Vielfältige Lösungen zur Verbesserung der Funktionalität und Sicherheit von ADAS-Anwendungen

Da die Technologie des autonomen Fahrens stetig voranschreitet, erweitern sich die Rolle und Bedeutung von Advanced Driver Assistance Systems (ADAS). ADAS verbessert nicht nur das Fahrerlebnis, sondern spielt auch eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Fahrsicherheit durch die Reduzierung von Verkehrsunfällen. Um die Funktionalität und Sicherheit von ADAS weiter zu steigern, werden in diesem Bereich eine Reihe fortschrittlicher Technologien und Lösungen eingeführt. Diese innovativen Lösungen umfassen verschiedene Bereiche wie Sensortechnologie, Datenverarbeitung und -analyse, künstliche Intelligenz (AI) und Netzwerkverbindung. Ziel ist es, eine genauere Umweltwahrnehmung zu erreichen, die Datenverarbeitung zu optimieren und den Fahrern zuverlässige Entscheidungshilfen zu bieten. Dieser Artikel wird diese vielfältigen ADAS-Lösungen näher beleuchten und auch die damit verbundenen Lösungen von Murata erkunden, um diese technologischen Fortschritte zu unterstützen.

ADAS bietet Echtzeit-Umgebungserkennung, Fahrerassistenz und automatisierte Fahrfunktionen durch verschiedene Sensoren und fortschrittliche Datenverarbeitungstechnologien. Die Hauptanwendungen von ADAS umfassen automatische Notbremsung (AEB), Spurverlassenswarnung (LDW) und Spurhalteassistent (LKA), adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC), Totwinkelüberwachung (BSM), Verkehrsschilderkennung (TSR), Parkassistent (PA) und andere, die ein breites Spektrum an Automatisierungsfunktionen im Automobilbereich abdecken.

Die Architektur von ADAS besteht aus drei Hauptteilen: der Sensorschicht, der Datenverarbeitungsschicht und der Entscheidungsausführungsschicht. Die Sensorschicht umfasst Kameras, Radar, LiDAR und Ultraschallsensoren. Die Datenverarbeitungsschicht beinhaltet elektronische Steuergeräte (ECU) und Hochleistungsprozessoren, während die Entscheidungsausführungsschicht Softwarealgorithmen und Aktuatoren beinhaltet.

Die Anwendungen und die Architektur von ADAS zielen darauf ab, durch fortschrittliche Technologien effizientere Fahrassistenzfunktionen zu erreichen, die den Fahrern ein sicheres und komfortables Fahrerlebnis bieten und die Grundlage für zukünftiges vollautonomes Fahren schaffen.

ADAS-Anwendungen umfassen eine Vielzahl von elektronischen Komponenten und Halbleiterbauelementen zur Unterstützung ihrer Sensorik-, Datenverarbeitungs- und Entscheidungsfunktionen. Zu den gängigen Halbleiterbauelementen und elektronischen Komponenten in ADAS gehören Bildsensoren, Radar, LiDAR, Ultraschallsensoren sowie Mikrocontroller (MCUs), Mikroprozessoren (MPUs), Grafikprozessoren (GPUs), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) und feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs) für die Datenverarbeitung. Kommunikationsgeräte wie im Fahrzeug integrierte Netzwerkschips und drahtlose Kommunikationsmodule sind ebenfalls entscheidend, zusammen mit Stromversorgungs-ICs (PMICs), Spannungsreglern und Speichergeräten wie DRAM und Flash-Speicher. Die Entwicklung und Innovation dieser Halbleitertechnologien wird die ADAS-Funktionen weiter verbessern und verbreiten.

Sicherheit ist eine wesentliche Überlegung in Anwendungen für Fahrerassistenzsysteme (ADAS). Die Aufrechterhaltung der Systemzuverlässigkeit und -sicherheit erfordert die Integration spezialisierter elektronischer Geräte und Technologien wie Kondensatoren, EMI-Schutz und funktionaler Geräte. Murata ist in diesen Bereichen führend, und im Folgenden werden die entsprechenden Lösungen vorgestellt, die Murata bieten kann.

