe, Gewicht und Kosten im E-Auto reduzieren

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Im Wesentlichen sind die neuen EV-Systeme mit etablierten Halbleitern wie HV-Si-MOSFETs, IGBTs und SJ-Baustei-nen (Superjunction) nur schwer zu unter-stützen. Stattdessen wendet sich die Bran-che den Wide-Bandgap-Technologien zu: Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid auf Silizium (GaN-on-Si).

Beide disruptiven Technologien haben ihren Platz in der EV-Elektrifizierung. SiC bietet eine höhere Sperrspannung, eine höhere Betriebstemperatur (SiC-on-SiC) sowie höhere Schaltgeschwindigkeiten als Si-IGBTs und eignet sich deshalb für Trak-tions-Wechselrichter.

GaN-on-Si-Schalter sind inzwischen für eine breite Palette von Stromversor-gungssystemen vorteilhaft, die von weni-gen kW bis zu 10 kW reichen, wie zum Beispiel eingebaute AC/DC-Ladegeräte (OBCs), DC/DC-Hilfsstromversorgungs-module (APMs) oder Heiz- und Kühlge-räte (siehe Tabelle). Im Vergleich zu Si bie-tet GaN geringere Schaltverluste; schnel-lere, RF-ähnliche Schaltgeschwindigkeiten, höhere Leistungsdichten, bessere Wärme-budgets und – besonders für EVs wichtig: eine Reduzierung der Gesamtsystemgröße, Gewicht und Kosten.

Halbleiter Power

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Halbleiter Power


Darüber hinaus können Ingenieure mit GaN auch eine Systemtopologie verwenden (siehe Bild), die diese Eigenschaften nutzt, nämlich die brückenlose Totem-Pole-Leis-tungsfaktorkorrektur (PFC). Mit zuneh-mendem Leistungsbedarf zeigen sich hier verstärkt die GaN-immanenten Vorteile.

Weiterentwicklung beiBeschaffung und QualifizierungDer Übergang der Automobilindustrie auf die Fahrzeugelektrifizierung verändert nicht nur die Art der eingesetzten Tech-nologie, sondern definiert auch die Beschreibung eines Automobilzulieferers neu. Bisher stellten Tier-1-Zulieferer vor allem mechanische Systeme her. Sie haben mit der Entwicklung elektrischer Systeme nach Bedarf begonnen, jedoch eröffnet die Nachfrage nach höherer Intelligenz und Innovationskraft Chancen für unkon-ventionelle Anbieter.

Die Automobilindustrie muss die vom Automotive-Electronics-Council (AEC) festgelegten Standards erfüllen. Schalt- infoDIREKT 402ael0219

netzteil-ODMs brauchen ein Netzwerk von Lieferanten geeigneter Halbleiterbau-steine und aktiver Komponenten, das sich verpflichtet, diese Standards einzuhalten. Derzeit existieren AEC-qualifizierte GaN-Bauelemente für die wichtigsten Teilbe-reiche: Das Leistungsschaltgerät und die Gate-Treiber-Paarung.

Transphorm bietet einen AEC-Q101-qua-lifizierten GaN-FET, den TPH3205WSBQA-FET für 650 V mit einem Einschaltwider-stand von 49 mΩ in einem TO-247-Gehäu-se an. Im Vergleich zu Si-Technologien gewährleisten diese Transistoren alle pri-mären GaN-Vorteile: Bis zu viermal schnel-lere Schaltgeschwindigkeiten, was die Ver-luste an Spannungs- und Stromübergängen reduziert, und eine bis zu 40 Prozent höhe-re Leistungsdichte. Außerdem reduzieren sie Gesamt-Systemgröße, -Gewicht und -Kosten (je nach Anwendung).

Während FETs von Transphorm mit den meisten handelsüblichen Gate-Treibern kombinierbar sind, können SMPS-ODMs und Tier-1-Systeme mit den isolierten

Halbbrücken-Gate-Treibern Si827x von Silicon Labs arbei-ten. Diese Treiber sind AEC-Q100-qualifiziert und erfül-len die Standardanforderun-gen an Qualität und Doku-mentation für Halbleiter in

der Automobilindustrie.HV-GaN-Netzteile sind in der Strom-

versorgungsbranche derzeit im Einsatz: Weil GaN-Geräte mit RF-Geschwindigkeit schalten, sind High-Speed-Gate-Treiber mit hoher Gleichtakt-Transientenunterdrückung (CMTI) entscheidend für die Leistungsop-timierung des GaN-FETs von Transphorm. Zu diesem Zweck haben die Si827x-Treiber eine CMTI-Spezifikation von mindestens 200 kV/µs – die aktuell höchste, die bei iso-lierten Treibern verfügbar ist. (aok) ■

Autoren John Wilson Senior Product Manager bei Silicon Labs Philip Zuk Senior Director Technical Marketing bei Transphorm

GaN nutzt eine Systemtopologie mit brückenloser Totem-Pole-PFC – im Gegensatz zu einer her-kömmlichen Boost-CCM-PFC.

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Halbleiter Maschinelles Lernen


Bauelemente-Ausfälle erkennen ohne Burn-in-TestWie maschinelles Lernen die Automobilfertigung revolutioniert

Maschinelles Lernen verändert die Industrie auf der ganzen Welt. Heute entwerfen Programmierer Systeme, die selbstständig neue Fähigkeiten erlernen, um in Rekordzeit beispiellose Informationsmengen zu verarbeiten. Vielleicht nirgendwo ist der Einsatz des maschinellen Lernens in der Fabrik so wichtig wie in der Automobilindustrie. Autor: Michael Schuldenfrei

sigkeit der Fahrzeuge und die Sicherheit der Insassen zu gewähr-leisten. Beim Durchsuchen überwältigend großer Datenmengen kann maschinelles Lernen Muster erkennen, die selbst gut aus-gebildete menschliche Analytiker sonst übersehen würden. Maschinen korrelieren Ereignisse auch über längere Zeiträume und mehrere Datenquellen hinweg, die für eine menschliche Erfassung einfach zu groß und zu komplex sind.

Was bedeutet maschinelles Lernen für Automobilhersteller? Unternehmen sehen darin deutliche Effizienzsteigerungen, sei es beim Binning oder bei der vorausschauenden Wartung. Sie nutzen maschinelles Lernen, um Betriebsabläufe zu optimieren, Kosten zu senken und die Produktionskapazität erheblich zu steigern.

Maschinelles Lernen in der PraxisFür ein tieferes Verständnis, wie sich maschinelles Lernen in der Fahrzeugfertigung integrieren lässt, eignet sich der Burn-in-Test, welcher Komponenten erkennt, die bezogen auf den Produktle-benszyklus wahrscheinlich vorzeitig ausfallen. Üblicherweise erkennt der Burn-in-Test Ausfallkomponenten lediglich durch eine Erhöhung der Testdauer. Dies würde den Großteil der Aus-fälle erfassen, die im anfänglichen Maximum der Badewannen-kurve liegen – ein typisches Muster der häufigsten Fertigungs-ausfallraten.

Automobilhersteller erkennen die am wahrscheinlichsten feh-lerhaften Komponenten, indem sie diese künstlich mit erhöhten Stressbedingungen beaufschlagen. Das Funktionsprinzip: Kom-ponenten, die beim Betrieb außerhalb ihre Auslegungsgrenzen ausfallen, sind auch ausfallgefährdet, wenn sie Stressfaktoren ausgesetzt werden, für die sie nicht ausgelegt sind. Für Fahrzeug-hersteller ist dies ein entscheidender Punkt, denn selbst ein klei-nes Radiobauteil kann Auswirkungen auf kritische Systeme wie ABS oder auf zunehmend automatisierte Funktionen haben.

Das Dilemma: Automobil-OEMs fordern von ihren Zulieferern Burn-in-Tests für jeden von ihnen gelieferten Chip, um fehler-hafte Komponenten zu erkennen und Ausfällen vorzubeugen. Chiphersteller sind jedoch der Ansicht, dass umfangreiche Burn-in-Tests direkt für die Verschlechterung der Zuverlässigkeit ihrer Produkte verantwortlich sind. Daher suchen sie nach Wegen, um die Notwendigkeit von Burn-in-Tests insgesamt zu vermeiden.

Die Zeiten, in deen eine einzige Fabrik vor Ort produzier-te Teile in der eigenen Fertigung am Fließband montiert, sind lange vorbei. Auch die manuelle Programmierung

eines Computers, um langwierige Aufgaben wie Ertragsanalysen oder die Erkennung fehlerhafter Wafer zu erledigen, gehört der Vergangenheit an. Mittlerweile hat auch die schiere Komplexität und Anzahl elektronischer Komponenten in Automobilen sprunghaft zugenommen. Teile können aus geographisch unter-schiedlichen Fabriken mit abweichenden Sicherheitsstandards wie auch Messmethoden stammen – die Montage geschieht wie-derum an einem anderen Standort. Im Ergebnis müssen selbst Premium-Automobilhersteller wie Audi einen Autounfall pro Stunde verzeichnen, die jährlich Millionen Dollars kosten, von Rückrufaktionen ganz zu schweigen.

