Robuste Kommunikation in autonomen Elektrofahrzeugen

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Elektronik wird omnipräsent im autonomen Fahrzeug.

 

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RobKom – Kommunikationselektronik in Kooperation mit Leistungselektronik

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RobKom

Strukturbild - Elektronik im Auto Urheberrecht: RWTH IAS

Im BMBF Projekt RobKom untersucht das IAS zusammen mit Partnern aus ganz Deutschland Möglichkeiten, technische Herausforderungen von elektrifizierten Fahrzeugen zu lösen. Für die Automatisierung und Elektrifizierung von Fahrzeugen ist eine Vielzahl zusätzlicher Sensoren im Auto notwendig, welche unter Echtzeitanforderungen riesige zu übertragende Datenmengen produzieren und kommunizieren. Zusätzlich werden zur Verbesserung der Effizienz der Leistungselektronik Wide-Bandgap-Halbleiter wie SiC zur Anwendung kommen, welche bei einfacher Ansteuerung zu massiven elektromagnetischen Emissionen (EMI) führen.

Um diese konkurrierenden Anforderungen übereinander zu bringen wird ein kooperativer Betrieb von Leistungs- und Kommunikationselektronik erforscht. Ein Ansatz ist, dass die Kommunikationselektronik eine Verschlechterung der Datenübertragung an die Leistungselektronik meldet, welche daraufhin das Schaltverhalten anpasst, um bei geringfügig niedrigerer Effizienz signifikant weniger elektromagnetische Emissionen auszusenden. Ein anderer Weg die Kommunikation robuster zu gestalten ist, die Kommunikation während der EMI Pulse der Leistungselektronik zu unterbrechen, sodass die Menge an verlorener Pakete minimiert wird.

Das IAS ist in diesem Projekt an zwei Teilprojekten beteiligt. Zum Einen entwickelt es einen adaptiven Gate Treiber für SiC-FETs. Um Emissionen durch die extrem steilen Schaltflanken zu reduzieren, soll der Schaltvorgang beeinflusst werden. Hierzu muss im Bereich weniger zehn Nanosekunden ein Stromprofil in das Gate injiziert werden. In einem iterativen Prozess soll dieses Stromprofil dann anhand externer Rückmeldungen im laufenden Betrieb optimiert werden.

Im anderen Teilprojekt wird am IAS eine all-digital-PLL (AD-PLL) entwickelt und modelliert. Diese Form der PLL ist durch die digitale Signalrepräsentation weniger anfällig für Störungen der Betriebsspannung und bietet mehr Möglichkeiten bei der Modulation des Ausgangssignals. Außerdem wird sie durch die Reduktion der Knotengrößen auf 28nm flächen- und energieeffizienter als eine klassisch-analoge Implementierung.

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