eROCKIT Neues Zweirad mit Elektromotor und TI-SoC

Das Zauberwort heißt "Muskelkraftmultiplikation": Das eROCKIT genannte Zweirad eines Berliner Startups löst die Trennung zwischen muskelgetriebenen Fahrrädern und Motorrädern auf. Im eROCKIT zum Einsatz kommt auch ein neues SoC von Texas Instruments, das einem Dual-Core-Mikrocontroller mit Cortex-M3- und C2000-Cores enthält.

Entwickelt wurde das Ganze vom Berliner Startup eROCKIT GmbH. Das Unternehmen wurde im Jahr 2005 von Dipl.-Ing. Stefan Gulas gegründet und widmet sich einem völlig neuen Konzept der urbanen Fortbewegung. Alleinstellungsmerkmal des eROCKIT, einem einzigartigen Fahrzeug der Gattung „Human Hybrid", bildet das Prinzip der Muskelkraftmultiplikation.

Das eROCKIT löst die Trennung zwischen den herkömmlichen Zweiradkategorien auf: Auf der einen Seite die muskelgetriebenen Fahrräder, auf der anderen die Motorräder. Dieses Konzept verlangt dem Fahrer einen zwar leichten aber ununterbrochenen Körpereinsatz ab, welcher von der Fahrzeugelektronik verstärkt und als Antriebsleistung abgegeben wird. Zum ersten Mal im Fahrzeugbau wird die Körperkraft des Fahrers genauso bestimmend für die Dynamik und Geschwindigkeit der Fortbewegung wie Fahrzeugtechnik und Leistung des Motors.

So kann man nicht nur im fließenden Verkehr der Stadt mitcruisen, sondern auch ansatzlos beschleunigen. Bewegt wie ein Fahrrad sind Geschwindigkeiten jenseits der 80 km/h möglich. Die Lithium-Batterie des eROCKIT, die in 3 Stunden vollständig geladen wird, ermöglicht Reichweiten bis 60 km, allerdings arbeitet die Firma schon zusammen mit Panasonic an einer Nachfolgegeneration, welche eine doppelte Energiedichte aufweisen soll. Pro Jahr sollen 300 handgefertigte eROCKITs ausgeliefert werden, dank einer langen Bestellliste konnte der Preis von ursprünglich 30.000 Euro auf mittlerweile die Hälfte gesenkt werden.

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eROCKIT - Fahrrad oder Motorrad?

Alleinstellungsmerkmal des eROCKITs ist die Muskelkraftmultiplikation: Dieses Konzept verlangt dem Fahrer einen zwar leichten aber ununterbrochenen Körpereinsatz ab, welcher von der Fahrzeugelektronik verstärkt und als Antriebsleistung abgegeben wird.

Im Bereich der Halbleiter arbeitet eROCKIT mit dem amerikanischen Chip-Hersteller Texas Instruments zusammen. Elektronik-Entwickler Stefan Geissler von eROCKIT erklärte, dass die Unterstützung durch TI gerade von kleinen Firmen vorbildlich sei, während man die Erfahrung machen musste, von anderen Herstellern mehr oder weniger ignoriert worden zu sein. Zum Einsatz im eROCKIT kommt u.a. ein neues SoC von TI mit der Bezeichnung Concerto - es wurde von einem italienischen TI-Designer entwickelt, der allerdings in Australien lebt.

Beim Concerto handelt es sich um einen bei TSMC in einem 65-nm-Prozess gefertigten Dual-Core-Mikrocontroller, der einen ARM-Cortex-M3 und einen von TI bekannten TMS320C28x enthält. Während sich letzterer um Echtzeitanwendungen wie z.B. Motor-Control ohne Interrupts durch externe Ereignisse wie CAN-Bus u.s.w. kümmern kann (u.a. stehen 9 ePWM-Module mit 18 Ausgängen, davon 16 mit hoher Auflösung, zur Verfügung), ist der Cortex-M3 für die Kommunikation nach draussen zuständig (u.a. mit CAN, 10/100 Ethernet und USB OTG). Beide Subsysteme kommunizieren über einen geteilten Speicher und eine IPC (Interprocessor Communications) geannte Einheit, die aus 32 Handshake-Kanälen besteht (4 davon können Inetrrupts auslösen) und das dazu eingesetzt werden kann, den Datentransfer über den geteilten Speicher zu koordinieren.

Der Vorteil gegenüber vielen 2-Chip-Lösungen, die sich heute in entsprechenden Anwendungen finden, ist neben der Kostenersparnis (die Concerto-Chips kosten je nach Speicherausstattung zwischen 7 und 15 Dollar) auch eine größere elektromagnetische Verträglichkeit. Die Leistungsfähigkeit kann auf verschiedene Anwendungen zugeschnitten werden, indem die Taktfrequenzen für Cortex-M3 und C28x-Core variiert wird. Möglich sind 150/75 MHz, 100/100 MHz oder 60/60 MHz. Zielanwendungen sind neben intelligenten Motorsteuerungen auch Anwendungen aus den Bereichen erneuerbare Energien, intelligente Stromnetze, digitale Stromversorgung und Elektrofahrzeuge wie das eROCKIT.

Das auf dem C28x-Core basierende Subsystem umfasst neben den schon erwähnten ePWM-Modulen folgende Komponenten: Bis zu 512 Kbyte Flash-Speicher, bis zu 36 Kbyte RAM (beide mit ECC, wobei ein Fehler korrigiert und zwei erkannt werden), 2 Kbyte IPC-RAM (zum Datenaustausch mit Cortex-M3-Subsystem), eine FPU gemäß IEEE-754 mit einfacher Genauigkeit, Hardware-Blöcke für Viterbi, FFT, Prüfsummenbildung (CRC) und komplexe mathematische Funktionen, SCI, SPI, I2C, 6-Kanal-DMA, sechs 32-bit-Enahnced-Capture-Module (eCAP), drei 32-bit-Enhanced-Quadratur-Module (eQEP), einen gepufferten seriellen Port (McBSP), drei 32-bit-Timer und 128-bit-Passwortverschlüsselung. Das Subsystem des Cortex-M3 umfasst folgende Komponenten: Bis zu 512 Kbyte Flash-Speicher, bis zu 32 Kbyte RAM (beide mit ECC, wobei ein Fehler korrigiert und zwei erkannt werden), 2 Kbyte IPC-RAM (zum Datenaustausch mit C28x-Subsystem), 5 UARTS, 4 SSIs/SPIs, 2 I2C, USB-OTB+PHY, 10/100 Ethernet, 32-Kanal-DMA, EPI, 2 Watchdog-Timer und 128-bit-Passwortverschlüsselung.

Desweiteren gibt es noch ein analoges Subsystem, auf das beide Cores zugreifen könnnen. Es umfasst zwei 12-bit-A/D-Wandler, die nach dem Pipeline-Prinzip arbeiten, und die Abtastraten bis zu 2,88 MSamples pro s (in Abhängigkeit der Kanalzahl) ermöglichen, 4 Sample-and-Hold-Schaltkreise sowie sechs Komparatoren mit einem 10-bit-D/A-Wandler. Abgerundet wird das analoge Subsystem mit einem Temperatur-Sensor.

TI bietet kostenlose, einsatzbereite Anwendungs- und Konnektivitäts-Software-Bibliotheken, darunter Ethernet und USB an. Bibliotheken für digitale Stromversorgung, Motorsteuerung und erneuerbare Energien werden allerdings erst ab dem dritten Quartal 2011 verfügbar sein, die Massenrpduktion des Concerto-SoCs ist für Mitte 2012 geplant.