Je autonomer die Fahrzeuge der Zukunft unterwegs sind, desto stärker ändern sich auch die Anforderungen an den Innenraum. Unter dem Stichwort der Personalisierung werden beispielsweise Unterhaltungselektronik und Reisekomfort immer wichtiger. Im Zentrum der Innenraumgestaltung stehen dabei modernste Lichttechnologien, die mithilfe intelligenter LEDs realisiert werden können. Die Arbeit führender Unternehmen wie Osram Opto Semiconductors spielt bei der Realisierung dieser Anwendungen eine wichtige Rolle.

Fahrerassistenzsysteme / Automatisiertes Fahren

Elektronik

Automotive

Elektronische Bauelemente

OEM Supplier

Intelligente Technologie von Osram  lässt Licht dynamisch werden

Halbleiter auf Basis von Siliziumkarbid bieten hohe Effizienz und Kostenvorteile auf Systemebene. Damit eignen sie sich beispielsweise hervorragend für Wechselrichter im Hauptantrieb von Elektrofahrzeugen, wie ROHM zeigt.

Elektromobilität

Mobilität

Siliziumkarbid  revolutioniert den Antriebsstrang

Wir sind ein Mobilitäts- und Technologieunternehmen. Wir haben mehr als 152.000 unternehmerisch denkende Mitarbeiter und 346 Produktionsstätten sowie 93 Produktentwicklungs-, Engineering- und Vertriebszentren in 27 Ländern. Wir verfügen über umfassende Erfahrung in den Bereichen Engineering und Gesamtfahrzeugproduktion, sowie über Produktkompetenzen bei Karosserie und Chassis-Herstellung, Außenausstattung, Sitzfertigung, Antriebsstrang, aktive Fahrerassistenzsysteme, Elektronik, Mechatronik, Spiegel, Beleuchtung und Dachsysteme. Magna besitzt darüber hinaus weitreichende Elektronik- und Software-Kompetenz. Unsere Stammaktien werden an der Toronto Stock Exchange (MG) und der New York Stock Exchange (MGA) gehandelt. Weitere Informationen über Magna finden Sie unter www.magna.com.

Magna International (Germany) GmbH  

https://www.magna.com

hanser-automotive.de

UNABHÄNGIGER VERTRIEBSPARTNER AUS LEIDENSCHAFT

a.b.jödden GmbH  

https://www.abjoedden.de

Beschleunigungssensoren

Sensoren / Messwertaufnehmer

Messtechnik

Drehwinkelgeber

Druck- / Kraftsensoren

Durchflussmessgeräte

Messung von Gasen und Flüssigkeit

Elektrische / Magnetische Messtechnik

Feintaster / Mikrotaster

Geometrische Messtechnik

Füllstandmessgeräte

Geschwindigkeitsmessung

Zeitmesstechnik

Kupplungen

Lineartechnik

Maschinenelemente

Längenmesssensoren

Längenmesssysteme

Messgeräte für Länge, Weg, Abstand

Messtechnik, Testlösungen, Diagnose

Montagetechnik

Neigungswinkelgeber

Sensoren / Aktoren

Sensorik / Aktorik

Fertigungsautomation

Temperatursensoren

Die Anforderungen an die Robustheit elektronischer Bauteile gegenüber elektromagnetischen Störungen und einer sicheren Spannungsversorgung werden künftig weiter steigen. Für anspruchsvolle Anwendungen hat Ricoh neue Spannungsregler und Spannungs-Tracker entwickelt.

Stromversorgungs- und EMI-Lösungen für Off-Board-Sensoren und -Module

Wie bei einem Gewitter treten auch in der Industrie elektrostatische Entladungen auf: Wenn der Unterschied zwischen den Ladungen zweier Gegenstände groß genug ist, kommt es zu einem schlagartigen Potenzialausgleich. Dieser Überschlag kann elektronische Komponenten zerstören. Auch elektromagnetische Felder, die entstehen, wenn sich elektrische Ströme und Spannungen verändern, können Bauteile beschädigen. Schutzfolien von Schreiner ProTech reduzieren das Risiko: Sie isolieren oder schirmen ab.