Datenmengen beherrschen für mehr EffizienzDieses Problem wird durch die Tatsache noch verstärkt, dass mit teilweise autonom agierenden Fahrzeugen, die gegenwärtig auf der Straße unterwegs sind, und völlig autonomen Fahrzeugen in Zukunft, die Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung ist. Nur maschinelles Lernen kann die Herausforderungen dieses komplexen Herstellungsprozesses bewältigen, um die Zuverläs-

erkennen ohne Burn-in-Test

Maschinelles Lernen verändert die Industrie auf der ganzen Welt. Heute entwerfen Programmierer Systeme, die selbstständig neue Fähigkeiten erlernen, um in Rekordzeit beispiellose Informationsmengen zu verarbeiten. Vielleicht nirgendwo ist der Einsatz des maschinellen Lernens in der Fabrik

Autor: Michael Schuldenfrei

Die Badewannenkurve zeigt das typische Muster der häufigsten Ausfallraten. Burn-in-Tests erkennen üblicherweise Ausfälle im anfänglichen Maximum.

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Halbleiter Maschinelles Lernen


AutorMichael SchuldenfreiCorporate Technology Fellow bei Optimal Plus


Hier kommt maschinelles Lernen ins Spiel. Testmethoden die maschinelles Lernen verwenden, versuchen Komponenten zu identifizieren, die sich statistisch als haltbarer erweisen und bei denen Frühausfälle unwahrscheinlich sind, wie sie Burn-in-Tests zu entdecken versuchen. Software analysiert Fertigungs-, Test- und Inspektionsdaten und identifiziert zuverlässige Komponen-ten, die von Burn-in-Tests ausgenommen sind. Diese alternative Testmethode bedeutet, dass die Bauteile während der Herstellung keinen hohen Belastungen ausgesetzt sind, was zu einer länge-ren Lebensdauer des Produkts führt.

Anfällige Bauteile frühzeitig identifizierenSysteme des maschinellen Lernens können nicht nur genau fest-stellen, welche Komponenten von umfangreichen Belastungstests ausgenommen werden sollten, sie können auch problematische Komponenten kennzeichnen und zeigen, wodurch die Kompo-nenten während des Herstellungsprozesses ausfallgefährdet sind. Sensordaten, die mit bestimmten Fertigungsabschnitten verknüpft sind, geben Aufschluss über mögliche Umwelt- oder Verfahrens-ursachen. Mit dieser Erkenntnis können Hersteller ein Problem im Keim ersticken, bevor es ein erhebliches Risiko darstellt.

Gerade aufgrund dieser vielschichtigen Erkenntnisse kann maschinelles Lernen erhebliche Kosteneinsparungen bewirken. Durch das Ausselektieren fehlerhafter Randkomponenten noch vor dem Burn-in-Test oder durch das Umgehen von Tests an Komponenten, die dies offensichtlich nicht benötigen, können Fahrzeughersteller und OEMs signifikante Einsparungen erzie-len. Ohne eine Beachtung dieser Erkenntnisse und ausbleibende Verbesserungsmaßnahmen in der Produktion, kann das Auf-kommen von Fahrzeugeigentümergemeinschaften oder Carsha-ring durch die intensive Fahrzeugnutzung und damit höhere Belastung Qualitätsprobleme und kostspielige Gewährleistungs-folgen für die Automobilhersteller bedeuten – wenngleich diese Thematik heute noch als Randproblem erscheint.

Garantiefälle minimierenDarüber hinaus können Fahrzeughersteller erhebliche Summen durch die Identifizierung von Komponenten einsparen, deren Betriebslebensdauer aufgrund der Beanspruchungen durch Burn-

in-Tests wahrscheinlich unter die Garantiezeit fällt. Diese Ein-sparungen lassen sich durch maschinelles Lernen und ohne Beeinträchtigung der Produktqualitätsleistung – gemessen in DPPM (Defective Parts Per Million) – erzielen.

Der Business Case für maschinelles Lernen ist für produzieren-de Unternehmen zunehmend zwingender. Um jedoch das volle Potenzial der Technologie auszuschöpfen, muss die Branche eini-ge Hürden überwinden. An erster Stelle dieser Herausforderungen stehen die Daten. Da Systeme mit künstlicher Intelligenz nur so zuverlässig sind wie die Daten, auf die sie trainiert werden, ist die Bedeutung einer Strategie für intelligente Daten und von einheit-lichen Datenerhebungsmethoden nicht hoch genug einzuschätzen.

Aufbau der InfrastrukturUm die Vorteile des maschinellen Lernens zum Erfolg zu brin-gen, sind einige Kernfragen der Infrastruktur zu beantworten. Maschinen, Prüfeinrichtungen und sogar Geschäftsprozesse sind zu instrumentieren. Sind alle zugehörigen Daten gesammelt, strukturiert und gespeichert, muss die Indizierung und die Auf-arbeitung für die Abfrage erfolgen. Automobilhersteller müssen sicherstellen, dass ihre Infrastruktur mehrere Datenquellen naht-los integrieren und komplexe Abfragen auf der Grundlage dieser Informationen ausführen kann. Diese Infrastruktur muss sicher mit den erfassten Daten verknüpft und in der Lage sein, eine beträchtliche Menge an Aktivitäten systematisch abzuwickeln, insbesondere wenn es um steuernde Aufgaben wie Indexierung und das Anlernen von Algorithmen geht.

Wie können Fahrzeughersteller die Vorteile des maschinellen Lernens nutzen und ebenso die notwendige Infrastruktur dafür aufbauen? Durch den Einsatz von Zentral- und Endknoten-Systemen, die Algorithmen selbst ausführen und in Fertigungs-prozesse einbinden können, kann solch ein Regelwerk die Fer-tigung wirksam beeinflussen.

Die Herausforderungen, denen sich die Automobilfertigung gegenübersieht, sind gewaltig: komplexere elektronische Bautei-le als je zuvor müssen perfekt funktionieren, denn die Nachfra-ge nach Fahrzeugen steigt und auch die Erwartungen an die Zuverlässigkeit steigen. Die Anpassung an dieses neue Umfeld durch eine Weiterentwicklung des Automobilbaus wird schei-ternde Unternehmen von denen trennen, welche die teil- und vollautonome Revolution perspektivisch anführen. Glücklicher-weise ist ein geeignetes Werkzeug bereits vorhanden, mit denen die Kosten kontrollierbar sind, die Zuverlässigkeit hoch ist und vor allem die Fahrgäste sicherer unterwegs sind, als je zuvor: die Lebenszyklusanalyse. Jetzt liegt es an den Konzernriesen der heutigen Autoindustrie, diesen Fortschritt aufzugreifen und damit aktiv über ihre eigene Zukunft zu entscheiden. (na) ■

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RÜSTEN SIE SICH FÜR DIE HERAUS FORDERUNGEN VON HEUTE UND MORGEN!Produktion und Produktentwicklung in nahezu allen Branchen und Segmenten der Industrie befi ndet sich in einem intensiven Veränderungsprozess, der sich in den nächsten Jahren weiter fortsetzen wird. Neue Themen wie z.B. Künstliche Intelligenz und IoT wirken nachhaltig auf den Entwicklungs- und Fertigungsprozess ein. Das hat auch deutliche Auswirkungen auf die Elektronik-Entwicklung und deren Produkte, die eine wichtige Rolle bei der Automatisierung der Produktion spielen.

Damit sind natürlich auch Chancen für die Elektronik-Entwicklung verbunden – und Risiken, wenn man nicht die richtigen Entscheidungen triff t.

Vor diesem Hintergrund fi ndet der 1. Industrie-Elektronik-Kongress statt, auf dem Experten den Konferenzteilnehmern vorstellen, welche Lösungen im Industrie-Bereich in den nächsten Jahren gefragt sind und auf welche Entwicklungen sich die Elektronik-Designer einstellen sollten. Dabei gibt es genug Raum, um Kontakte zu knüpfen und das Netzwerk zu erweitern.

DIE THEMEN AUF DEM KONGRESS: • Robotik und Steuerung

• Künstliche Intelligenz

• Power und Antrieb

• Sicherheit (Safety & Security)

• Industrial IoT, Industrie 4.0 und Smart City

• Obsoleszenz

• Messtechnik und Kommunikation

• 3D-Druck und Fertigung

• Big Data und Virtuelle Realität www.industrie-elektronik-kongress.de

Jetzt anmelden!

WIR BIETEN STARTUPS EINE CHANCE!Sie führen ein Startup und wollen als Aussteller bei dieser hochkarätigen Veranstaltung dabei sein? Wir bieten Ihnen die Chance zur kostenlosen Teilnahme an der Fachausstellung!Bewerben Sie sich bei: [email protected]

Kommunikation/5G

Mindsphere – Die Lösung für das Internet der DingeLucia Wagner, Siemens Industry Software

Nicht auf 5G warten – Das IoT braucht kein InternetNeil Hamilton, Thingstream

Sigfox – Applikationen und zukünftige EntwicklungenAurelius Wosylus, Sigfox

5G-ACIA a global initiative lifting I4.0 to the next level by 5GDipl.-Ing. Josef Eichinger, Board-Mitglied ZVEI 5G-ACIA und Huawei Technologies

Status und Zukunft der OPC UA-TechnologieStefan Hoppe, OPC Foundation

Steuerung/Robotik

Weg mit dem Schaltschrank und raus aus dem Käfi g – Steuerung und Safety dezentralisierenNikolai Ensslen, Synapticon

Hallo Kollege – Voraussetzungen für die Zusammen arbeit von Mensch und RoboterClemens Müller, Infi neon

Die Augen und Ohren eines RobotersUwe Bröckelmann, Analog Devices GmbH

Künstliche Intelligenz

Künstliche Intelligenz in der RobotikBruno Adam, Omron

Convolutional Neural Networks and Tensilica-IPLazaar Louis, Cadence Design Systems

3rd Generation AI – Spiking Neuronal NetworkingRobert Beachler, Brainchip

PROGRAMM 22. MAI 2019

Obsoleszenz

Obsoleszenz – die Folgen stetiger InnovationDr. Wolfgang Heinbach, COG Deutschland e.V.

