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Wie kompakte Motortreiber das Autonome Fahren und die E-Mobilität vorantreiben

| Autor / Redakteur: Elisabeth Pfeiffer* / Benjamin Kirchbeck

Neue Autos enthalten inzwischen mehr als 30 Motoren für Aufgaben wie etwa die Fensterbetätigung, die Spiegel- und Sitzverstellung, das Schiebedach, die Scheinwerfer und die Klimaanlage. Diese teils notwendigen und teils wünschenswerten Systeme werden zunehmend automatisiert und nach den Wünschen der Fahrgäste programmiert werden.
Neue Autos enthalten inzwischen mehr als 30 Motoren für Aufgaben wie etwa die Fensterbetätigung, die Spiegel- und Sitzverstellung, das Schiebedach, die Scheinwerfer und die Klimaanlage. Diese teils notwendigen und teils wünschenswerten Systeme werden zunehmend automatisiert und nach den Wünschen der Fahrgäste programmiert werden. (Bild: AdobeStock)

In modernen Fahrzeugen sind mittlerweile mehr als 30 Motoren verbaut. Wie dabei kompakte Motortreiber auf dreierlei Weise helfen, bei den Trends im Bereich des Autonomen Fahrens und der Elektrofahrzeuge am Ball zu bleiben, lesen Sie hier.

Stellen Sie sich vor, Sie bestellen über eine Smartphone-App ein Taxi, das daraufhin binnen weniger Minuten eintrifft. Es befindet sich keine Person darin und die Türen öffnen sich automatisch, als es vorfährt. Sie lassen sich auf dem gemütlichen Ledersitz nieder, worauf sich Sitzposition und Beleuchtung automatisch nach Ihren Vorlieben einstellen. Auf einem Bildschirm erscheinen die neuesten Nachrichten. Das Auto fährt los und bewegt sich mühelos durch den morgendlichen Berufsverkehr, während Sie sich entspannen oder Ihre Emails durchgehen. Etwa die Hälfte der Autos, die Sie sehen, ist ebenfalls fahrerlos unterwegs. Sie fragen das Taxi, wann Sie am Ziel sein werden, worauf es antwortet: „Ihre geschätzte Ankunftszeit ist 8 Uhr 30. Es sind heute keine Verzögerungen zu erwarten.“

Dieses Szenario ist natürlich noch Fiktion, könnte aber schon innerhalb der nächsten zehn Jahre Realität werden. Fakt ist jedenfalls, dass die Fahrgäste mit zunehmender Verbreitung autonomer Fahrzeuge bei immer mehr Funktionen eines Autos einen autonomen Betrieb erwarten werden.

Neue Autos enthalten inzwischen mehr als 30 Motoren für Aufgaben wie etwa die Fensterbetätigung, die Spiegel- und Sitzverstellung, das Schiebedach, die Scheinwerfer und die Klimaanlage. Diese teils notwendigen und teils wünschenswerten Systeme werden zunehmend automatisiert und nach den Wünschen der Fahrgäste programmiert werden.

Nachfolgend werden drei Möglichkeiten beschrieben, wie Ihnen TI helfen kann, bezüglich dieser Trends am Ball zu bleiben und die Innovationen bei den Motoren im Auto voranzutreiben.

Einfache Integration von Motortreibern

Mit TI-Motortreibern können Designingenieure ihre Entwicklungszyklen verkürzen. Zum Beispiel lassen sich Motoren dank der Möglichkeit zum Kontrollieren der Anstiegsgeschwindigkeit schneller integrieren. Sie haben außerdem die Wahl zwischen digitalen oder analogen Schnittstellen. Bei Dreiphasen-Motoren können typisch drei PWM-Eingänge benutzt werden. Mit dem BLDC-Treiber (Brushless DC) für bürstenlose Gleichstrommotoren lässt sich derselbe Motor allerdings mit nur einem PWM-Eingang zum Drehen bringen, während die Kontrolle und Synchronisation der beiden anderen Phasen dem Treiber überlassen werden.

Verzicht auf unnötige Bauelemente und Verringerung des CO2-Ausstoßes

Sie müssen keine überflüssigen externen Bauteile kaufen, denn diese sind bereits in den Motortreiber integriert. Zum Beispiel lassen sich Systeme mit der intelligenten Gatetreiber-Technologie robuster, effizienter und flexibler machen, denn diese sorgt auf intelligente Weise dafür, dass ungewolltes Einschalten durch steile Spannungsflanken vermieden wird, dass die Gatetreiberstärke begrenzt wird und dass die Totzeiten optimiert werden. Durch die Zusammenfassung von mehr Funktionen in einem einzigen Baustein können Sie nicht zuletzt Platz im Fahrzeug sparen.

Unter anderem können Sie möglicherweise die Höhe des Dachs eines Autos von 18 cm auf 15 cm verringern, wenn Sie das Relais für das Schiebedach ersetzen. Allein dies würde dazu führen, dass sich der CO2-Ausstoß verringert und Elektrofahrzeuge einen größeren Aktionsradius bekommen. Wenn Hilfsfunktionen wie die Wasserpumpe, die Servolenkung oder die Klimaanlage nicht mehr per Keilriemen vom Verbrennungsmotor, sondern mit einem Elektromotor angetrieben werden, lassen sie sich nach Bedarf ein- und ausschalten, was das Fahrzeug ebenfalls insgesamt effizienter macht.

Zurzeit besitzen Elektrofahrzeuge einen großen zentralen Motor im Antriebsstrang. In der Zukunft wird man jedoch auf Nabenmotoren umsteigen, was die Möglichkeit eröffnet, mit dem jeweiligen Motor jedes Rad direkt abzubremsen oder anzutreiben. Dies erübrigt nicht nur das bisher nötige Differenzialgetriebe, sondern kann auch die Funktionen eines ausgefeilten Stabilisierungssystems oder eines Allradantriebs übernehmen. Unter dem Strich entsteht ein Auto mit geringerem Gewicht und einem gleichzeitigen Gewinn an Agilität und Sicherheit.

Mehr Fahrsicherheit

Die Sicherheit der Fahrzeuginsassen ist eine wichtige Designvorgabe und zugleich eine Verpflichtung. Mit den im Fahrzeug verbauten Motoren lässt sich ein Einklemmschutz realisieren, der immer dann anspricht, wenn zum Beispiel ein elektrischer Fensterheber, der Heckklappenantrieb oder das Schiebedach ein Hindernis registriert – sei es der Arm eines Kindes oder ein Gegenstand.

Im Fall der autonomen Taxis, der derzeit von mehreren Herstellern mit Autonomiestufe 4 getestet werden, muss, wenn auf öffentlichen Straßen gefahren wird und keine Person am Steuer als Rückfallebene zur Verfügung steht, das Fahrzeug selbst die Verantwortung dafür übernehmen, das Ein- und Aussteigen der Passagiere zu koordinieren – ganz ohne Lenkrad, Gaspedal und Bremspedal. Notwendig ist dafür ein Motor, der die Türen öffnet und schließt und sicherstellt, dass die Türen während der Fahrt verriegelt sind.

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* Elisabeth Pfeiffer arbeitet als Communications Manager bei Texas Instruments

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