ESD- und EMI-Schutzfolien reduzieren  Schäden durch elektrische Spannungen

Die Automobiltechnologie befindet sich in einem tiefgreifenden Wandel. So hat sich beispielsweise bei der Fahrzeugbeleuchtung wie Scheinwerfer und Rückleuchten die Lichttechnologie von herkömmlichen Glühbirnen zu LEDs weiterentwickelt. ROHM bietet Lösungen mit Treiber-ICs, die für die Ansteuerung der LEDs erforderlich sind.

LED-Treiber-ICs für vielfältige Automobilanwendungen

Funktionalität, Komfort und Effizienz sind – insbesondere im Automobilbereich – das technologische Primat der Zeit. Was gestern noch innovative Studie war, ist heute längst Serie, ob Assistenzsysteme, Infotainment oder neue Antriebskonzepte und damit etwa auch das Batteriemanagement.

Eine gute Verbindung

Als Entwicklungspartner der Automobilindustrie bietet die ASAP Gruppe umfassende Dienstleistungen mit Fokus auf die Megatrends E-Mobilität, Autonomes Fahren und Connectivity. Den strategischen Entwicklungsschwerpunkt legt ASAP auf die zukunftsorientierten Technologiefelder der Elektronikentwicklung wie der Systemintegration, der Softwareentwicklung, der Fahrzeugsimulation, der Erprobung sowie der Entwicklung von Prüfsystemen. Auch in den Bereichen Fahrzeugbau, Bordnetzentwicklung und CAD-Engineering unterstützt ASAP seine Kunden. Ergänzt wird das Portfolio um Querschnittsthemen aus dem Projekt-, Prozess- und Qualitätsmanagement sowie globale technische Dienstleistungen.

ASAP Holding GmbH  

https://www.asap.de

Beratung und Consulting

Dienstleistungen

Connectivity (Bussysteme, Telekommunikation, 4G / 5G, WLAN)

Gasnetz

Display im Automobil

Elektromechanik

Entwicklungs-Tools

Fahrwerk

Kfz-Systeme

HMI, Bedienelemente, Displays

Kfz-Antriebsstrang

Kfz-Leuchten, Beleuchtung

Laderegelung Elektromobilität

Stromversorgung

Prüfstände für Kfz

Messgeräte für Automobiltechnik

Software / Betriebssysteme / KI

Testgeräte für Kfz-Technik

Es ist keine Seltenheit, dass Fahrzeuge aus Sicht des Thermomanagements umgebaut werden müssen, weil sich die Energieströme im Betrieb anders darstellen als theoretisch gedacht. Mit dem Thermomanagement Modell des Unternehmens Wölfle kann nun jede Komponente nach deren Vorgaben, Leistungs- und Temperaturniveau an das System angebunden werden. Zudem ist es flexibel an jedes Fahrzeug anpassbar.

Mobile Automation

Perfekte Verteilung  und Anpassung der Wärmeströme

Seit der Gründung des Unternehmens im Jahre 1999 entwickelte sich MRS Electronic vom einfachen Leiterplattenbestücker zum kompetenten Partner und Experten in der Automotive und Fahrzeugelektronik. Mit einem leistungsstarken Team erschaffen die Mitarbeiter Tag für Tag neue Ideen für fortschrittliche Produkte made in Rottweil.

CAN-Steuerung für die Agrartechnik

Durch die fortschreitende Automatisierung mobiler Maschinen müssen sich Hersteller zunehmend auch mit Sicherheitstechnik und Richtlinien auseinandersetzen. In vielen Anwendungsbereichen lassen sich Personen im Gefahrenbereich nicht vermeiden. Hier sind Hersteller von Sicherheitssteuerungen gefordert, passende Lösungen anzubieten.

