Vom Pneu ins Fahrzeug-Netzwerk
Anforderungen an Reifen für moderne Fahrzeuge
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Zukünftige Entwicklung
Der Markt rund um Reifendrucküberwachung mag zwar weitestgehend stabil und standardisiert erscheinen – es gibt aber dennoch einige neue Trends rund um die Fahrzeugbereifung und die darin enthaltene Elektronik:
- Autonome Fahrzeuge – vollständig autonomes Fahren erfordert die Aufbereitung zahlreicher Daten verschiedener On- und Off-Board-Sensoren in Echtzeit.
- Carsharing – das vorübergehende Anmieten eines Fahrzeugs erfordert eine neue Herangehensweise an die zukünftigen Möglichkeiten des autonomen Fahrens. Bereits heute lassen sich in den USA und in Europa Automobile auf Kurzzeitbasis mieten.
Diese Entwicklung beeinflusst die Entscheidungsfindung bei den Fahrzeugherstellern und verändert das Umfeld der gesamten Lieferkette. Dies wird zu erheblichen Änderungen bei der Umsetzung von Reifendruck-Messsystemen führen:
- Erweiterte Reifendruckkontroll-Funktionen – neue Möglichkeiten, wie beispielsweise die automatische Positionserkennung des Radsensors (Radposition in Bezug zum Chassis), vereinfachen die Fertigung. Die Nachrüstung des Reifendruckassistenten, die Verschleißermittlung und die Beladung – alles Anforderungen, die sich durch veränderte Fahrzeugbesitzmodelle ergeben. Da Carsharing-Konzepte, Kurzzeitmiete und autonomes Fahren die Zukunft des Automobils stark beeinflussen, ist die Bereitstellung weitreichender Reifendaten zwingend erforderlich.
- Übergang auf im Reifen montierte Sensoren – in Zukunft werden die Reifensensoren an die Innenseite des Reifens montiert, um zusätzliche sicherheitsrelevante Funktionen umzusetzen und auch die Reifenlieferkette vereinfachen zu können. Intelligente Reifen ermöglichen Auto- und Reifenherstellern gleichermaßen, Fahrzeuge (in Bezug auf Dynamik, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit) weiter zu optimieren.
Kleinere und leichtere Sensormodule sind daher entscheidend, um diese Entwicklung voranzutreiben. Vielleicht ist es nicht sofort offensichtlich, warum dies ein Entwicklungsziel sein sollte. Schließlich ist das Reifeninnere im Wesentlichen ein Luftraum unter Druck, der sich zum Platz sparen eignet. Aber die eigentliche Frage ist das Gewicht. Welche Verformungskraft wirkt während der Fahrt auf die Reifenwand?
Unter der Annahme eines Sensorgewichts von 20 g und einer Beschleunigung von 2000 G wirkt eine Verformungskraft von 20 kg auf die Reifenwand. Kleinere Unvollkommenheiten beim Radgewicht können dann zu merklichen Leistungsänderungen und einem erhöhten Reifenverschleiß führen. Genau deshalb kommen selbst neueste Halbleitertechnologien für Reifendruck-Messsysteme an ihre physikalischen Grenzen.
Da die Batterie die größte und schwerste Komponente des Moduls darstellt, liegt hierauf das Hauptaugenmerk beim Stromverbrauch und der damit verbundenen Batterieauslegung und -größe. Das Sensormodul ist für eine Lebensdauer von zehn Jahren konzipiert. Diese Zeitspanne darf durch einen zu hohen Stromverbrauch nicht gefährdet werden. Daher werden hohe Anforderungen an das Elektronikdesign gestellt, um einerseits den Stromverbrauch zu verringern, aber andererseits dennoch zusätzliche Funktionen zu ermöglichen. Gleichzeitig sollen auch Gesamtgröße und Gewicht des Reifenmoduls reduziert werden. Durch einen geringeren Stromverbrauch in allen Betriebszuständen ist es möglich, auch den Platzbedarf der Batterie entsprechend anzupassen.