Murata ist bekannt für sein umfassendes Portfolio an elektronischen Komponenten, die auf Anwendungen für Fahrerassistenzsysteme (ADAS) zugeschnitten sind. Insbesondere bei ADAS-Steuergeräten (ECUs) bietet Murata eine vielfältige Auswahl an Komponenten, darunter Kondensatoren, EMI-Schutzlösungen und Sensoren.

Muratas NFM-Serie Keramikkondensatoren sind 3-Anschluss Low ESL (Equivalent Series Inductance) Chip-Multilayer-Keramikkondensatoren (EMI-Filter), geeignet für Antriebsstränge und Sicherheitseinrichtungen im Automobilbereich. Diese Low ESL-Kondensatoren eignen sich besonders gut für die Leistungsentkopplung in Stromversorgungssystemen und Sicherheitssteuergeräten.

Die Keramikkondensatoren der NFM-Serie von Murata zeichnen sich durch niedrige ESL aus und sind für Hochfrequenzeigenschaften optimiert. Diese Kondensatoren sind ideal für die Leistungsentkopplung in Hochgeschwindigkeitselektronik. Durch die Verwendung von Kondensatoren mit niedriger ESL lässt sich die gleiche Funktion wie bei 2-poligen Kondensatoren beibehalten und gleichzeitig die Anzahl der Komponenten reduzieren. Sie reduzieren effektiv Lärm und entsprechen den AEC-Q200-Standards.

Murata bietet verschiedene Produkte zur Weiterentwicklung von Fahrzeugnetzwerken an. Zu den bemerkenswerten Produkten gehören Gleichtaktdrosseln (CMCC), die als Rauschunterdrückungskomponenten dienen, sowie Induktivitäten für die Power over Coax (PoC)-Technologie, die Signalleitungen und Stromleitungen in einem einzigen Kabel vereint. CMCC nutzt Eigenschaften, die es für hochfrequente Signale und Rauschen für die Unterdrückung von hochfrequentem Rauschen unterscheidet. PoC-Filter trennen AC-Steuersignale von der über dasselbe Kabel gelieferten DC-Leistung und lassen nur die DC-Leistung passieren.

Im Bereich der EMI-Rauschunterdrückungsfilter (EMC-Rauschbekämpfungsmaßnahmen) hat Murata die DL/PL-Serie von Gleichtaktdrosseln/Gleichtakt-Rauschfiltern eingeführt. CMCC kann auf differenzielle Übertragungsleitungen angewendet werden und ist geeignet für Automobilanwendungen wie CAN/CAN-FD/100Base-T1/1000Base-T1/SerDes/A²B™. Es ist auch effektiv gegen Gleichtaktstörungen in Stromleitungen.

Zusätzlich gibt es zahlreiche EMI-Rauschunterdrückungsfilterprodukte, die auf Sicherheitssysteme, CAN/FlexRay, CAN/CAN FD, In-Vehicle Ethernet (100Mbps/1000Mbps) und SerDes (PoC) angewendet werden können. Diese Produkte bieten eine Vielzahl von Optionen.

Murata hat außerdem mehrere Automotive PoC-Induktivitäten eingeführt, die für PoC in Kamera-Schnittstellen innerhalb von ADAS entwickelt wurden. Die LQW-F-Serie Induktivitäten, zusammen mit anderen geeigneten Induktivitäten aus Muratas umfangreichem Produktportfolio, ermöglichen Breitband-Bias-T-Schaltungen mit minimalen Komponenten. Muratas umfassendes Angebot an Automotive PoC-Induktivitäten umfasst die Serien LQW, LQH, LQM und BLM. Diese Induktivitäten für Stromleitungen sind in einer breiten Palette von Größen erhältlich, von 1,6mm x 0,8mm bis 12mm quadratisch, und verfügen über verschiedene Herstellungsverfahren wie Metalllegierungen, Ferrit-Multilayer und Drahtwickeltypen.