Kürzere Entwicklungszeiten  bei mobilen Maschinen

Die Cloud-Verfügbarkeit von Fahrzeugdaten für Diagnose und vorbeugende Wartung wird immer wichtiger. Die Anbindung von mobilen Arbeitsmaschinen an die Cloud erfordert daher ein flexibles und robustes IoT Gateway.

IoT Gateways für rauhe Einsatzgebiete

Der inzwischen wesentlich höhere elektrische Installationsaufwand der Maschinen bringt bestehende Verdrahtungslösungen immer mehr an Grenzen. Einen Ausweg bietet die im März gegründete Data Panel GmbH, ein Spin-Off der Murrelektronik GmbH, in Form eines exakt aufeinander abgestimmten, modularen und steckbaren Systembaukastens.

Zeitgemäße Verdrahtung  mobiler Maschinen

Mit dem FE pwm ergänzt die Firma Rheintacho die Drehzahlsensoren seiner FE-Baureihe um eine Lösung für den Einsatz unter schwierigsten Umgebungsbedingungen. Zusätzlich bietet der PWM-Drehzahlsensor einen weiteren Vorteil: Im Drehzahlsensor ist zusätzlich die Temperaturerfassung integriert.

Drehzahlsensor mit Temperaturerfassung

Die Vorteile bürstenloser Gleichstrommotoren (BLDC) haben scheinbar so gut wie alle motorisierten Anwendungen durchdrungen – viele werden aber immer noch mit bürstenbehafteten DC-Motoren realisiert. Denn die zu erzielenden Effizienzverbesserungen rechtfertigen das komplexere Design und die Kosten von BLDC-Motor Implementierungen oftmals nicht.

Fahrzeugbesitzer profitieren schon lange vom Einsatz elektrischer Motoren und den damit verbundenen Vorteilen der Elektrifizierung, die für viele wahrscheinlich mit elektrischen Fensterhebern begann. Anstatt sich beim Verlassen eines Parkplatzes oder beim Drive-in mit dem Kurbelhebel herumzuschlagen, genügt ein einfacher Knopfdruck, um das Fenster zu öffnen und wieder zu schließen. Bei Fahrzeugen, die von mehreren Fahrern genutzt werden, kommt es häufig zu der Situation, dass der Sitz scheinbar immer für den anderen Fahrer konfiguriert ist. Hier sind häufig mehrere Motoren mit einer Speicher-/Memory-Funktion integriert, sodass jeder Fahrer mit einem einzigen Knopfdruck seine bevorzugte Fahrposition einnehmen kann. Und im Familien-Van können selbst die kleinsten Passagiere die Schiebetür dank Motorisierung problemlos öffnen und schließen.

Die Vorteile bürstenloser Gleichstrommotoren (BLDC) haben scheinbar so gut wie alle motorisierten Anwendungen durchdrungen – viele der hier aufgeführten werden aber immer noch mit bürstenbehafteten DC-Motoren realisiert. Dies liegt daran, dass die zu erzielenden Effizienzverbesserungen das komplexere Design und die Kosten von BLDC-Motor-Implementierungen nicht rechtfertigen. Bei einer Kraftstoffpumpe, die während der gesamten Fahrt in Betrieb ist, sind die längere Lebensdauer und die Energieeinsparungen eines BLDC-Motors offensichtlich. Aber bei motorbetriebenen Anwendungen, die eine nicht so präzise Regeldynamik erfordern oder nur einige Sekunden, vielleicht ein- oder zweimal pro Fahrt eingesetzt werden, kommen die Vorteile bürstenbehafteter DC-Motoren zum Tragen.