An Alternative to traditional Component ObsolescenceKen Greenwood, Rochester Electronics

3D-Druck

Bedeutung von 3D-Druck in der ElektronikfertigungFranz Plachy, Ekra

Security

Warum Security notwendig istDr. Peter Laackmann / Marcus Janke, Infi neon

Cybersecurity in LXI-LAN-basierten TestsystemenJochen Wolle, LXI Consortium, TSEP

Messtechnik

Automatisierte Testsysteme im Umfeld von Industrie 4.0Christian Korreng / Gunther Marschner, LX Instruments

Automation/HMI

HMI 5.0 Bedientechnologien der ZukunftRudolf Sosnowsky,Hy-Line Computer Components

Automation/Industrie 4.0

Big Data und virtuelle RealitätHubert Egger, ASM Assembly Systems

Smart Factory mit Big Data managenThomas Mückl, Zollner

Industrielle Kommunikation 4.0Sebastian Hilscher, Hilscher Ges. für Systemautomation

Industrie 4.0 und linienübergreifende Software-LösungenStephan Häferle, Aegis Software

Predictive Maintenance in der Elektronikfertigungtba, Rehm Thermal Systems


Programmänderungen behält sich der Veranstalter vor.

VERANSTALTER

HAUPTSPONSOR SPONSOR

1. Industrie-Elektronik-Kongress22.-23. Mai 2019, München, Süddeutscher Verlag

WER SOLLTE TEILNEHMEN?• CTOs

• Entwicklungsleiter

• Abteilungsleiter

• Qualitätsmanager

• Weitere Entscheider der Elektronik-Entwicklung und Automatisierung

Industrie-Elektronik im Wandel: So verändern KI, IoT & Co. Technik, Strukturen und Systeme

iek_programm_420x297.indd Alle Seiten 31.01.2019 09:48:2942_2_1 Eigenanzeige IEK.indd 42 31.01.2019 11:32:03

RÜSTEN SIE SICH FÜR DIE HERAUS FORDERUNGEN VON HEUTE UND MORGEN!Produktion und Produktentwicklung in nahezu allen Branchen und Segmenten der Industrie befi ndet sich in einem intensiven Veränderungsprozess, der sich in den nächsten Jahren weiter fortsetzen wird. Neue Themen wie z.B. Künstliche Intelligenz und IoT wirken nachhaltig auf den Entwicklungs- und Fertigungsprozess ein. Das hat auch deutliche Auswirkungen auf die Elektronik-Entwicklung und deren Produkte, die eine wichtige Rolle bei der Automatisierung der Produktion spielen.

Damit sind natürlich auch Chancen für die Elektronik-Entwicklung verbunden – und Risiken, wenn man nicht die richtigen Entscheidungen triff t.

Vor diesem Hintergrund fi ndet der 1. Industrie-Elektronik-Kongress statt, auf dem Experten den Konferenzteilnehmern vorstellen, welche Lösungen im Industrie-Bereich in den nächsten Jahren gefragt sind und auf welche Entwicklungen sich die Elektronik-Designer einstellen sollten. Dabei gibt es genug Raum, um Kontakte zu knüpfen und das Netzwerk zu erweitern.

DIE THEMEN AUF DEM KONGRESS: • Robotik und Steuerung

• Künstliche Intelligenz

• Power und Antrieb

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Status und Zukunft der OPC UA-TechnologieStefan Hoppe, OPC Foundation

Steuerung/Robotik

Weg mit dem Schaltschrank und raus aus dem Käfi g – Steuerung und Safety dezentralisierenNikolai Ensslen, Synapticon

Hallo Kollege – Voraussetzungen für die Zusammen arbeit von Mensch und RoboterClemens Müller, Infi neon

Die Augen und Ohren eines RobotersUwe Bröckelmann, Analog Devices GmbH

Künstliche Intelligenz

Künstliche Intelligenz in der RobotikBruno Adam, Omron

Convolutional Neural Networks and Tensilica-IPLazaar Louis, Cadence Design Systems

3rd Generation AI – Spiking Neuronal NetworkingRobert Beachler, Brainchip


Obsoleszenz

Obsoleszenz – die Folgen stetiger InnovationDr. Wolfgang Heinbach, COG Deutschland e.V.

An Alternative to traditional Component ObsolescenceKen Greenwood, Rochester Electronics

3D-Druck

Bedeutung von 3D-Druck in der ElektronikfertigungFranz Plachy, Ekra

Security

Warum Security notwendig istDr. Peter Laackmann / Marcus Janke, Infi neon

Cybersecurity in LXI-LAN-basierten TestsystemenJochen Wolle, LXI Consortium, TSEP

Messtechnik

Automatisierte Testsysteme im Umfeld von Industrie 4.0Christian Korreng / Gunther Marschner, LX Instruments

Automation/HMI

HMI 5.0 Bedientechnologien der ZukunftRudolf Sosnowsky,Hy-Line Computer Components

Automation/Industrie 4.0

Big Data und virtuelle RealitätHubert Egger, ASM Assembly Systems

Smart Factory mit Big Data managenThomas Mückl, Zollner

Industrielle Kommunikation 4.0Sebastian Hilscher, Hilscher Ges. für Systemautomation

Industrie 4.0 und linienübergreifende Software-LösungenStephan Häferle, Aegis Software

Predictive Maintenance in der Elektronikfertigungtba, Rehm Thermal Systems


Programmänderungen behält sich der Veranstalter vor.

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Industrie-Elektronik im Wandel: So verändern KI, IoT & Co. Technik, Strukturen und Systeme

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Software Lifecycle


ACRU-Modell für mehr RentabilitätSoftware als Schlüssel zum Erfolg für den Autobauer

Verbraucher legen bei Fahrzeugen heute immer mehr Wert auf das Gesamterlebnis – und diesem liegt Soft-ware zugrunde. Für Automotive-OEMs liegt die Herausforderung darin, auf diesem sich schnell verändernden Markt die Nase vorn zu behalten. Der Beitrag gibt einen Überblick, wie sich Software kontinuierlich weiterent-wickeln lässt, um mit den Wünschen der Verbraucher Schritt zu halten. Autor: Marques McCammon

Je mehr der Markt für vernetzte und autonome Autos Fahrt aufnimmt, gilt es für Autobauer, sich mit einer mas

siven Verschiebung ihrer herkömmlichen Geschäftsprozesse auseinanderzusetzen. Um weiterhin erfolgreich zu sein, müssen sie in kurzer Zeit innovative Produkte und Lösungen entwickeln, dabei aber auch Faktoren wie steigende Softwarekomple-xität, höhere Sicherheitsanforderungen und Kosten adressieren.

Software als Herzstück Bei den drei wichtigsten Trends, die die Automobilbranche umwälzen – Autono-mie, Konnektivität und Elektrifizierung – bildet Software das Herzstück. Automo-tive-OEMs sollten also Software ins Zen-trum ihrer Geschäftsmodelle rücken. Damit können sie ihre Produkte erfolgrei-

cher differenzieren und in der Wahrneh-mung der Verbraucher einen höheren Mehrwert durch immer bessere Erlebnis-se schaffen. Und nicht zuletzt gilt es, über Lösungen nachzudenken, mit denen sich Software-Management über die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeuges umsetzen lässt. Das Motto „einbauen und vergessen“ gehört der Vergangenheit an.

Dem ACRU-Modell (Abstraktion, Kon-solidierung, Wiederverwendung, Aktua-lisierung) folgend sollten OEMs eine Soft-warestrategie entwickeln, mit der sie Erlebnisse anbieten können, die die Erwartungen der Verbraucher übertreffen.

AbstraktionAbstraktion zielt darauf ab, die Abhängig-keit zwischen Software und Hardware zu minimieren. Ein wichtiger Ansatz: Zum

einen zieht der Hersteller größtmöglichen Nutzen aus oft teuren Bauteilen, zum anderen lässt sich eine übermäßige Abhängigkeit von einzelnen Hardwareli-eferanten umgehen. Ist die Software von Marke oder Modell der Hardware unab-hängig, kann ein wettbewerbsfähiges Umfeld entstehen, in dem ein Bauteil von verschiedenen Herstellern angeboten wird. Die Kosten steigen nicht, und die Supply Chain wird stabiler.

KonsolidierungBei der Entwicklung zukunftsweisender, neuer Fahrzeugfunktionen lassen sich durch Konsolidierung Gewicht, Komple-xität und Energieverbrauch senken. Bisher mussten OEMs zusätzliche Steuergeräte installieren, um immer umfassendere Funktionalitäten unterstützen zu können.

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Software Lifecycle


Autor Marques McCammon General Manager Connected Vehicle Solutions bei Wind River


Doch dieser Ansatz ist linear und sehr kostspielig. Auf längere Sicht ist es nicht wirtschaftlich, wenn die Umsetzung neu-er Technologien weiterhin mit zusätzlichen Steuergeräten und Hardware verknüpft ist. Mehr Fahrzeuggewicht und Bauteile mit hohem Energieverbrauch verursachen nicht nur höhere Kosten, sondern machen sich auch beim Treibstoffverbrauch bzw. der Batteriedauer bemerkbar. Es ist also unumgänglich, Rechenfunktionen im Fahrzeug soweit möglich zu konsolidieren.