Unter ihnen bieten die Metalllegierungsinduktivitäten Produkte in verschiedenen Größen von 2,0 mm x 1,6 mm bis 10 mm quadratisch an, die Anwendungen mit hohem Strombedarf und geringer Verlustleistung unterstützen. Durch die Verwendung eines Metalllegierungskerns erreichen diese Induktivitäten eine hohe Effizienz durch einzigartige Fertigungsprozesse und den Einsatz von hochwertigem, hochzuverlässigem und langlebigem Material mit niedrigen Kernverlusten. Alle Produkte erfüllen die AEC-Q200 Standards.

Der SCA3300-Beschleunigungssensor ist ein digitaler 3-Achsen-Beschleunigungssensor mit einer signifikanten Leistungsverbesserung und einer Abmessung von nur 7,6 × 8,6 × 3,3 mm (B × L × H). Er bietet wählbare Messbereiche von 1,5 g, 3,0 g und 6,0 g. Der Sensor verfügt über mehrere Selbstdiagnose-Funktionen, exzellente Nullpunktstabilität, niedrige Geräuschpegel, gute Vibrationsbeständigkeit und eine integrierte SPI-Digitalschnittstelle. Er hat überlegene mechanische Dämpfungseigenschaften, arbeitet in einem Temperaturbereich von -40 bis 125 °C und verbraucht lediglich 1 mA Strom (bei einer Versorgungsspannung von 3,0 bis 3,6 V). Durch die Nutzung der bewährten kapazitiven 3D-MEMS-Technologie von Murata hat er die Leistung in der Branche erheblich verbessert.

Im Bereich der ADAS-Sensoren, einschließlich Kameras, Radar und LiDAR, bietet Murata eine umfassende Produktlinie mit Kondensatoren, EMI-Schutz und funktionalen Geräten.

Der Automobilmarkt befindet sich derzeit in einem bedeutenden Wandel, wobei autonomes Fahren zu den bemerkenswertesten Trends zählt. Infolgedessen ist die Nachfrage nach LiDAR-Technologie, die beim autonomen Fahren unterstützt, in den letzten Jahren stark gestiegen. Die Siliziumkondensatoren von Murata, mit ihren niedrigen ESL-Eigenschaften, tragen dazu bei, die Erkennungsreichweite von LiDAR zu erweitern und die Messauflösung zu verbessern.

Siliziumkondensatoren, bekannt für ihre kleine Größe und ihr dünnes Profil, können in der Nähe von Laserdioden platziert werden. Sie können auch direkt mit den Laserdioden drahtgebunden werden, wodurch die parasitäre Impedanzschleife zwischen dem Kondensator und der Laserdioden reduziert wird. Diese Eigenschaft ermöglicht die Emission von Hochleistungsausgaben (über 100W) und kurzen Lichtimpulsen (ungefähr 1,5 Nanosekunden), im Vergleich zu Keramikkondensatoren.

Muratas Standardproduktreihe umfasst Siliziumkondensatoren für Drahtbonding wie die WBSC-Serie mit einem ESL von 50pH@SRF und einer Dicke von 250µm. Die WLSC-Serie bietet einen ESL von 50pH@SRF mit einer Dicke von 100µm, und die WASC-Serie bietet einen ESL von 6pH@SRF mit Dickenoptionen von 100µm/250µm.

Zur Unterdrückung elektromagnetischer Interferenzen in Sensoren können die zuvor genannten automobilen PoC-Induktivitäten sowie Metalllegierungsinduktivitäten verwendet werden, die beide eine hervorragende Leistung bieten.

Im Bereich der automobilen Timing-Geräte (Kristallresonatoren/Keramikresonatoren) bietet Murata ebenfalls eine umfangreiche Produktlinie, die für ADAS (Kameras), ADAS (Radar), Reifendrucküberwachungssysteme (TPMS), schlüssellose Zugangssysteme (RKE), Ethernet®, kabellose Ladegeräte, NFC (Schlüssel), Instrumentencluster (allgemein), Instrumentencluster (digital), Einparksysteme, Rundumsicht-Kamerasysteme, Fahrtenrekorder und Elektro-/Hybridfahrzeuge sowie andere Anwendungen geeignet ist.

