Die Automobilindustrie durchläuft derzeit einen massiven Wandel, der von vier großen Trends angetrieben wird, die die Zukunft des Transports prägen: Elektrifizierung, gemeinsame Automobilmodelle, aktive Sicherheitssysteme und Fahrautomatisierung. Diese Trends haben großen Einfluss auf die Art und Weise, wie Fahrzeuge entworfen werden. Der Markt für elektrische/elektronische Automobilkomponenten und Software zur Bedienung dieser Makrotrends wird bis 2030 voraussichtlich 450 Milliarden US-Dollar erreichen, was mehr als dem Doppelten des Wachstums des gesamten Automobilmarkts entspricht. Während wir diese Veränderungen bewältigen, bleibt eine Schlüsselkomponente für den sicheren und zuverlässigen Betrieb von Automobilsystemen von entscheidender Bedeutung: präzises Timing. Angesichts der heutigen Herausforderungen spielen Präzisions-Timing-Technologien eine entscheidende Rolle bei der Sensorik, Kommunikation und Datenverarbeitung in Automobilsystemen.
Das Timing ist entscheidend für die Erfassung, Kommunikation und Berechnung
1. Elektrifizierung: Revolutionierung der Antriebstechnologie
Der Markt für Elektrofahrzeuge (EV) wird sich weiter beschleunigen, da Autohersteller Modelle mit Verbrennungsmotor auslaufen lassen. Niedrigere Batteriekosten, längere Batterielebensdauer, verbesserte Lademöglichkeiten und eine größere Reichweite von Elektrofahrzeugen werden die Elektrifizierung von Fahrzeugen weiter beschleunigen.
Angesichts der heutigen Zunahme von Elektrofahrzeugen besteht ein wachsender Bedarf an fortschrittlicheren und komplexeren elektronischen Automobilsystemen, die zahlreiche Chips erfordern. Während diese Systeme einen saubereren und effizienteren Transport ermöglichen, stellen sie auch Designherausforderungen dar. Diese dichten elektronischen Systeme müssen aufgrund der höheren Ströme im Fahrzeug mit zunehmenden elektromagnetischen Störungen (EMI) zurechtkommen, die den Betrieb elektronischer Geräte stören können. Robuste Timing-Produkte spielen eine entscheidende Rolle bei der Taktung und Synchronisierung komplexer Automobilelektronik und ermöglichen den zuverlässigen Betrieb von Elektrofahrzeugen auch in lauten und anspruchsvollen Umgebungen.
2. Gemeinsame Nutzung von Automobilen: Anforderungen an die Zuverlässigkeit
Von Mitfahrgelegenheiten bis hin zu Carsharing erfordert die zunehmende Verbreitung gemeinsamer Nutzungsmodelle für Autos – die Fahrzeuge im Vergleich zu Einzelfahrzeugen bis zu 90 % der Zeit in Betrieb halten – äußerst zuverlässige Automobilsysteme. Häufige Ein- und Ausschaltzyklen sowie erhöhter Verschleiß erfordern robuste Komponenten, die erhöhten Belastungszyklen standhalten. Die Betriebsumgebungen im Automobilbereich sind von Natur aus rau, mit hohen Umgebungstemperaturen, starken Vibrationen und mechanischen Stößen. Da Fahrzeuge über einen längeren Zeitraum unterwegs sind, stellen Shared-Use-Modelle noch höhere Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Automobilelektronik.
Heutige Autos verwenden bis zu 70 Zeitmessgeräte. Diese Zahl wächst, da Autos intelligentere Technologien einführen und mehr Sensoren integrieren. Oszillatoren stellen wichtige Taktfunktionen für eine Vielzahl digitaler Systeme bereit – darunter elektronische Steuergeräte (ECUs) , fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS) , fahrzeuginterne Netzwerke , Infotainment und andere Subsysteme . Der Bedarf an höherer Zuverlässigkeit und Belastbarkeit von Zeitmessgeräten wird immer wichtiger, um den sicheren Betrieb gemeinsam genutzter Fahrzeuge zu gewährleisten.