WiederverwendungDie Wiederverwendung von Plattformen in Fahrzeugen ist in der Automobilindu-strie bereits Gang und Gäbe und wird in einem nächsten Schritt auf Hardware- und Softwarearchitekturen ausgeweitet. Ein Softwaresystem, das für eine bestimmte Fahrzeugumgebung ausgelegt ist, ließe sich beispielsweise über andere Marken und Preissegmente skalieren. Wiederver-wendung bezieht sich hier auf eine Umfunktionierung von zentralen Softwa-reframeworks. Diese Frameworks können zusätzlich neue, spezifische Applikationen etwa für In-Vehicle-Entertainment und Fahrerassistenz unterstützen. Hier lassen sich enorme Einsparungen erzielen.

AktualisierenAls viertes und letztes Element des Modells ist sicherzustellen, dass die Softwarearchi-tektur aktualisierbar ist. Die Erwartungen der Verbraucher und die Angebote der Kon-kurrenz ändern sich fortlaufend, und für OEMs gilt es, darauf schnell und gezielt zu reagieren. Damit stellen sie sicher, dass ihre Produkte immer interessant und attraktiv sind – und erschließen dabei noch neues Umsatzpotential.

Over-the-Air-Updates (OTA) sind in anderen Branchen weit verbreitet: Geräte-hersteller erweitern ihre Systeme mit neu-en Funktionen oder patchen ihre Betriebs-systeme „remote“. Im Automobilsektor ist dies komplizierter. Zum einen werden kri-tische und unkritische Funktionen neben-einander ausgeführt. Auch sind zahlreiche Safety-, Security- und Compliance-Anfor-derungen zu berücksichtigen. Und drittens gibt es derzeit kein Framework, das OTA-Updates für mehrere vernetzte Dienste ermöglicht.

Lebenszyklus betrachtenOTA ist jedoch nur ein Teil der Gesamtlö-sung, und es gilt, weiterzudenken und die Herausforderung als Ganzes zu meistern. Es ist also durchaus sinnvoll, den Fokus nicht nur auf OTA, sondern auf Software-Management über den gesamten Lebens-zyklus zu richten. Ein normales Fahrzeug ist für eine Laufleistung von etwa 200.000 Meilen ausgelegt, und es gibt etliche Mög-lichkeiten, in dieser Zeit einen Mehrwert sowohl für den OEM als auch den Ver-braucher zu schaffen.

Ein Fahrzeug hat in der Regel etwa neun oder zehn Jahre lang denselben Besitzer und legt dabei durchschnittlich 10.000 – 15.000 Meilen pro Jahr zurück – für OEMs ausreichend Möglichkeit, dem Verbraucher neue Erlebnisse anzubieten, für Schutz und Aktualität der Systeme zu sorgen und einen generellen Mehrwert in diesem Fahrzeug zu schaffen, und zwar mehrere Male über die Lebensdauer.

Software Lifecycle ManagementDer Lebenszyklus einer Software beginnt bei der Ideenfindung, also wenn ein OEM neue Ideen entwickelt, um neue Erlebnis-se beziehungsweise Mehrwert zu schaffen. Mithilfe digitaler Technologien lassen sich Prototypen in einer Cloud-Umgebung statt auf realen physikalischen Systemen erstellen. Der Test dieser Konzepte in der Frühphase erfolgt auf virtuellen Fahrzeug-prototypen anstelle von realen Fahrzeu-gen. Sind Verbesserungen erforderlich, lässt sich die Software in Echtzeit modi-

Bei den drei wichtigsten Trends, die die Automobilbranche umwälzen – Autonomie, Konnektivität und Elektrifizierung – bildet Software das Herzstück.

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f izieren, während das Fahrzeug „in Betrieb“ ist. So wird Zeit für Straßentests und Entwicklung gespart und die Ent-wicklung beschleunigt. Auch bei der Überwachung und Wartung von Fahrzeu-gen über die gesamte Lebensdauer lassen sich Kosten einsparen und gleichzeitig mehr Möglichkeiten nutzen. Für Automo-tive- OEMs ergeben sich enorme Vorteile, wenn Daten aus einem älteren Fahrzeug gesammelt werden und sich anschließend bei der Ideenfindung für neue Projekte heranziehen lassen.

Mit umfassendem Software Lifecycle Management sorgen OEMs für mehr Sicherheit, Effizienz und Transparenz hin-sichtlich Einsatz und Performance ihrer Fahrzeuge – es entstehen neue Anwende-rerlebnisse und Absatzquellen. Und nicht zuletzt können sich die Player in der Auto-mobilindustrie mit einem effizienten Soft-ware Lifecycle Management gegen die aufstrebende „Hightech-Konkurrenz“ auf dem Markt durchsetzen.

Die Langversion des Beitrags finden Sie unter der Info-Direkt-Nummer 806ael0219 auf all-electronics.de. (na) ■

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Automotive @ CES 2019 im ÜberblickAutonomes Fahren, Cockpit, Connectivity, Infotainment, HMI und mehr

Wie in den Jahren zuvor berichtet AUTOMOBIL-ELEKTRONIK auch in diesem Jahr wieder hochkompakt über die Neuigkeiten und Trends der CES 2019 in Las Vegas. In diesem Beitrag finden Sie hochkompakt diverse Impressio-nen des Messegeschehens, wobei die Themenbereiche autonomes Fahren (inklusive Lidar-Sensoren), Connecti-vity sowie der Bereich HMI, Infotainment und Cockpit eine ganz besondere Rolle spielten. Autor: Alfred Vollmer

1: Autonomes Fahren war eines der Kernthemen im Automotive-Bereich auf der CES. Nicht nur die Google -Toch-ter Waymo stell-te in Las Vegas aus.

2: Honda zeigte ein au-tonomes Quad für das Gelände.

3: Valeo fuhr auf einer vorpro-grammierten Strecke mit ganz „normalem“ (menschenähnli-chem) Beschleunigungs-, Brems- und Lenkverhalten voll automa-tisiert im Realverkehr. Auf Fuß-gänger bremste das System sanft und beherzt, aber an einer (aus deutscher Sicht suboptimal gesicherten) Wanderbaustelle muste der Sicherheitsfahrer kon-trolliert übernehmen. Zwei Poli-zisten am Straßenrand interpre-tierte das System als Fußgänger, die kreuzen wollen, sodass auch hier noch ein leichter menschli-cher Eingriff notwendig war, weil die Polizisten stehen blieben.

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CES 2019 Überblick

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4: Aptiv fuhr mit 30 Fahrzeu-gen von BMW im Realverkehr voll automatisiert mit Sicher-heitsfahrer durch Las Vegas. Die Fahrzeuge ließen sich über die normale App des Fahrdienstanbieters Lyft bu-chen. Gezielte Pressefahrten waren während der Messe nicht möglich, sodass die Re-daktion auch keine Eindrücke schildern kann.

5: Bei allen Fahrzeugen, die in Las Vegas au-tomatisiert oder gar autonom unterwegs wa-ren, kamen in der zentralen Recheneinheit Prozessoren von Nvidia zum Einsatz. Nvidia zeigte an seinem Stand in der Automotive-Halle diverse Lösungen in diesem Bereich.

6: Mit dem Slogan „ Intel Outside“ machte Intel darauf auf-merksam, dass die Prozessoren des Unternehmens auch für viele Applikationen außerhalb der PC-Welt geeignet sind: inklusive automatisiertes Fahren.

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7: Zur Auswer-tung von Kame-radaten zeigte Continental ei-nen gegenüber 2018 erheblich verbesserten Al-gorithmus.

8: Panasonic wertete die Kopf- und Blickrich-tung sowie diverse andere Daten der Innen-raum-Kamera aus, um so auch den Gemüts-zustand des Fahrers zu bestimmen sowie den Müdigkeits-Level des Fahrers zu erkennen.

Beobachtungen am Rande

In diesem Jahr lief der Verkehr während der CES viel besser: am Messegelände (LVCC) genau-so wie am Las Vegas Strip. Selbst bei den Pen-delbussen musste man nur noch lange, aber nicht mehr extrem lange warten – und das, ob-wohl in diesem Jahr wieder etwa 180.000 Fach-besucher vom 8. bis zum 11.1.2019 zur CES 2019 nach Las Vegas kamen, wobei die Organisatoren erst im Frühling genauere Zahlen liefern können oder wollen.Als Pressevertreter hatte mein Smartphone am Abend jedes Messetages jeweils ganz erheblich mehr als 10.000 Schritte registriert, die ich im-merhin teilweise auch in der Sonne Nevadas bei mittags fast 20 °C zurücklegte. Wer dennoch Müdigkeit verspürte, konnte sich direkt am Mes-segelände gleich neben einem kleinen Lebens-mittelladen bei „Infuze“ (siehe Foto) auch gleich mit Infusionen neue Power direkt in die Venen spülen lassen und dabei wie auf einer Speisekar-te zusätzlich zum „Hauptmenü“ (IV Infusions)

noch ein paar höchstdosierte „Beilagen“ (IV Add-Ons) und“Booster Shots“ zusätzlich mit in die Venen tropfen lassen: USA live.Auf diesen Seiten betrachten wir ausschließlich das Thema „Automotive“, aber es gab auf der CES natürlich auch ausgesprochen viele Neuig-keiten jenseits der Automotive-Welt. Wer ger-ne einen Einblick in die Welt der dort vorge-stellten Gadgets bekommen möchte, findet per infoDIREKT 900ae0119 auf www.all-elect-ronics.de eine kleine, aber teils sehr skurrile Auswahl. Übrigens: Auch wenn die CTA (Consumer Tech-nology Association) als Organisator seit Jahren schon darum bittet, die Messe nur noch mit „CES“ zu titulieren, sagen und schreiben nach wie vor sehr viele Unternehmen und Medien, dass in Las Vegas die „Consumer Electronics Show“ stattfindet, wie die Messe früher in der Tat einmal lange Jahre hindurch hieß. Wir hal-ten uns an den offiziellen Namen „CES“.

