2020 - Jahr voller Dynamik
Moderne Halbleitertechnik treibt den Fortschritt
Ganz gleich ob Analogsignale oder Daten verarbeitet werden, die jüngsten Fortschritte der Halbleitertechnik werden Unternehmen in vielen Branchen beflügeln. Keith Ogboenyiyavon TI identifiziert speziell drei Bereiche, die in 2020 die Entwicklung effizienter, smarter Systeme forcieren werden.
2020 wird ein von Dynamik geprägtes Jahr sein. Dank der Fortschritte bei den Analog- und Embedded-Mikroprozessor-ICs werden weitere Unternehmen ihre elektronischen Systeme durch mehr Technik aufwerten. Halbleitertechniken helfen Entwicklern bei der Bewältigung von Herausforderungen in der Entwicklung von elektronischen Schaltungen für Industrie- und Automobilanwendungen. Insbesondere aber erkennen wir bei Texas Instruments eine Reihe von Trends in den Bereichen Automatisierung, Fahrzeugelektrifizierung und Smart City.
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Automatisierung an der Edge
Dank der an der Edge erfolgenden Innovation präsentiert sich die Zukunft der prozessorgesteuerten Maschinen für die Smart Factory überaus interessant. In immer mehr Anwendungen tragen Echtzeit-Sensorik und -Verarbeitung zu einer dynamischeren Entscheidungsfindung bei. Nehmen wir die Industrieroboter als Beispiel. Diese sind auf Sensoren angewiesen, die eine große Menge vielfältigster Daten generieren, auf deren Basis sich per maschinellem Lernen in Echtzeit Entscheidungen fällen lassen.
Fortschritte im Bereich der Elektronik helfen Ingenieuren beim Entwickeln autonomer Fahrzeuge, die die Vorgänge in der kontrollierten Umgebung einer Fabrik besser verstehen können und nicht gänzlich auf die Verarbeitung von Informationen in der Cloud angewiesen sind.
Der zunehmende Einsatz der Mensch-Maschine-Kollaboration in der Fabrik führen zu einem verstärkten Bedarf an funktionaler Sicherheit, an einer feiner abgestuften Steuerung und einem höheren Grad an Kommunikation.
Staatliche Vorschriften verlangen von den Herstellern außerdem die Einhaltung strengerer Anforderungen bezüglich der Energieeffizienz auf der Systemebene. Letztere wiederum machen es notwendig, dass die neuesten Stromversorgungs- und Motor-Treiber-ICs mit höherem Wirkungsgrad arbeiten.
Fahrzeug-Elektrifizierung
Zu den größten Herausforderungen, die es derzeit auf dem Automobilsektor gibt, gehört die Entwicklung effizienterer Elektrofahrzeuge – ohne Schadstoffausstoß, mit mehr Batteriekapazität und größerer Reichweite und gleichzeitig mit anspruchsvollerer Elektronik und Ausstattung.
Der Umstieg auf 48-V-Systeme und größere Batteriekapazitäten (einige für bis zu 800 V) stellen an die Batteriemanagementelektronik die Forderung, das Energiespeichersystem zu überwachen und zu schützen – gleichzeitig sollen Größe und Gewicht der Batterie reduziert werden.
Neue Stromversorgungs-ICs und Mikrocontroller mit Unterstützung für Wide-Bandgap-Werkstoffe wie GaN und SiC werden sowohl im Antriebsstrang als auch im Bord-Ladesystem den Betrieb mit höheren Spannungen ermöglichen.
Aus der zunehmenden Anzahl elektrisch betriebener Fahrzeuge erwächst in Europa und in anderen Regionen der Bedarf an einer fortschrittlicheren Ladeinfrastruktur, mit der sich die Fahrzeuge schneller und effizienter aufladen lassen.
Smart Cities
Mithilfe der Elektronik können Städte in vielerlei Hinsicht smarter werden – angefangen bei Transportsystemen, über die Automatisierung des Einzelhandels bis hin zu einem effizienter genutzten Stromnetz.
Die Menschen in ganz Europa erwarten, jederzeit und überall Zugang zu elektrischer Energie zu haben. Um dieser Erwartung weiterhin gerecht zu werden, bedarf es effizienter Techniken zum Aufbau eines dynamischer koordinierten Stromnetzes, in dem Energie gespeichert und verteilt wird. Ein Beispiel hierfür ist der Einsatz mehrstufiger Wechselrichter mit hohem Wirkungsgrad – dank moderner Leistungshalbleiter und Prozessoren. Sie helfen den Energieversorgungs-unternehmen dabei, Energie effizienter zu verwalten und zu den Verbrauchern zu bringen.
Dank moderner Sensortechniken können vernetzte Verbrauchszähler für Wasser, Gas und andere Chemikalien entwickelt werden, die helfen Leckagen festzustellen und Ressourcen einzusparen – und die dazu beitragen den Transport dieser Ressourcen effizienter zu steuern. Dies wird Unternehmen, Städten und Ländern potenziell Einsparungen von einigen Millionen Euro bescheren und die Lebensqualität aller Menschen verbessern.
Neue Batteriemanagement-ICs werden nicht nur Durchbrüche bei den elektrochemischen Energiespeichersystemen für das Stromnetz herbeiführen, sondern auch Fortschritte bei den Akkusätzen von Elektrofahrrädern, E-Motorrädern und mobilen Robotern bewirken. Seitens der Energieversorgungsunternehmen gibt es überdies wachsende Anstrengungen, Energie aus erneuerbaren Quellen wie Sonne oder Wind effizienter zu verteilen und zu speichern.
Der Autor
Keith Ogboenyiya,
Vice President der Systems Engineering and Marketing Organisation von Texas Instruments, hat im Lauf seiner Karriere, in der er sich industrie- und automobilspezifisches Fachwissen sowohl im Analog- als auch im Embedded-Mikroprozessor-Bereich aneignete, mehrere Führungspositionen bekleidet. Er arbeitet bereits seit über 16 Jahren für TI und begann seine Laufbahn als Applikationsingenieur, wechselte später ins Produktmarketing und leitete Teams für die C2000-Echtzeit-Controller und Motortreiber.
Ogboenyiya studierte Elektrotechnik (Bachelor) am Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) in Atlanta, USA, und Mathematik (Bachelor) am Morehouse College, Atlanta, USA. Zurzeit gehört er dem Vorstand der School of Electrical and Computer Engineering an der Georgia Tech an.
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