Geht es um das Design der Steuerelektronik für DC-Motoren, haben Entwickler die Qual der Wahl. Ein Mikrocontroller (MCU) bildet die Basis des Steuergerätes (ECU), empfängt Steuersignale typischerweise über CAN oder LIN und wandelt diese in Motorkontrollsignale um. Diese müssen dann die Leistungsschalter (meist MOSFETs) ansteuern, an die der Motor angeschlossen ist. Die MOSFETs befinden sich in einer H-Brückenkonfiguration. Dadurch kann der Motor in beide Richtungen drehen und mithilfe eines pulsbreitenmodulierten (PWM) Signals die Drehzahl des Rotors gesteuert werden. Die Logikausgänge der MCU liefern jedoch nicht genügend Strom, um die MOSFETs direkt durchzuschalten. Daher sind Gate-Treiber erforderlich, die die Logikausgänge der MCU auf Leistungspegel erhöhen, die zur Ansteuerung der MOSFETs erforderlich sind.

Der einfachste Weg solche Systeme zu partitionieren, ist nach Funktion: MCU, Pre-Driver, H-Brücke (Bild 1). Da die Entwickler unter dem Druck stehen, kompaktere und zuverlässigere Designs bereitzustellen, sind alternative, höher integrierte Ansätze erforderlich. Die Integration von MCU und Pre-Driver ist eine Möglichkeit. Der Nachteil dabei ist, dass die Wiederverwendbarkeit der MCU womöglich eingeschränkt ist, sollten sich die Pre-Driver Anforderungen in Folgeprojekten ändern. Ist die MCU Software vorhanden, getestet und sicherheitsgeprüft, stellt eine dann notwendige Portierung der Software eine erhebliche Hürde dar.

Möchte man die MCU jedoch beibehalten, besteht die Alternative darin, einen Motortreiber (MCD; Motor Control Driver) zu verwenden, der den Pre-Driver und die H-Brücke integriert. Zukünftige Projekte mit veränderten Motoranforderungen können unter Beibehaltung der MCU mithilfe eines maßgeschneiderten MCD aus dem verfügbaren Lineup realisiert werden.

Toshiba erweitert sein Angebot an integrierten 12-V-Pre-Driver/H-Brücken um die kürzlich eingeführten TB9053FTG und TB9054FTG. Diese 2-Kanal-DC-Motortreiber werden in robuster BiCD-Technologie gefertigt und kombinieren die Vorteile der Bipolar-, CMOS- und DMOS-Technik. Jeder Baustein hat zwei integrierte H-Brücken, die zugehörigen Pre-Driver sowie Diagnose- und Kontrollfunktionen. Betriebs- und etwaige Fehlerzustände können mittels der SPI Schnittstelle detailliert ausgelesen werden.

Die DC-Motortreiber lassen sich im SMALL-Modus mit bis zu zwei 5-A-Motoren oder im LARGE-Modus mit beiden Kanälen parallel geschaltet betreiben, um einen Motor mit bis zu 10 A anzusteuern (Bild 2). Der BiCD-Prozess garantiert, dass die Bauteile einen entsprechend niedrigen Schaltwiderstand aufweisen (290 mΩ pro Halbbrücke bei Tj=150 °C). Dies reduziert die Verlustleistung und die sich daraus ergebende Wärmeentwicklung. Um die Anzahl der erforderlichen externen Bauelemente zu minimieren, sind die Kondensatoren für die Ladungspumpen des Pre-Drivers bereits integriert. Das Design ist so ausgelegt, dass ein 100% PWM-Tastverhältnis gewährleistet ist.

Die Ansteuerung der Motortreiberbausteine kann über die PWM-Ausgänge einer MCU erfolgen. Die vier integrierten Halbbrücken verfügen über separate PWM-Eingänge, die zwischen 1 und 20 kHz betrieben werden können. Wobei die Totzeiteinfügung automatisch erfolgt. Weitere MCD Eingänge sind für die Konfiguration und Enable/Disable vorgesehen.