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8Alle Fotos (außer Bilder 27, 32, 36): Alfred Vollmer.

CES 2019 Überblick




10: Velodyne stellte seine ganze Lidar- Palette in den Mittel-punkt seines Messe-standes.

13: Wie gut sich die von einem Lidar-Sensor ge-lieferten Daten mittlerweile aus-werten lassen, demonstrierte Velodyne an sei-nem Stand. Auch ein hoch erhobe-ner Arm lässt sich vom Lidar sehr gut erken-nen.

11: Dass sich Lidar-Sensoren auch (aber nicht nur) an bisher nicht hierfür genutz-ten Orten verbauen lassen, demonstrierte Cepton mit seiner Lösung, die zwischen einem vollmechanischen Lidar und einem Solid-State-Lidar angesiedelt ist. Diese Li-dar-Lösung, die bereits in einigen ameri-kanischen Städten im Testeinsatz ist, kommt mit seinem 905-nm-Laser ohne mechanische Spiegel aus und soll Dank

der von Cepton pa-tentierten MMT (Mic-ro Motion Technolo-gy) erheblich preis-günstiger sein als ein Solid-State-Lidar.

14: Infineon wiederum stellte die Halbleiter zur Auswertung von Lidar-Daten mit in den Fokus. Auch hier ist ein ausge-streckter Arm gut zu erkennnen.

15 Osram wieder-um beleuchtete das Thema Lidar pri-mär, aber nicht nur, von Seiten der Pho-tonik und zeigte an seinem Stand Li-dar-Exponate von Cepton, Innoluce , Innoviz , Leddar-tech und Velodyne.

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9: Im Bereich der Sensorik war Lidar ein ganz zentrales Thema. So zeigte Leddartech diverse Lidar-Lösungen, hier zum Beispiel in Kooperation mit dem Unternehmen Autonomous Stuff .

12: Das Unternehmen Ibeo , an dem ZF eine wesentli-che Beteiligung hält, bringt nach Angaben von ZF-CEO Wolf-Henning Scheider noch 2019 ein Solid-State-Lidar auf den Markt.

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16: Auf ausgesprochen vielen CES-Ständen waren selbstfahrende Personen-transport-Systeme wie People-Mover oder Sammeltaxis zu sehen – unter an-derem auch bei Bosch , Continental, Denso und ZF. Ab Seite 52 erläutert ein ausführlicher Beitrag das Potenzial und die Marktreife des ZF-Konzepts.

17: Dabei zeigte Denso unter dem Motto „Crafting the Core“ nicht nur ganz dezent hinter einer abgedunkelten Scheibe seine Recheneinheit für das au-tonome Fahren im People-Mover sondern auch seine “Vision einer von der Cloud gepowerten mobilen Zukunft“.

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CES 2019 Überblick



CES 2019 Überblick

18: Auch Klein-Lkws sollen in Zukunft autonom unterwegs sein, wobei in punkto Design sicherlich noch etwas Luft nach oben ist.

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19: Die Schweizer Ideenschmiede Rinspeed zeigte in diesem Jahr mit dem Micro-Snap eine Mini-Version seines auf der CES 2018 vorgestell-ten Snap. Details zum rein elektrisch fahrenden Microsnap finden Sie per infoDIREKT 404ael0219. Hierbei sind Fahrgestell (Skateboard) und Aufbauten (Pods) getrennte Systeme (siehe auch ZVEI-Standpunkt auf Seite 6), wobei der Aufbau entweder zwei Passagiere oder Fracht ent-halten kann.

20: Panasonic zeigte beispielsweise bei seinem e_Torta genannten System, wie sich ein Aufbau eines – hier nicht Skateboard sondern Tor-ta (Schildkröte) genannten – Fahrgestells in einen mobilen ärztlichen Untersuchungsraum mit per Polarisation verdunkelbaren Scheiben und integrierter Rollstuhlrampe verwandeln lässt. Das Smiley-Gesicht auf der Frontseite zeigt, wie der Bildschirm beispielsweise mit Fußgän-gern kommunizieren kann, um diesen zu signalisieren, dass sie zum Beispiel an einem Fußgängerüberweg erkannt wurden.

21: Auch einen mobilen Verkaufsstand – hier für Lebensmittel – hält Pa-nasonic bei e_Torta für denkbar. Während der eigentlichen Selbstbe-dienungs-Verkaufspha-se transportiert das Fahrgestell dann schon wieder mit maximal 40 km/h ganz autonom an-dere Aufbauten. Schon 2021 soll e_Torta auf den Straßen von Osaka unterwegs sein. Die vier 48-V-Motore haben je-weils eine Leistung von 18 kW bei über 90 Pro-zent Wirkungsgrad.

22: Das von Rinspeed „erfundene“ Konzept stößt auf derart großes Interesse, dass es sogar ein OEM aufgriff: Daimler prä-sentierte auf der CES das „visionäre Konzept“ namens Urba-netic, dessen People-Mover-Aufsatz bis zu zwölf Passagieren Platz bietet, während ein Cargo-Modul als klassischer Güter-transporter für bis zu zehn Epal-Paletten dient.

23: AEV Robotics stell-te an seinem Stand so-gar ein komplettes Baukastensystem für Pods vor, die auf Basis des AEV-Robotor-Fahr-gestells auf den Stra-ßen unterwegs sein könnten.

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24: Obwohl man es vermuten könnte, geht es bei diesem Exponat auf der CES 2019 nicht um People-Mover sondern um Innenraumkonzepte. Mit Hilfe von KI-Algorithmen will Kia beispielsweise auf Basis von Bio-, Gesten- und anderen Sensoren die Emotionen und Wünsche des Fahrers auswer-ten, um dann entsprechende Einstellungen selbstständig vorzunehmen.

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30: Continental ist jetzt auch in der Lage, die Frontscheibe von doppelt gebogenen Cock-pit-Displays auf Polymer-Basis zu realisieren. Durch den Verzicht auf die Echtglas-Front sin-ken die Kosten, aber Touch ist unverändert weiter möglich.

31: Ein einziger Applikationsprozessor des Typs i.MX 8QuadMax, der Ende 2019 in Serie ge-hen soll, steuert sämtliche Inhalte dieses Display-Clusters an. Derzeit liefert der NXP-Chip die Inhalte für bis zu vier Anzeigen, aber etwa 2023 soll nach Angaben von Lars Reger , CTO von NXP , eine neue Variante bis zu elf Displays direkt ansteuern.

29: Auf Basis seiner Maxtouch-Technologie zeigte Microchip auf der CES einen Demonstra-tor, der drei Finger gleichzeitig erfassen kann. Die Drehknöpfe auf dem Display entstanden in Kooperation mit BNL Bearings .

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27: Neben dimmba-rem Glas und elek-tronischen Innen-spiegeln stellte Gentex in Las Vegas auch ein System zur biometrischen Authentifizierung des Fahrers per Iris-Scan im Rückspie-gel vor.

28: Hassane El Khoury , CEO von Cypress Semiconductors , prä-sentiert AUTOMOBIL-ELEKTRONIK höchst persönlich das zen-trale Exponat auf dem Stand des Halbleiterherstellers: einen liebevoll restaurierten und voll aufgepimpten Ford Musting Baujahr 1969. Bei den Umbauarbeiten war der CEO oft selbst auf der Entwicklungsebene involviert, denn im Inneren enthält der Youngtimer ein topmodernes Cockpit mit TFT-LCDs, das nicht nicht nur im Bereich Connectivity nur so vor Cypress-Chips wimmelt.

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26: Zusätzlich zu Lösungen zum automatisierten Fahren präsentierte Ana-log Devices die Fahrerüberwachung, intelligente Fusion der Innenraum-Sensoren und das HMI als Mittelpunkt seiner Automotive-Exponate.

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25: BHTC erhielt für dieses Smart Comfort Control Bar genannte Klima-bedienteil sogar einen CES-Award. Kernmerkmal ist die Mehrfinger-erkennung auf einer Echtmetallleiste, die auch die Bedienkraft sensie-ren und haptisches Feedback geben kann. Neben kraftabhängigen Tasten lässt sich die Leiste auch als Slider einsetzen. Zudem ist eine gleichzeitige Bedienung durch Fahrer und Beifahrer möglich .

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38: Diverse Unternehmen zeigten ihre Inverter/Motor-Lösun-gen für die Elektromobilität; Details zu E-Mobility @ CES per infoDIREKT 399ael0219. Dieser Motor des Herstellers Nidec wird im Mai in China SOP haben. In 8,55 l Bauraum bietet der 83 kg schwere IPM-Motor 150 kW bei maximal 16.000 U/min.

39: In einem ganz anderen Leistungsbereich (5 V/2 A) arbeitet der neue Buck-Boost-Wandler von Rohm , der auch bei Kalt-startbedingungen von 4 V noch 12 V am Ausgang liefert – und das bei erheblich weniger Platzbedarf als sein Vorgänger.

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36: Unternehmen wie Faurecia oder IAV (hier im Bild die „Coquille“) zeigten ihre Innen-raumkonzepte, die speziell auf die An-forderungen des autonomen Fah-rens zugeschnitten sind – auch in punkto Sicher-heitsgurt, Airbag, Klimatisierung etc.

