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Bordnetz-Kongress 2020

Energiebordnetz vor großen Herausforderungen

29. September 2020, 13:57 Uhr   |  Gerhard Stelzer


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Datenübertragungs-Trends im Bordnetz

Yao Yao von CAN in Automation gab einen Überblick über den aktuellen Status des Busstandards CAN sowie einen Ausblick. Im Fokus stand dabei »CAN XL«, wobei sie besonders auf die neuen CAN-SIC-XL-Transceiver einging, die Datenraten von 10 Mbit/s und darüber ermöglichen. Bild 5 zeigt einen MAC-Frame im XL-Format. Yao geht davon aus, dass CAN FD (Flexible Datarate) mittelfristig den klassischen CAN-Bus ablösen wird, wenn eine höhere Datenrate als 1 Mbit/s und Nutzdaten von mehr als 8 byte pro Daten-Frame erforderlich sind. CAN XL hingegen eignet sich besonders für höhere Datenraten und bietet Zusatzfunktionen, wie virtual Networking, Multi-Protokoll-Unterstützung und Sicherheitsfunktionen für die Data-Link-Schicht.

Mit der physikalischen Schicht der 10-Mbit/s-Welt beschäftigte sich Magnus-Maria Hell, Lead Principal für Fahrzeugnetze bei Infineon. In seinem Vortrag stellte er die Physical-Layer-Konzepte von CAN XL, 10BaseT1S und FlexRay gegenüber (Bild 6) und leitete daraus Empfehlungen für das Bordnetz ab. Wichtig seien eine geringe Impedanzstreuung bei verdrillten Zweidrahtleitungen (twisted pair) von +/- 105 Ohm oder 120 Ohm sowie beim ECU-Layout eine geringe Toleranz der beiden Leitungen zwischen Steckverbinder und Transceiver sowie gleiche parasitäre Kapazitätsbeläge der beiden Leitungen. Sein Fazit war, dass FlexRay bei aktiver Sterntopologie bei 10 Mbit/s eine gute Signalintegrität erreicht. CAN XL biete Bitraten, die sich an die Topologie anpassen lassen und gestatte die Nutzung existierender CAN-FD-Topologien. Außerdem ermögliche CAN XL einen sanften Übergang zu Ethernet. Bei 10BaseT1S lassen sich die Vorteile von Ethernet nutzen und mit Daisy Chaining lasse sich eine gute Signalintegrität erreichen.

Bild 8. Dr. Alexander Noack vom Fraunhofer IPMS schlägt vor, »Wireless TSN über LiFi« zu übertragen. Hier sind typische Anwendungen dargestellt.
© Elektronik Automotive

Bild 8. Dr. Alexander Noack vom Fraunhofer IPMS schlägt vor, »Wireless TSN über LiFi« zu übertragen. Hier sind typische Anwendungen dargestellt.

Mit der Übertragung hoher Datenraten per Licht beschäftigten sich zwei Vorträge, wobei Jürgen Schachtschneider und Cesar Esteban von KDPOF auf passive optische Lichtleiter (POF) setzen (Bild 7), während Dr. Alexander Noack vom Fraunhofer IPMS vorschlägt »Wireless TSN über LiFi«(Bild 8) zu übertragen. Das Referenten-Duo Schachtschneider und Esteban stellten gegenwärtig verfügbare 100-Mbit/s- und 1Gbit/s-Lösungen vor und zeichneten den Entwicklungspfad zu Datenraten von 10, 25 und 50 Gbit/s nach IEEE 802.3 OMEGA (GBase-SR) vor. Bei diesen hohen Datenraten kommen dann anstelle von LEDs VCSEL-Laser als Lichtquellen zum Einsatz.

Miniaturisierung und eine Million Meilen

Per Live-Schalte aus den USA gab das Referenten-Duo Jeremy Stout und Dr. Deepak Patil von Molex in der Abschluss-Keynote Einblicke in die Physik der Kontakte. Die »Miniaturisierung von Automotive Steckverbindern« lässt sich angesichts neuer Elektronik und Sensorik, zusätzlicher Leitungen bei begrenztem Platz- und Gewichtsbudget und einer zunehmenden Dichte an elektronischen Steuergeräten im Auto kaum vermeiden. Mit zunehmender Miniaturisierung der Steckverbindungen wird es immer schwieriger für die gleiche Robustheit zu sorgen. Molex hat deshalb eine »Zero Wear Technology« (Null-Verschleiß-Technik) entwickelt, die ein vorhersagbares und wiederholbares elektrisches und mechanisches Verhalten aufweist. Zentrale Elemente sind dabei eine geringere Reibung, die in niedrigeren Steckkräften resultiert, und freies Zinn an der Schnittstelle sowie ein optimaler Kontaktdruck für einen niedrigen und stabilen elektrischen Übergangswiderstand. Erreicht wird dies vor allem mit einer optimierten Kontakt-Geometrie.

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