Darüber hinaus bietet Murata auch Thermistoren (Temperatursensoren) zur Temperaturerkennung an, um Probleme wie Bauteilschäden, verkürzte Lebensdauer, Verformung und Verbrennungen zu verhindern. Diese Sensoren können Umwelttemperaturen überwachen, Lüfterdrehzahlen steuern oder Arbeitstemperaturbereiche beim Schnellladen aufrechterhalten. Thermistoren werden auch zum Überstromschutz verwendet, um abnormale Ströme zu unterdrücken und Kurzschlüsse durch Montagefehler, versehentliche Bauteilschäden und Fehlverdrahtung in der Fabrikautomation (PLC) zu verhindern. Darüber hinaus können Thermistoren zur Korrektur der Temperaturkennlinien von Produkten wie Halbleitern verwendet werden, beispielsweise Änderungen der Halbleitersensorausgabe, physikalische Änderungen in Metallwiderständen und bewertete Änderungen in LEDs.

Thermistoren werden häufig in Automobilanwendungen eingesetzt, wie beispielsweise in Wechselrichtern bei der Automobilelektrifizierung, BMS (Batteriemanagementsystemen), OBCs (On-Board-Ladegeräten), DC-DC-Wandlern, Motor-ECUs, TCU (Telematik-Steuereinheiten), IVI (In-Vehicle-Infotainment), ADAS, APA (Automatische Parkassistenz), LiDAR, Radar und Sensorik-Kameras in Anwendungen zur automobilen Konnektivität. Sie werden auch in Anwendungen für Automobilkarosserie/-fahrgestell/-sicherheit eingesetzt, einschließlich Automobilbeleuchtung, EPS (Elektrische Servolenkung), PKE (Passives schlüsselloses Zugangssystem)/TPMS (Reifendrucküberwachungssysteme), Gateways und fahrzeuginternen LANs.

Die Thermistoren von Murata umfassen NTC-Thermistoren und PTC-Thermistoren (POSISTOR). NTC-Thermistoren sind Bauteile, bei denen der Widerstand mit steigender Temperatur abnimmt, während PTC-Thermistoren Bauteile sind, bei denen der Widerstand mit steigender Temperatur zunimmt. Dies ermöglicht Anwendungen wie Temperaturerkennung und Strombegrenzung in Schaltungen.

Muratas NTC-Thermistoren verwenden hochpräzise, hochempfindliche Anschlüsse und sind in verschiedenen Modellen wie Oberflächenmontage- und Anschlussarten zur Einschaltstrombegrenzung, Temperaturkompensation und mehr erhältlich, verfügbar in Platten- und Anschlussproduktserien. POSISTOR PTC-Thermistoren bestehen aus keramischen Materialien mit hervorragender Zuverlässigkeit und Leistung.

Muratas umfassende Thermistor-Produktlinie umfasst verschiedene Verpackungsformate (Oberflächenmontage, bedrahtet) und beinhaltet Produkte für verschiedene Anwendungen wie Überstromschutz, Überhitzungsschutz und Einschaltstrombegrenzung.

Da sich die Automobilindustrie weiterentwickelt, ist es entscheidend, der Verbesserung der Advanced Driver Assistance Systems (ADAS)-Technologie zur Verbesserung der Funktionalität und Sicherheit Vorrang zu geben. Durch die Integration modernster Sensortechnologie, robuster Datenverarbeitungsfähigkeiten und effektiver Kommunikationssysteme werden ADAS-Systeme zunehmend fähiger, ihre Umgebung genau wahrzunehmen und zuverlässige Entscheidungsunterstützung zu bieten.

Darüber hinaus sind die Implementierung redundanter Designs, die Nutzung hochzuverlässiger Komponenten und die Integration umfassender Sicherheitsmaßnahmen entscheidend, um die Stabilität und Sicherheit von ADAS-Systemen unter vielfältigen Fahrbedingungen zu gewährleisten. Die in diesem Artikel hervorgehobene Palette von Murata-Lösungen ist bestens ausgestattet, um die anspruchsvollen Anforderungen an Sicherheit und Leistung in Automobil-ADAS-Anwendungen zu erfüllen.

Für weitere Details zu den genannten Produkten oder zusätzliche Informationen empfehlen wir, sich an Murata und Arrow Electronics zu wenden, um fachkundige Beratung und Unterstützung zu erhalten.