37: Das ASIL-D-zertifizierte Drive-by-Wire-Fahrzeug „Space Drive“ von Schaeffler hatte auf der CES Weltpremiere und soll als Basis für fahrerlose autonome Kleinfahrzeuge die-nen. Schaefflers Technologie-Vorstand Prof. Dr. Peter Gutzmer ist sich sicher, dass den kleinen autonomen Fahrzeugen mit extrem kleinem Wendekreis eine große Zukunft be-vorsteht – und zwar meist in Form von Taxis. In dieser Lösung ist auch Schaefflers Intelli-gent Corner Module verbaut, dessen Räder sich bis 90 Grad einschlagen lassen.

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33: Ein intelligentes Antennenmodul für LTE, WiFi, BLE, GNSS und V2x, das ganz ohne Koaxkabel auskommt und die Ante-nen bereits größtenteils planar auf dem Board enthält, könnte das Ende der Sharkfin genannten Dachantennen sein – gesehen bei Continental. Das runde Ele-ment in der Mitte ist ein GNSS-Modul.

34: Wie eine vergleichbare Lösung einge-baut aussieht, demonstrierte Harman mit seiner intelligenten Antennen-Komplett-lösung, die in einer 190 mm × 247 mm großen Dach-Aussparung Platz findet.

35: Per DLP-Projektion will Texas Instruments die Fahrzeugscheiben als Projek-tionsfläche nutzen. Durch den hierfür erforderlichen Phosphor, der auf die Wellen-länge 405 nm reagiert, dauert die Qualifizierung der Scheibe länger als die Qualifi-zierung der Elektronik, aber Ende 2020 soll das entsprechende Glas verfügbar sein.

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32: Beim russischen Unternehmen Wayray standen die Besucher Schlange, um im virtuellen Cockpit wirklich solch ein Breitwand-Bild zu erleben, das von einem neuartigen AR-HuD im Cockpit einer Sitzkiste erzeugt wurde – wirklich beeindruckend, aber sehr schwer zu fotografieren.

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CES 2019 Überblick




CES 2019 Automatisiertes Fahren

Die autonomen People-Mover sollen 2019 in Serie gehenZF erklärte auf der CES Technologien, Pläne und Strategien rund um autonome Fahrzeuge

Nicht nur beim elektrischen sondern auch beim automatisierten Fahren prescht ZF massiv nach vorne. Auf Basis seiner Umfeldsensor-Palette, der Zentralrechner-Plattform ProAI, der Algorithmik und der Mechatronik kommen jetzt Lösungen für Menschen, die Mobilität aber nicht unbedingt Fahrzeuge wollen. Autor: Alfred Vollmer

Im Bereich autonomes Fahren, ünstli-che Intelligenz und Elektromobilität hat sich ZF viel vorgenommen: „Wir

werden innerhalb der nächsten fünf Jahre über 12 Milliarden Euro in autonome Mobilität und Elektromobilität investie-ren“, erklärte Wolf-Henning Scheider, Vorstandsvorsitzender von ZF Friedrichs-hafen in Las Vegas. Schon dieses Jahr soll mit dem Ego Mover (Eigenschreibweise: e.Go Mover), der rein elektrisch angetrie-ben wird, der weltweit erste autonom fah-rende People-Mover in Serie gehen – gefertigt von E.Go Moove , einem Joint-Venture von E.Go Mobile und ZF. „Wir entwickeln mit dem Ego Mover den welt-weit ersten elektrischen Kleinbus mit vol-

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Dieser autonom fahrende People-Mover mit rein elektrischem Antrieb soll im Stadtverkehr ganz normal unterwegs sein – auch auf Stadtautobahnen.


Wolf-Henning Scheider , CEO von ZF , erklärte in Las Ve-gas: „Wir werden innerhalb der nächsten fünf Jahre über 12 Milliarden Euro in autonome Mobilität und Elektromobilität investieren.“

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ler Straßenzulassung“, ließ Prof. Dr. Gün-ther Schuh , CEO von E.Go Mobile dazu verlauten. Innerstädtische Mobilität werde zukünftig vor allem durch elektrische, lokal emissionsfreie und hochautomati-sierte Fahrzeuge charakterisiert. Der Ego Mover werde in den Städten mit 50 km/h, teilweise auch bis 80 km/h autonom unter-wegs sein. Langfristig ist auch autonomes Fahren mit bis zu 100 km/h geplant.

Das Gehirn: ProAI Den Zen tralrechner des Ego Mover bilden zwei KI-Systemboards des Typs ProAI Gen3 (Bild 1) von ZF, die schon in der ECU autark redundant arbeiten – eines für die Umfelderfassung und eines für die Fahrfunktionen. Auf jedem dieser KI-Systemboards befinden sich drei Platinen, die zunächst jeweils drei Nvidia-GPUs vom Typ Xavier enthalten.

1: Vor zwei Jahren kündigte ZF auf der CES seine erste ProAI-Plattform an. Die nunmehr vierte Generation hat mit 600 TOP/s die mehr als zehnfache Leistung der ersten Generation.

2: In der dritten Generation von ProAI kommt erstmals nicht ausschließlich ein Prozessor von Nvidia als Kernele-ment zum Einsatz. Jetzt sind können zum Beispiel auch SoCs von Xilinx zent-rale KI-Funktionen rechnen.

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3: Rob Csongor , Vice President of Autonomous Machines bei Nvidia : „ZFs ProAI ist die branchenweit ers-te komplett skalierbare Lösung: von einem Level-2-Autopilot bis zu einem Robotaxi ... von mehreren zehn TOP/sbis 600 TOP/s.“

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Bei ProAI Gen3 ermöglicht ZF erstmals auch die Nutzung anderer Hochleis-tungs-Prozessoren als die GPUs von Nvi-dia. So zeigte das Unternehmen auch ein Board, das zentrale KI-Funktionen in einem SoC auf Basis der Zynq-Ultrasca-le-Plattform von Xilinx unter anderem zur Echtzeit-Aggregation, Vorverarbei-tung und Distribution von Daten verwen-det (Bild 2). Damit lässt sich einerseits die

3:Autonomous Machines bei Nvidia : „ZFs ProAI ist die branchenweit ers-te komplett skalierbare Lösung: von einem Level-2-Autopilot bis zu einem Robotaxi ... von mehreren zehn TOP/sbis 600 TOP/s.“

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4: Die nunmehr vierte ProAI-Generation heißt ProAI Ro-bothink und bringt eine Performance von 600 TOP/s, ....

5: ... und daher benötigt ProAI Robothink aber auch eine besonders intensive Kühlung, um die Verlustleistung abzu-führen.

6: Bei Testfahrten in Las Vegas demonstrierte ZF auf einem abgesperrten Gelände das Szenario des „Autonomous Ride-Hailing“. Dieses autonom fahrende Sammeltaxi mit einem von ZF und Faurecia entwickelten Cockpit enthält weder Lenkrad noch Pedale und basiert auf ProAI Robothink.7: In dem autonomen Sammeltaxi sind allein an der Frontscheibe schon diverse Kameras verbaut.

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8: ZF will gemeinsam mit Transdev die nächste Generation der Mobilität prägen und so autono-me Shuttle in den Serieneinsatz bringen. Das er-klärten ZF-CEO Wolf-Henning Scheider und Yann Leriche , CEO von Transdev Nordamerika ge-meinsam auf einer CES-Pressekonferenz.

9: Yann Leriche, CEO von Transdev North Ameri-ca und Head of Autonomous Transportation, er-klärte sein Ziel einer „nahtlosen Mobilität“, das er per PACD (Personalized Connected Autono-mous Digital) mithilfe von ZF-Technologie errei-chen möchte: „Die Kooperation mit ZF und e.GO ist eine hervorragende Gelegenheit, unsere be-stehenden Mobilitätslösungen durch neue auto-nome Fahrzeuge zu ergänzen.“

10: Auf seinem CES-Messestand stellte ZF ne-ben der zentralen Recheneinheit die drei Ba-sissensoren des automatisierten Fahrens (Ra-dar, Kamera und Lidar) in den Mittelpunkt.

11: Erst mit der Fusion von Radar-, Kamera- und Lidar-Sensordaten (sowie von ergänzen-den Sensoren) können autonome Fahrzeuge richtig „sehen“.

12: Zur räumlichen Erkennung von Schallquel-len entwickelte ZF diesen Prototyp eines Sound.AI genannten Sensors, der in Las Vegas erstmals öffentlich zu sehen war.

13: Auch diesen Sensor-Prototypen zur Innen-raum-Überwachung zeigte ZF in Las Vegas erstmals öffentlich.

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Hardware-Leistung flexibel anpassen, denn nicht jeder Algorithmus läuft auf jedem Chip optimal schnell, aber auch aus Redundanz-Gesichtspunkten ist der Einsatz der Xilinx-Chips sehr attraktiv. Die standardisierte Schnittstelle des ProAi-Gen3-Basisboards, die sich in etwa mit der RTE bei Autosar vergleichen lässt, ermöglicht die Mischung der Prozessor-Boards. Damit setze sich ZF ProAI von

proprietären Systemen im Markt ab, die eine feste Kombination von HW/SW-Architektur pflegen – ein Ansatz, der neben funktionalen Zwängen auch Kostennach-teile für viele Anwender bergen könne.

„Wir trainieren ProAI mit dem Ego Mover“, betont ZF-CEO Scheider. „Weil dort zunächst stets ein Fahrer mit an Bord sein wird, können wir Millionen Kilometer trainieren.“ Bis zum Jahr 2021 soll der Ego

Mover ZF zufolge in fünfstelligen Stück-zahlen auf den Straßen unterwegs sein.

