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Standardisiertes Framework

Display-Konnektivität im Auto leicht gemacht

31. Mai 2021, 14:10 Uhr   |  James Goel, MIPI Alliance

Display-Konnektivität im Auto leicht gemacht
© MIPI ALLIANCE

Die Zahl von In-Car-Displays steigt kontinuierlich an - was die Konnektivität zur Herausforderung macht.

In Fahrzeugen werden immer mehr Displays für unterschiedlichste Anwendungen verbaut. Das stellt Entwickler hinsichtlich der Display-Konnektivität vor große Herausforderungen. James Goel, Vorsitzender der MIPI Technical Steering Group, erklärt, warum ein standardbasierter Ansatz hier von Vorteil ist.

Display-Systeme im Automobilbereich durchlaufen derzeit eine rasante Entwicklung aufgrund von Branchentrends und neuen technischen Möglichkeiten in den Bereichen Konnektivität, Automatisierung, gemeinsame Nutzung und Elektrifizierung. Fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS), digitale Cockpits, Infotainmentsysteme im Fahrzeug (IVI) und autonome Fahrsysteme (ADS) sorgen für immer mehr Displays im Fahrzeug und den Bedarf an immer höheren Display-Auflösungen, Bildraten und Farb-Bit-Tiefen. Die resultierenden Multigigabit-Netto-Datendurchsätze, die für die Verbindung all dieser Displays erforderlich sind, stellen ein bedeutendes Designproblem für zukünftige Fahrzeuge dar und erfordern die Entwicklung innovativer elektrischer und elektronischer (E/E) Architekturen, die die neuesten Displaytechnologien nutzen.

MIPI ALLIANCE Displays
© MIPI ALLIANCE

Beispiele für verschiedene, in Automobilen verbauten Displaytypen.

Diese fortschrittlichen Anzeigesysteme müssen zudem die strengen Anforderungen der Automobilindustrie an Zuverlässigkeit, Leistung, Gewicht und elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) erfüllen. Die Verwendung von Industriestandards für Displays hat ähnliche Herausforderungen in Branchen wie zum Beispiel für Mobiltelefone gelöst. Das Verfolgen eines standardbasierten Ansatzes stellt auch eine Basis für die Lösung der Herausforderung der Display-Konnektivität im Automobil dar.

Technische Überlegungen zur Anbindung von Displays im Automobil

Die Herausforderung der Konnektivität von Displays im Automobil wirft fünf technische Grundsatzüberlegungen auf, die bei der Entwicklung von E/E-Architekturen berücksichtigt werden müssen:

  1. Bandbreite und Latenzzeit: Um die steigende Nachfrage nach ADAS und ADS zu unterstützen, werden immer mehr Displays in Fahrzeuge integriert. Sie ersetzen traditionelle analoge Kombiinstrumente, Spiegel und mechanische Tasten und fügen neue Displays hinzu, um IVI-Dienste zu unterstützen und eine digitale Fahrzeuganpassung zu ermöglichen. Die steigende Anzahl von Displays in Kombination mit immer höheren Displayauflösungen, Bildraten und Farbbittiefen erfordert Verbindungen mit mehreren Gigabit pro Sekunde und extrem niedrigen Latenzzeiten. Es wird erwartet, dass der gesamte Nettodatendurchsatz, der für die Verbindung von Displays erforderlich ist, mit jeder neuen Fahrzeuggeneration deutlich steigt.
  2. Immunität gegen elektromagnetische Störungen (EMI): Die anspruchsvolle Umgebung im Fahrzeug stellt eine große Herausforderung die Kommunikationstechnologie im Multigigabit-Bereich dar, die mit deutlich höheren Symbolraten und viel höheren Frequenzbereichen arbeiten müssen. Um einen sicheren und stabilen Betrieb von Datenverbindungen mit hohem Durchsatz über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs zu gewährleisten, müssen Kommunikationsverbindungen eine extrem hohe Immunität gegenüber EMI-Effekten erreichen. Dazu werden Rauschunterdrückungs- und Fehlerkorrekturmechanismen implementiert, die den negativen Auswirkungen von EMI im Fahrzeug entgegenwirken.
  3. Komplexität des Kabelbaums: Der Kabelbaum ist derzeit eine der schwersten und teuersten Komponenten innerhalb eines Fahrzeugs. Konnektivitätslösungen für Displays im Fahrzeug müssen, wo immer möglich, die Komplexität des Kabelbaums minimieren, die Kabelabschirmung und die Anzahl der Leiter auf ein Minimum reduzieren, um Kosten und Gewicht zu sparen, und die Verwendung von Inline-Steckern ermöglichen, um eine einfache Installation in der Produktionslinie zu ermöglichen. Verbindungslösungen müssen auch Schutz vor einer möglichen Degradation des Kabelbaums aufgrund von Alterung und Biegung der Kabel bieten.
  4. Voraussetzung für funktionale Sicherheit: ADAS- und ADS-Anwendungen müssen die Anforderungen des Automotive Safety Integrity Level (ASIL) erfüllen, von ASIL B bis ASIL D, wie in ISO 26262 definiert. Funktionen, die funktionale Sicherheit innerhalb von Display-Konnektivitätslösungen ermöglichen, um Paketverluste, eingefrorene Verbindungen und Kommunikationsverluste zu erkennen, sind unerlässlich, um diese strengen Anforderungen zu erfüllen.
  5. Entwicklungsaufwand: Die Integration fortschrittlicher Displays in Fahrzeugen kann den Einsatz vieler verschiedener Software- und Hardwarekomponenten erfordern, die von vielen verschiedenen Anbietern bezogen werden. Die Entwicklung individueller Connectivity-Lösungen im eigenen Haus oder mit einer begrenzten Anzahl von Zulieferern kann den Entwicklungsaufwand und die Komponentenkosten erheblich erhöhen und die gesamte Kostenlast, einschließlich Entwicklung, Test und Validierung, auf einen einzigen Automobilhersteller konzentrieren.
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1. Display-Konnektivität im Auto leicht gemacht
2. Vorteile von standardisierten Frameworks für die Display-Konnektivität

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