Über die serielle SPI-Schnittstelle hat man Zugriff auf eine Vielzahl von Konfigurationsmöglichkeiten und Diagnosedaten. Ferner können die Treiberbausteine über SPI kaskadiert werden, um mehrere Motorgruppen zu betreiben. Ein Überstromschwellwert, der als Chopper-Strombegrenzung implementiert ist, lässt sich im SMALL-Modus zwischen 4,6 und 6,5 A oder im LARGE-Modus zwischen 9,2 und 13 A einstellen.

Die DC-Motoren lassen sich über den Motortreiber sogar vollständig über SPI ansteuern (Bild 3). Ein integrierter eigener 16-MHz-Oszillator und ein PWM-Generator reduzieren die Anzahl der erforderlichen Signale, die die MCU liefern muss. Alternativ kann ein einzelner MCU-Taktausgang als Zeitbasis verwendet werden. Fällt dieses externe Signal wegen einem Fehlerfall aus, dient der interne Oszillator als Ersatz.

Um EMV-Anforderungen (Elektromagnetische Verträglichkeit) gerecht zu werden, bietet der TB905xFTG sieben Stufen für die Regelung der Flankensteilheit (Slew-Rate) für die MOSFET Ansteuerung (Bild 4).

Der schon angesprochene niedrige Durchlasswiderstand trägt dazu bei, die Wärmeentwicklung minimal zu halten. Die entstehende Wärme lässt sich über das thermisch optimierte Gehäuse des TB9053FTG verbessert abführen. Ein zusätzlicher integrierter Metallkern führt zu einem geringen Wärmewiderstand von nur 0,67 °C/W.

Das für den TB9054FTG verwendete Gehäuse ist ein 6 mm × 6 mm Wettable-Flank-VQFN mit 0,5 mm Pin-Abstand, wodurch sich dieser AEC-Q100 Baustein für die automatisierte optische Inspektion (AOI) eignet.

Während viele motorisierte Anwendungen mit bürstenlosen DC-Motoren ausgestattet werden, gibt es nach wie vor eine Vielzahl von Automotive-Systemen, die aufgrund ihrer Designkomplexität und Kosten weiterhin auf herkömmliche (bürstenbehaftete) DC-Motoren setzen. Motortreiber wie der TB905xFTG basieren auf fortschrittlichen Prozesstechnologien wie BiCD, um eine hochgradig konfigurierbare und effiziente Motorsteuerung zu ermöglichen. Sie erfüllen die strengen Anforderungen im Automotive-Bereich und ermöglichen Plattformansätze, bei denen bestehende MCU-Lösungen wiederverwendet werden können. Durch ihre umfassenden Diagnosefunktionen lassen sich die neuen Motortreiber in die intelligenten Automotive-Plattformen von heute integrieren. (oe)

<a href="http://toshiba.semicon-storage.com">toshiba.semicon-storage.com</a>

Toshiba Electronics Europe GmbH 

http://www.toshiba-europe.com

Ausgabe 1 2021

Bild 1: Integrierte Pre-Driver und H-Brücken Lösungen sind für DC-Motorsteuerungen am sinnvollsten und ermöglichen die flexible Auswahl einer geeigneten MCU.

Bild 2: Der TB905xFTG kann bis zu 5 A pro Kanal für zwei Motoren im SMALL-Modus oder bis zu 10 A im LARGE-Modus für einen einzelnen Motor liefern.

Bild 3: Die SPI-Schnittstelle reduziert die Anzahl der erforderlichen MCU-Pins aufgrund des internen Oszillators und der vorhandenen PWM-Generatoren.

Bild 4: Der TB905xFTG bietet sieben Stufen zur Steuerung der Flankensteilheit (Slew-Rate), um die EMV-Anforderungen zu erfüllen.

Anwendungen bürstenbehafteter DC-Motoren.

Hauptartikel

Klaus Neuenhüskes ist Chief Engineer Solution Marketing bei Toshiba Electronics Europe.

ausgabe 03/2021

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