Das Sensormodul Melexis MLX91804 bietet Entwicklern nun eine ideale Lösung und sorgt für optimale Ergebnisse. Der Sensor bietet eine hohe Integration mit einer minimalen Anzahl an externen passiven Bauelementen. Der Stromverbrauch ist mindestens dreimal niedriger als der Standby-Stromverbrauch anderer Bausteine. Das Modul bietet eine hervorragende Sensorgenauigkeit und Auflösung bis auf 0,05 bar. Bezüglich der Stromversorgung hat Melexis bereits aufgezeigt, dass es möglich ist, eine kleinere CR1632-Zelle zu verwenden. Die dadurch erzielte Einsparung beträgt 40 Prozent des Batteriegewichts (entspricht 1,2 g) und 35 Prozent des Batterievolumens – und das bei gleich langer Lebensdauer. Dieser geringe Stromverbrauch basiert auf Melexis‘ jahrelanger Erfahrung in der Entwicklung von Schaltkreisen mit geringsten Fehlströmen bei optimalen Sensor-, Datenverarbeitungs- und Funkeigenschaften.
Das Sensormodul MLX91804 basiert auf einem hochpräzisen Drucksensor und einem hochleistungsfähigen 16-bit-Mikrocontroller. Der integrierte 315/433-MHz-Funksender ist in der Lage, Datenraten von bis zu 150 kbit/s zu bewältigen. 16 kB Programmspeicher sind für die Speicherung benutzerdefinierter Anwendungsdaten oder Bibliotheken vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Ein- oder Zwei-Achsen-Beschleunigungssensor für hohe G-Kräfte integriert, um umfangreiche Daten, wie beispielsweise über die Traktion, zu liefern.
Beachtenswert beim MLX91804 ist das neu entwickelte 14-Pin-DFN-Gehäuse mit einer Dimension von nur 5 mm auf 4 mm. Der Platzbedarf konnte somit um 60 Prozent des kleinsten vergleichbaren Drucksensors des Wettbewerbs reduziert werden. Die kompakte Größe und die Robustheit tragen dazu bei, die Durchdringung der Reifendruck-Messsysteme im Automobilsegment weiter zu beschleunigen.
Mit der Einführung hochkompakter Nanowatt-Sensoren wie des MLX91804 wird das Konzept der intelligenten Reifen immer greifbarer. Es wird sich zeigen, wie Elektronik im Inneren des Reifens das Fahrerlebnis und die Verkehrssicherheit weiter verbessert.
Eine weitere zukünftige Anwendung wäre die Kartierung in Echtzeit sowie die Überwachung der Traktion kombiniert mit GPS-Daten. Autonome Fahrsysteme könnten frühzeitig mittels der Vernetzung über rutschige oder vereiste Straßenbedingungen gewarnt werden. Diese Informationen werden in unseren zukünftigen Verkehrssystemen zur Anwendung kommen, einen Umbruch in diesem wichtigen Teil der Automobilzulieferkette darstellen und neue Geschäftsmodelle generieren.
Die Autoren
Jobangebote+ passend zum Thema
Ivan Zagan
ist Product Line Manager für das Portfolio der Reifendruck-Messsysteme. Er arbeitet seit 2004 bei Melexis und hat ein Diplom der Ingenieurwissenschaften von der staatlichen Universität in Schytomyr (Ukraine).
Mark Holdaway
ist Marketing Manager für Reifendruck-Messsysteme bei Melexis. Er arbeitet seit über 25 Jahren in der Halbleiter-Industrie und hat ein Diplom der Elektrotechnik von der Universität in Salford (England).
- Anforderungen an Reifen für moderne Fahrzeuge
- Zukünftige Entwicklung
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
Melexis: Drucksensor
Hochgenau, klein und leistungsfähig
LIN-Bus Gateway-IC von Melexis
LIN-Bus-Einschränkungen in Fahrzeugbeleuchtungen überwinden
Zwei-Chip-Sensor von Melexis
Latch- und Schaltsensor in einem Gehäuse
Komfort und Sicherheit im Straßenverkehr
Continental auf der CES Asia 2017
Von ADAS bis zum autonomen Fahren
Offene Plattform Renesas autonomy für hohe Flexibilität
