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Automotive & Transportation

So erhöhen Halbleiter Produktivität und Sicherheit in Nutzfahrzeugen

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Zu einem sicheren System gehört auch eine sichere Stromversorgung. Der Stromversorgungs- und Monitoring-Baustein TLF35584 (Bild 4) ermöglicht Designs gemäß ISO26262 bis zu ASIL D. Dafür bietet er u.a. ein Unterspannungs-/Überspannungs-Monitoring der Versorgungsspannungen, BIST-Funktionalität sowie Watchdog-Überwachung des Mikrocontrollers bzw. der Safety-Management-Unit des AURIX.

Der Baustein integriert u.a. einen Aufwärts-/Abwärts-Vorregler, eine Mikrocontroller-Versorgung (3,3 V/5 V mit 600 mA), einen Stand-by-LDO (3,3 V/5 V) zwei Tracker (5 V) für Sensoren sowie eine Kommunikations-Stromversorgung (5 V mit 200 mA). Die AURIX-Familie ist hoch skalierbar hinsichtlich Speicher (512 kB bis 8 MB Flash, 48 kB bis 2,7 MB RAM), Rechenleistung (bis zu 3 TriCore-Rechenkerne, 133 bis 300 MHz) und Art der Gehäuse.

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Um mögliche Fehler frühzeitig zu erkennen, haben die Rechenkerne im Hintergrund einen Sicherheitsrechenkern. Der arbeitet die Berechnungen mit einem Versatz von zwei Takten parallel ab und vergleicht die Ergebnisse. Da sehr viele Sicherheitsfunktionen in Hardware realisiert sind, kann der Software-Aufwand auf Anwenderseite sehr stark reduziert werden.

Die AURIX-Familie eignet sich sehr gut für den Einsatz in verschiedenen Anwendungen, in denen es auf hohe Rechenleistung in Echtzeit und auf Funktionale Sicherheit ankommt. Dazu gehören komplexe Body-Control-Module und sicherheitskritische Anwendungen wie Lenksysteme und Fahrerassistenzsysteme mit Radar- oder Kamera-Funktionen. Mit den AURIX-MCUs lassen sich Antriebe in Nutzfahrzeugen elektrifizieren und Systeme für das Hydraulik/Pneumatik-Management realisieren. Darüber hinaus werden moderne Netzwerke wie CAN FD, Ethernet oder Flexray unterstützt.

Radarsysteme spielen eine wichtige Rolle in CAV-Systemen

Höhere Sicherheit und Produktivität in CAV-Applikationen bringen auch Radarsysteme, oft in Kombination mit Kamerasystemen. Gerade im rauen Umfeld von Bau- und landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen spielen Radarsysteme eine wichtige Rolle, da sie sehr robust gegenüber Umwelteinflüssen und im Vergleich zu Ultraschallsensoren schneller sind.

Infineon hat für radarbasierte Assistenzsysteme von Nutzfahrzeugen und Baumaschinen eine 24-GHz-Radar-Lösung entwickelt und bietet ein komplettes Radar-Kit an, mit dem sich Radarsysteme einfach und schnell evaluieren lassen. Das Kit enthält neben einem 24-GHz-Radarchip (BGT24ATR12) den passenden AURIX-Mikrocontroller (TC264DA), der speziell auf Radaranwendungen zugeschnitten ist. Zum Kit gehören auch die bereits erwähnte Safety-System-Stromversorgung (TLF35584) sowie ein Low-Noise-Spannungsregler. Patch-Antennen sowie umfangreiche Dokumentation, Source-Code für den AURIX und Produktionsunterlagen (Gerber-Files, BOM, Schaltpläne) vervollständigen das Kit.

Komfortable Bedienung mit Joysticks

Mobile Baumaschinen und landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge werden immer kom­plexer, und damit auch deren Bedienung. Joysticks sind dabei eine komfortable Mensch-Maschine-Schnittstelle, wobei raue Umgebungen und hohe Einsatzfrequenzen ein robustes Design erfordern. Bisher basierten Lösungen meist auf Potenziometern.

Aufgrund der höheren Genauigkeit ersetzen analoge Joysticks zunehmend ihre digitalen Pendants. Analoge Joysticks wurden bisher meist mit zwei Potenziometern realisiert – was ein komplexes mechanisches Design zur Folge hatte. Dabei wandeln die Potenziometer die physikalische Position des Sticks in ein analoges elektrisches Signal um. Joysticks mit Potenziometern weisen jedoch Einschränkungen in Sachen Haltbarkeit und Zuverlässigkeit auf, bedingt durch den mechanischen Verschleiß. Manche Joysticks nutzen darüber hinaus ein weiteres Potenziometer für die z-Achse, das durch die Rotation der Sticks aktiviert wird. So wird das System zwar robuster, aber auch aufwändiger und teurer.

Eine elegante, robuste und präzise Alternative ist ein 3D-Magnetsensor (Bild 5), der in allen drei Raumdimensionen separat die Magnetfeldstärke misst. Zudem können die kompakte Elektronik und damit der Sensor komplett gekapselt und gegen Staub, Feuchtigkeit usw. geschützt werden. Mit dem 3D-Magnetsensors lassen sich alle drei Achsen gleichzeitig erfassen und präzise Ergebnisse liefern und die Lebensdauer erhöht sich.

Elektrik und Elektronik statt Mechanik und Hydraulik

Die Forderungen nach verbesserter Energieeffizienz und höherer Produktivität sowie verbesserter Sicherheit treiben die fortschreitende Automatisierung in CAV-Anwendungen. Dieser Übergang geht u.a. mit dem Ersatz mechanischer bzw. hydraulischer Komponenten durch elektrische bzw. elektronische Lösungen einher. Außerdem sind sicherheitskonforme Designs erforderlich. Innovative Halbleiter-Lösungen wie Mikrocontroller, Treiber, Sensoren, MOSFETs, IGBTs, etc. schaffen die Voraussetzung für diesen Paradigmenwechsel.

* Vincent Usseglio ist Global Distribution Marketing Manager Automotive Power bei der Infineon Technologies AG in Neubiberg bei München.

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