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Automotive & Transportation

So erhöhen Halbleiter Produktivität und Sicherheit in Nutzfahrzeugen

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Eine typische Hydraulik-Ansteuerung besteht aus Stromversorgung, Mikrocontroller, Aktuatoren und Sensoren (Bild 2). Zunehmend werden dabei mechanische Relais von intelligenten Schaltern ersetzt, die zuverlässiger sind und integrierte Schutz- und Diagnosefunktionen bieten. Infineon bietet dafür alle Schlüsselkomponenten wie lineare Hall-Sensoren, PROFET-Treiber für 12 und 24 V, lineare Spannungsregler und die Mikrocon­troller der XMC1000- und XMC4000-Familien.

Die intelligenten PROFET-High-Side-Schalter (Bild 3) werden zwischen Versorgung und Ventilansteuerung platziert und bestehen aus einem DMOS-Leistungstransistor sowie einer CMOS-Logik-Schaltung. Sie sind gegen Überlast, Kurzschluss, Übertemperatur, Erdungsverlust, Ausfall der Stromversorgung und ESD geschützt und sichern auch gegen dynamische Überspannung wie Load Dump und induktive Lastabschaltung.

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Pumpen und Ventile können von 24-V-Switches der Familie PROFET+24 V angesteuert werden, die für 24-V-Systeme ausgelegt sind und Load-Dumps bis zu 65 V(min) verarbeiten können. Pin- und Software-Kompatibilität sichert eine hohe Flexibilität. Die Pumpe, die die Flüssigkeit in das Ventil einbringt, lässt sich z.B. mit einem 30-mΩ-Baustein ansteuern. Das Ventil wird mit einem 50-mΩ-PROFET+24 V geregelt. Ventil und Pumpe können linear oder befehlsgesteuert über PWM-Signale betrieben werden. Speziell für CAV-Anwendungen ist der neue ISO26262-qualifizierte Dual-Kanal-Baustein BTF6070-2EKV mit 60 mΩ ausgelegt, der schnelle PWM-Ansteuerungen mit bis zu 2 kHz unterstützt und Ströme mit bis zu 2,3 A/Kanal treiben kann.

Für die hohen Lasten in CAV-Applikationen eignen sich die High-Side-Schalter Power-PROFET, die Gleichströme von 25 bis 40 A treiben sowie einen niedrigen Durchlasswiderstand zwischen 1,0 und 2,5 mΩ haben und auch integrierte Schutz- und Diagnosefunktionen bieten.

Das Pendant auf der Seite zwischen Last und Masseanschluss (Low-Side) sind die geschützten HITFET-Schalter, die eine leistungs- und timergesteuerte Strombegrenzung bis zu 42 A bieten und Lasten mit hohen Einschaltstromstößen ansteuern können, wie sie für CAV-Applikationen typisch sind.

Funktionale Sicherheit wird immer wichtiger

Bei der Entwicklung von CAV-Systemen sind die Vorgaben der funktionalen Sicherheit einzuhalten. Mit der IEC61508 gibt es eine branchenübergreifende generische Richtlinie für alle sicherheitsrelevanten Systeme. Für CAV-Applikationen sind ebenfalls zu beachten: ISO26262 (Automotive Funktionale Sicherheit), ISO25119 (Agrartechnik) und ISO15998 (erdbewegende Maschinen). Um deren Anforderungen zu erfüllen, müssen die Mikrocontroller eine hohe Rechenleistung bieten und über integrierte Safety-Features verfügen – wie die 32-bit-Mikrocontroller der AURIX-Familie. Diese erfüllen die Safety- Vorgaben gemäß ISO26262 ASIL-D ebenso wie die ISO25119 für landwirtschaftliche Fahrzeuge.

Mit zunehmend vernetzten Systemen wird auch die Datensicherheit (Security) immer wichtiger, insbesondere im Hinblick auf weitgehend automatisierte oder sogar autonome CAVs. AURIX-Mikrocontroller unterstützen dabei, die Datenkommunikation innerhalb des Fahrzeugs und die zu anderen Fahrzeugen bzw. der Infrastruktur besser abzusichern. Sie verfügen über ein Hardware-Security-Modul. Dieses nutzt einen Verschlüsselungs-Algorithmus, wie man ihn von Chipkarten kennt, und schützt so die entsprechenden Steuereinheiten (ECUs) vor Manipulation. Die Multicore-Architektur der AURIX-Familie nutzt bis zu zwei Tricore-CPUs mit diversen Lockstep-Architekturen. Diese werden mit innovativen Techniken wie sicheren, internen Kommunikationsbussen oder geschützten, verteilten Speichern kombiniert.

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