Gleichzeitig präsentierte ZF auf der CES mit ProAI Robothink (Bilder 4 und 5) „die leistungsfähigste Zentralrecheneinheit der Mobilitätsbranche“, wie Wolf-Henning Scheider betont: „ProAI Robothink ist ein ausgereiftes Produkt, das in diesem Jahr verfügbar sein wird“ – und damit würde Mobility-as-a-Service Realität, ab Level 4

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AutorDipl.-Ing. Alfred VollmerChefredakteur AUTOMOBIL-ELEKTRONIK

umsetzbar. In seinem Demo-Fahrzeug zum „Automous Ride-Hailing“ (Bild 6) kommt ProAI Robothink bereits in einer Version zum Einsatz, die eine Rechenleistung von mehr als 150 TOP/s (also 150 Billionen Rechen-schritte pro Sekunde) bietet und modular mit bis zu vier Einheiten kombinierbar ist, was einer Gesamtper-formance von 600 TOP/s entspricht. Bei 150 TOP/s beträgt die Verlustleistung des Boards etwa 150 W.

Cloud-AnbindungDa es sich hierbei im Prinzip um autonom fahrende (Sammel-) Taxis handelt, die per App gesteuert zum Fahrgast kommen (Bild 6), kann ZF hier gleichzeitig noch die Vernetzung der intelligenten mechanischen Systeme mit seiner cloud-basierten Plattform für Mobilitätsdienstleistungen vorantreiben, mit der es möglich ist, anbieterübergreifend Funktionen bei-spielsweise für das Ride-Hailing genauso zu integ-rieren wie für innovative Zustelldienste und das Flot-tenmanagement – inklusive Möglichkeit, die Fahr-zeugsoftware über die Cloud zu aktualisieren.

Kooperation zwischen ZF und Transdev Auf der CES kündigte ZF an, dass E.Go Moove und der Mobilitätsdienstleister Transdev jetzt beim Ego Mover zusammenarbeiten (Bilder 8 und 9). Transdev stellt mit seinem globalen Autonomous Transport System (ATS by Transdev) die passenden Überwa-chungsfunktionen, eine vernetzte Infrastruktur und eine Client-Anwendung zur Verfügung. Bis 2020 soll die völlig neuartige Shared-Mobility-Lösung „voll-kommen ohne Fahrer“ funktionsfähig sein, wobei Frankreich und Deutschland die wichtigsten Märkte sein werden.

Sensor-Set als BasisNeben den klassischen Sensoren Radar (Nah, Mittel, Fern), Kamera (inklusive Tricam und Remote-Kame-ras) sowie Lidar von Ibeo (Bild 10) informierte ZF in Las Vegas auch über neue Sensorkonzepte. So dient der aus vielen Richtmikrofonen bestehende Sensor Sound.AI (Bild 12) zur räumlichen Erkennung exter-ner Schallsignale wie Sirenen von Einsatzfahrzeugen. Das Innenraum-Observations-System wiederum überwacht auf ToF-Basis mit 10 Frames/s den Innen-raum und soll in zwei bis drei Jahren SOP haben. Pro Sitzreihe ist hierfür ein Sensor erforderlich. ■

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Automotive

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Neue Produkte

Kabellose Ladelösung im Automotive-BereichNFC-Reader-IC und MCU im LademodulDie NFC-Reader-ICs des Typs ST25R3914 und die 8-Bit-Automotive-MCUs STM8AF von ST Microelectronics setzt Rohm in seinem Qi-konformen Re-ferenzdesign für kabelloses Laden in Automotive-Anwendungen ein. Das

Referenzdesign für ein Automobil-Lademodul basiert auf dem 15-W-Lade-IC BD57121MUF-M für die Mit-telkonsole. Das NFC-Reader-IC ist ein gemäß AEC-Q100 Grad 1 qualifizier-ter Baustein mit Unterstützung für ISO14443A/B, ISO15639, Felica und

aktives P2P. Mit entsprechender HF-Performance und automatischer An-tennenabstimmung zur dynamischen Anpassung an schwierige metalli-sche Umgebungen eignet sich der Baustein auch zum Einsatz im Auto. Die 8-Bit-MCU bietet echtes Daten-EEPROM sowie CAN- und LIN-Bus-Schnitt-stellen und eignet sich für Betriebstemperaturen bis +150 °C. Im Verbund mit der NFC-Funktion kann die MCU auch als Controller für das Manage-ment neuer NFC-Anwendungen im Auto dienen.


GNSS-Empfänger eingebautNetzwerk-Interface für Car2x-/V2xVector Informatik stellt mit dem Netzwerk-Interface VN4610 seine erste Lösung für IEEE-802.11p- und CAN-(FD)-basierte Anwendungen vor. Als Anbindung an das Testwerkzeug CANoe.Car2x soll das Interface 802.11p-

basierte Steuergeräte schnell zur Seri-enreife bringen. Das VN4610 ist ein Netzwerk-Interface mit USB-Schnittstel-le für den Zugriff auf IEEE-802.11p- und CAN-(FD)-Netzwerke. Der Anwender soll bei der Umsetzung seiner Car2x-/V2X-Applikationen vom einfachen Emp-fangen und Senden von IEEE-802.11p-Botschaften profitieren. Dabei werden die empfangenen IEEE-802.11p-Bot-

schaften zeitsynchron zu den CAN-(FD)-Nachrichten an die Applikation übergeben. Der eingebaute GNSS-Empfänger liefert gleichzeitig die GNSS-Zeit sowie die aktuelle GNSS-Position.


Bordnetzunabhängige VersorgungEnergiespeicher für Messsysteme im TestfahrzeugDer Energiespeicher MIP 500 von Ipetronik entkoppelt die Stromversor-gung der Messtechnik vom Bordnetz des Fahrzeugs. Damit wird verhin-dert, dass die Messtechnik im Erprobungsfahrzeug das Energiemanage-

ment beeinflusst. Mit dem Lang-zeit-Energiespeicher MIP 500 wird sowohl der stationäre AC-Ladevor-gang über das 230-V-Netz als auch die Bordnetz-gespeiste DC-Aufla-dung der integrierten Hochleis-

tungsbatterie unterstützt. Durch den hohen Ladestrom im stationären Betrieb ist der Energiespeicher bereits nach kurzer Ladedauer wieder einsatzbereit. Der Speicher beinhaltet einen Blei-Vlies-Speicherakku mit intelligentem Ener-giemanagement und ermöglicht die Bordnetzladung mit wählbarer Lade-strombegrenzung. Zur Ausstattung gehört außerdem eine programmierbare CAN-Schnittstelle zur Fahrzeug-Bus-Anbindung. Für Automotive-Anwendun-gen bietet der Speicher außerdem eine hohe Vibrationsfestigkeit. Zur indivi-duellen Montage im Testfahrzeug ist ein Befestigungskit verfügbar.


Mit Ethernet- und CAN-Schnittstelle16-kanaliges Messmodul mit Auto-RangeStefan Klaric erweitert sein Produktportfolio im Bereich der Niedervolt-Messtechnik um ein 16-kanaliges Modul für Automobil-Anwendungen. Klari-Fuse 3 besitzt acht Probeanschlüsse, wobei jeder Anschluss zwei ADCs sowie für jeden ADC fünf Messbereiche mit Auto-Range-Funktion vorhanden sind. Dadurch ist es möglich, sowohl Ruheströme als auch Be-

triebsströme automatisiert und hoch-auflösend zu erfassen. Um den Signal-verlauf einer zu messenden Größe in Ausschnitten genauer analysieren zu können, gibt es die Möglichkeit bei Über-/Unterschreitung einer Schwelle die Abtastrate automatisch umzuschal-ten. Die Datenausgabe erfolgt über zwei

unabhängig konfigurierbare CAN-2.0B-Schnittstellen; eine Ethernet-Schnittstelle unterstützt die Klaric-Server-Software sowie das XCP-Proto-koll für Vector oder ETAS. Das Messmodul ermöglicht die Verbindung mit zahlreichen Strom-, Kombi- und Spannungs-Probes.


Für digitale Kombiinstrumente im AutoWandler und Regler zur StromversorgungMaxim stellt Power-Management-ICs mit geringer Baugröße und hohem Wirkungsgrad vor, die in digitalen Kombiinstrumenten und Radio-Head-Units zum Einsatz kommen. Das 3,5 mm × 3,75 mm große FCQFN-Gehäuse der Abwärtwandler reduziert das hochfrequente Rauschen der Schaltkno-

ten und eliminiert Bonddrähte, um den Durchlasswiderstand des MOS-FET-Schalters zu senken. Die Bauele-mente sind pin-kompatibel für vier, sechs und acht Ampere. MAX20004, MAX20006 und MAX20008 sind Hochspannungs-Synchronwandler mit integrierten High-Side- und Low-Side-MOSFETs (38 beziehungs-weise 18 mΩ). Bei MAX20098 und

MAX20034 handelt es sich um Synchron-Abwärtsregler (200 kHz bis 2,2 MHz), die mit Eingangsspannungen von 3,5 V bis 36 V arbeiten.


