Halvledere for højere effektivitet, komfort og overkommelighed for elbiler

Elbiler bliver mere og mere komplekse og tilbagekaldes ofte. Men skal det nødvendigvis være sådan? Et diagnosesystem til køretøjer efter markedet og halvlederbaserede teknologier udviklet under 3Ccar-projektet lover større integration af bilsystemer, samt konstant overvågning og opdateringer for at forhindre fejl.

3Ccar (Integrated Components for Complexity Control i overkommelige elektrificerede biler) handler om at adressere kompleksitet. Dets ambition er at øge komforten og gøre elbiler mere overkommelige, alt dette, samtidig med at den banede vejen for, hvad mange interessenter mener er fremtidens mobilitet:forbundne og automatiserede biler. "For at sige det enkelt, vi imødegår den stigende kompleksitet af elbiler – som skyldes det stigende antal krav til højere funktionalitet, effektivitet og komfort i smarte elektrificerede biler til overkommelige priser – med halvledere, " siger Reiner John fra Infineon Technologies, koordinator for 3Ccar.

At komme dertil var, imidlertid, ikke så let, som det lyder ud fra denne korte beskrivelse. Projektet tog tre væsentlige komponenter af elektriske køretøjer – drivlinje, batteri- og brændselscellesystemer – og redesignede dem fuldstændigt til at omfatte yderst innovative halvledere, der kan øge deres energieffektivitet, omkostningseffektivitet og pålidelighed. De byggede efterfølgende bro mellem disse komponenter ved hjælp af funktionelle, termisk-elektrisk, elektromekaniske, elektronisk og nanoelektronisk komponentintegration.

"Det er en helt anden tankegang, at bevæge sig væk fra de traditionelle E/E-arkitekturer til en domæneorganiseret arkitektur og integration af alle undersystemer, " forklarer John.

Lad os tage batterieksemplet:mens de kunne betragtes som hjertet af elbiler, 3Ccar-projektet havde til formål at gøre dem til deres hjerne, også. Sammenlignet med standard batteripakker, 3Ccar-systemet er mere omkostningseffektivt i hele dets livscyklus:Indbyggede mikrocontrollere gør det muligt for hver celle at vide om dens nuværende tilstand og 'tale' med sine jævnaldrende og andre enheder i bilen. Hvis der opstår et problem, cellen vil simpelthen afkoble sig selv fra klyngen, og bilen vil blive ved med at fungere. I øvrigt, mens en defekt battericelle plejede at involvere udskiftning af hele batteriet, det vil nu kun være muligt at udskifte den defekte celle.

Med andre ord, den større integration, som projektet er målrettet mod, indebærer også højere systemopdeling. Ifølge medlemmer af 3Ccar-konsortiet, sådan opdeling er afgørende for at opnå højere robusthed, enkelhed, højere fejlsikker redundans, omkostningsreduktion og forenklet vedligeholdelsesuafhængighed fra leverandører. Gennem denne vision, projektet udfordrer faktisk den konventionelle tilgang med en multifunktionel centraliseret kropscomputer, der overvåger alle bilsystemer.

I stedet, hvert in-car system er nu i stand til at overvåge sensordata, samtidig med at det giver mulighed for realtidsevaluering og fjernprogrammering. Dette er gjort muligt af modelbaserede algoritmer, som kan bestemme levetiden og driftsstatus for hver elektrisk køretøjskomponent.

"Vores tilgang har vist sig at være vellykket, og begynder at se industriel tilpasning. Kravet om tilgængelighed og fortsat drift selv efter subsystemfejl er nu bredt accepteret, især for stærkt automatiserede biler i kategorierne L4 og L5, " siger John.

Med el, forbundne og automatiserede (ECA) biler forventes at blive mainstream i 2030, teknologier udviklet under 3Ccar-projektet vil helt sikkert være hurtige til at finde vej til kommercielle applikationer.