3. Sicherheit: Von passiv zu aktiv
Ein aktiverer Ansatz zur Automobilsicherheit wird durch Vorschriften wie ISO 26262 für funktionale Sicherheit und SOTIF (Sicherheit der beabsichtigten Funktionalität) vorangetrieben, um die beabsichtigte Leistung unter einer Reihe anspruchsvoller Bedingungen sicherzustellen. Während diese Sicherheitsstandards die Komplexität von Automobilkonstruktionen erhöhen, sind sie für die Rettung von Leben und das Erreichen der Ziele der Vision Zero, einer Strategie zur Vermeidung von Verkehrstoten und Schwerverletzten, von entscheidender Bedeutung.
Während sich die Automobilsicherheit ständig weiterentwickelt, spielt präzises Timing eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung der funktionalen Sicherheit, da die Branche von passiven zu aktiven Sicherheitssystemen übergeht. Fahrzeuge, die mit ADAS-Computern und sensorgestützten Sicherheitssystemen ausgestattet sind, benötigen eine schnelle und zuverlässige Kommunikation über das Ethernet-Backbone des Fahrzeugs und über drahtlose Netzwerke. In sicherheitskritischen Automobilsystemen ist ein Komponentenausfall keine Option. Zeitmessgeräte müssen zuverlässig und genau sein, um große Mengen an Sensordaten zu synchronisieren, Multi-GB/s-Schnittstellen effektiv zu verwalten und eine nahtlose Kommunikation zwischen internen und externen Fahrzeugsystemen sicherzustellen, einschließlich der neuen Vehicle-to-Everything (V2X)-Konnektivität.
4. Automatisierung vorantreiben: Bewältigung der Datenexplosion
Autonomes Fahren ist nach wie vor einer der bedeutendsten Automobiltrends. Während sich die Branche noch auf Level 2 und Level 3 befindet, schreitet die Automatisierung rasant voran und Level 4 rückt schnell näher. Da elektronische Systeme immer komplexer werden und mehr Sensoren zur Automatisierung hinzugefügt werden, können Fahrzeuge mehr als 20 TB Daten pro Stunde erzeugen. Diese Datenflut erfordert nahtlose Kommunikation und erweiterte Verarbeitungsfunktionen mit einer Rechenleistung von bis zu 100 TFLOPS.
Bei der Verwaltung dieser riesigen Datenmenge ist präzises Timing unerlässlich. Zeitmessgeräte müssen Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen von verschiedenen Sensoren zu ADAS-Computern und Steuergeräten kontinuierlich synchronisieren. Da sie für aktive Sicherheitssysteme und autonome Fahrfähigkeiten von entscheidender Bedeutung sind, müssen Zeitmessgeräte für Kraftfahrzeuge extrem geringen Jitter, außergewöhnliche Stabilität und zuverlässigen Betrieb unter den anspruchsvollsten Umgebungsbedingungen bieten. Ohne zuverlässiges Präzisionstiming wären die fortschrittlichen Fähigkeiten, die die Automatisierung verspricht, einfach nicht möglich.
Eine zeitgemäße Transformation
Enorme Innovationen in den Bereichen Elektrifizierung, Carsharing, aktive Sicherheit und autonome Fahrtechnologien gestalten die Zukunft des Automobilmarktes neu. Präzise Timing-Komponenten sind ein entscheidender Teil dieser Zukunft. Intelligente, vernetzte Autos und sicherheitskritische Systeme erfordern Timing-Komponenten, die ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit, Stabilität und Leistung bieten. Durch die Umstellung von der herkömmlichen Quarztechnologie auf Präzisions-Timing auf Basis mikroelektromechanischer Systemtechnologie (MEMS) tätigen Automobilhersteller eine strategische Investition in sicherere und zuverlässigere Automobilsystemdesigns. Die MEMS-basierten Präzisions-Timing-Lösungen von SiTime unterstützen die kontinuierliche Weiterentwicklung der Automobilindustrie und machen Fahrzeuge sicherer, effizienter und vernetzter.
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