Mit ASIL-B-ZertifizierungGetriebedrehzahlsensor-ICsDie Magnetsensoren A19520, A19530 und A19570 von Allegro nutzen so-wohl die GMR- als auch die Hall-Effekt-Technologie. Basierend auf der So-lid-Speed-Digital-Architecture erreichen die Sensoren den größtmögli-

chen Dynamikbereich des Luft-spalts, unterscheiden Vibrationen und Drehbewegung und bieten Streufeldimmunität und anpas-sungsfähige Performance. A19520 ist mit wählbaren Ausgangsprotokollen kompatibel zu bestehenden Getrie-

ben. Er basiert auf der Hall-Effekt-Technologie und einer Zweidraht-Schnittstelle. Der A19530 bietet eine erweiterte Signalverarbeitung, er-kennt offene/kurzgeschlossene Anschlüsse und verfügt über Ausgabepro-tokolle für Drehzahl oder Drehzahl und Drehrichtung. A19570, basierend auf der GMR-Technologie und mit einer Zweidraht-Schnittstelle, bietet die gleiche hohe algorithmische Leistung wie Hall-Effekt-Sensoren, jedoch bei deutlich größeren Luftspalten und mit flexibler Sensoreinbaulage.


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Verzeichnisse/Impressum

AUTOMOBIL ELEKTRONIK 01-02/2019 57www.all-electronics.de

ETAS 4. USGreen Hills 9IAV 31Inova 39LeddarTech 21

MD Elektronik 37Mentor Graphics 17Microchip Limited 29Microchip Technology TitelseiteMKU 3. US

Rohde & Schwarz 55Rohm 11Schaeffler 7SVV TeilbeilageTaiwan External Trade 5

TTTech Auto 13Vector Informatik 2. US

ACI Systems 10AEV Robotics 46Allegro 56Analog Devices 22, 46Aptiv 46Argus 12Audi 12Autonomous Stuff 46Bertrand 10BHTC 46BMW 8, 12, 32, 46BMZ 10BNL Bearings 46Borg Warner 10Bosch 10, 46Broadcom 32

Brusa Elektronik 12Byton 10Car2go 10Cepton 46Clarion 10Continental 10, 46Continental 26Cypress Semiconductors 46Daimler 6, 10, 46Delphi Controls 10Denso 46dSpace 10E.Go Mobile 52E.Go Moove 52Eberspächer 10Elektrobit 12

EM-Motive 10ETAS 8Excelfore 10Faurecia 46, 52Gentex 46Google 46Harman 6, 32, 46Honda 46Huawei 12Hyundai 10, 32IAV 12, 46Ibeo 12, 46, 52Infineon 10, 46Innoluce 46Innoviz 46Intel 12, 14, 46

Ipetronik 56Kia 46Leddartech 10, 46Littelfuse 34LMC Automotive 34Lyft 10, 46Magna 10Maple soft 12Marquardt 12Maxim 56Microchip 14, 32, 46MOST Cooperation 14Mouser Electronics 32Nidec 46Nordsys 30Nvidia 14, 46, 52

NXP 6, 8, 10, 12, 22, 32, 46Optimal Plus 42Osram 46Panasonic 12, 46Qualcomm 14Rinspeed 6, 46Rohm 46, 56Samsung 14Schaeffler 46Silicon Labs 38Stefan Klaric 56ST Microelectronics 56Strategy Analytics 8Streetscooter 10Texas Instruments 32, 46Tom Tom 10

Toyota 12Transdev 52Transphorm 38TTTech 10Uber 10Valeo 46Vector Informatik 56Velodyne 8, 46Volkswagen 3, 10, 12Waymo 46Wayray 46Wind River 44WM Motor 10Xilinx 52ZF 3, 8, 46, 52ZVEI 6

Bernardin, Laurent 12Bischoff, Claus 12Carlson, Brian 22Csongor, Rob 52Diess, Herbert 3Eichhorn, Ulrich 12Gutzmer, Peter 46

Guzmán, Hugo 34Haug, Bruce 22Hohmann, Kai 26Kästner, Matthias 14Kern, Rainer 12Khoury, Hassane El 46Krahl, Anja 8

Lahr, Torsten 26Leriche, Yann 52McCammon, Marques 44Miller, Robbie 10Minster, Christophe 12Müller, Karl 12Neumann, Marek 12

Padilla, José 34Patrick, Mark 32Poulin, Michael 10Reger, Lars 6, 10, 12, 46Scheider, Wolf-Henning 46, 52Schleicher, Martin 12Schuh, Günther 52

Schuldenfrei, Michael 42Vukotich, Alejandro 8, 12Weber, Markus 26Wilson, John 38Zuk, Philip 38

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Personen

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Redaktion: Dr.-Ing. Nicole Ahner (na) Tel: +49 (0) 8191 125-494, E-Mail: [email protected]. Hans Jaschinski (jj) Tel: +49 (0) 8191 125-830, E-Mail: [email protected]. Gunnar Knüpffer (gk) Tel: +49 (0) 8191 125-145, E-Mail: [email protected] Probst (prm) Tel: +49 (0) 8191 125-214, E-Mail: [email protected]é Oliver Klein (aok), Volontär Tel: +49 (0) 8191 125-403, E-Mail: [email protected] Mitarbeiter: Jens Wallmann (jwa)

Office Manager und Sonderdruckservice: Waltraud Müller, Tel: +49 (0) 8191 125-408, E-Mail: [email protected]

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Vertriebsleitung: Hermann WeixlerAbonnement: http://www.automobil-elelektronik.de/abo/ Inland € 94,00 (zzgl. € 7,00 Euro Versandkosten + Mwst. = € 108,07) Ausland € 94,00 ( zzgl. € 14,00 Versandkosten + Mwst. = € 115,56)Einzelverkaufspreis € 19,50 ( incl. Mwst. + zzgl. Versand) Der Studentenrabatt beträgt 35 %. Alle Preise verstehen sich inkl. MwSt.

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Erscheinungsweise: 6 × jährlich

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Geschäftsführung: Fabian Müller

Verlagsleitung: Rainer Simon

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Produktmanager Online: Philip Fischer

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Art Director: Jürgen Claus

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Druck: BWH GmbH, 30457 Hannover

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rechte einzuräumen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsna-men, Warenbezeichnungen und dergleichen in dieser Zeitschrift berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zur Annahme, dass solche Namen im Sinne des Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürfen. Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung übernommen. Mit Namen oder Zeichen des Verfassers gekennzeichnete Beiträge stellen nicht unbedingt die Meinung der Redaktion dar. Es gelten die allgemeinen Geschäftsbedingungen für Autorenbeiträge.

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Da ist es wieder, dieses Modewort. Seit Neuestem kommt keine Besprechung mehr ohne aus,

selbst der Chef begrüßte die Mitarbeiter zum neuen Jahr mit „Willkommen in der VUCA-Welt“. Und irgendwie hat er ja auch Recht. Es ist zum Haare raufen angesichts des Chaos, das immer mehr Einzug hält in dem ehemals so überschaubaren und transparenten Entwicklungsbereich. Wel-che Projekte gerade laufen? Das überblickt angesichts der unzähligen „strategischen“ Schnellschüsse bei der Annahme schon lange keiner mehr. Ob die Ressourcen rei-chen? Spielt keine Rolle, da ohnehin fast täglich umpriorisiert wird. Getestet? Wird im Zweifelsfall nach der Auslieferung. Und die Aufmerksamkeitsspanne? Reicht gera-de von der einen Eskalation bis zur nächs-ten. So ist das Leben in der VUCA-Welt eben, die geordneten Zeiten sind ein für alle Mal vorbei, oder etwa nicht?

Szenenwechsel: Das Lean-Management-Programm geht zwar in seine dritte Runde,

doch viele der Befunde aus dem ersten Zyk-lus sind mangels Priorisierung noch nicht behoben. Gleichzeitig wird eine Q-Offen-sive gestartet, denn die Feldfehler nehmen zu. Dass der Konzern kürzlich zur Agili-sierung mittels Squads, Tribes und Chapters aufgerufen hat und ansonsten alle Energie in eine fundamental neue Produktgenera-tion fließen soll, Digitalisierung einge-schlossen, braucht auch keinen Anlass zu größerer Sorge zu geben. Wir sind doch in der VUCA-Welt, also muss es so sein und wird schon irgendwie klappen, oder?

Typische DenkfehlerDie Antwort ist ein klares „nein“. Es muss keineswegs so sein. Wir machen uns die Welt so, wie wir sie denken. Und es ist nützlich, sich typische Denkfehler klar zu machen:

• VUCA kommt von außen: Keineswegs. 80 Prozent davon ist hausgemacht und liegt entweder am fehlenden Willen oder an der Unfähigkeit, es zu vermeiden.

• Wir müssen uns damit abfinden: Nein. Anstatt jedem Trend hinterherzulaufen und in einer unüberschaubaren Vielfalt an Pseudo-Optimierungen zu ersticken, hilft das mutige Streichen all der Anforderungen und Initiativen, die nicht weiterbringen.

• Unsicherheit ist nicht aushaltbar: Doch. Zumindest, solange das Management die Sicherheit gibt, damit umgehen zu können, statt die eigene Unsicherheit auf die Mit-arbeiter zu übertragen.

Natürlich ist das anstrengend und kein Homerun. Doch alles andere gleicht einer Kapitulation vor einem Symptom, das unternehmerische Wirksamkeit unter-gräbt. Ich rate daher zum entschiedenen Gegensteuern – damit aus „Volatility, Uncertainty, Complexity, Ambiguity“ schließlich „Vision, Understanding, Cla-rity, Agility“ wird. (av) ■

Willkommen in der VUCA-Welt!Dr. Lederers Management-Tipps

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AutorDr. Dieter Lederer Unternehmensberater, Keynote-Speaker und Veränderungsexperte.

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