ADAS, autonomes Fahren, Elektromobilität, Vernetzung: Für all diese Automotive-Trends bildet die Elektronik die Grundlage. In 2020 hat sich gezeigt, wie wichtig die Mikroelektronik und die Leistungselektronik für die Zukunft des Automobils sind. In unserer Bildergalerie geben wir einen handverlesenen Rückblick auf die Themen aus unseren Zeitschriften AUTOMOBIL-ELEKTRONIK und emobility tec, die uns auch in den kommenden Jahren noch beschäftigen werden – entweder, weil sie brandneu sind oder weil sie in eine Phase der Konsolidierung eingetreten sind und jetzt breitflächig zum Einsatz kommen. Zusätzlich können Sie auch alle Ausgaben der beiden Zeitschriften ganz bequem im e-Paper durchstöbern.

Bildergalerie:„Das sind die Automotive-Trends 2021”
Vernetzung, Sensoren, Halbleiter, Datenmanagement, KI und Elektromobilität: Gehen Sie mit uns in dieser Bildergalerie auf eine Tour durch die wichtigsten Trendthemen 2020 aus AUTOMOBIL-ELEKTRONIK und emobility tec, die die Automotive-Branche auch in 2021 und darüber hinaus beschäftigen werden. <br><a href="https://www.all-electronics.de/halbleiter-ki-sensoren-elektromobiltitaet-das-sind-die-automotive-trends-2021">Weitere Informationen, finden Sie in diesem Beitrag.</a>
<a href="https://www.all-electronics.de/warum-fmcw-lidar-besser-ist-als-tof-lidar-nicht-nur-bei-automatisiertes-fahren/"><strong> Warum FMCW-Lidar besser ist als ToF-Lidar: </strong><br></a> FMCW-Lidar hat das Potenzial, die bisher genutzten ToF-Sensoren abzulösen, weil sie eine höhere Auflösung bieten, weniger störanfällig sind und einen besseren Augenschutz realisieren. FMCW arbeitet bei Wellenlängen von 1150 nm und ist damit weniger anfällig für störende Sonneneinstrahlung als ToF, das 850 und 905 nm Wellenlänge nutzt. Damit benötigt FMCW-Lidar weniger Lichtleistung und ist schont die Augen – und zwar bei exzellenter Auflösung. 
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 04-05/2020, von Ralf J. Muenster (Silc Technologies)
<a href="https://www.all-electronics.de/safety-kritische-asics-und-socs-fuer-automotive-systeme-entwickeln/"><strong> Safety-kritische ASICs und SoCs für Automotive-Systeme entwickeln</strong><br></a> Halbleiter sind zentraler Bestandteil bei ADAS und in autonomen Fahrzeugen. Daher hat die funktionale Sicherheit hier oberste Priorität und wird nun in Teil 11 der ISO26262 auch explizit für Halbleiter definiert. 
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 01-02/2020, von Enrique Martinez (EnSilica)
<a href="https://www.all-electronics.de/ota-beherrschen-die-domaenen-automotive-und-it-konvergieren/ "><strong> High-Performance-Computing im Auto: die Domänen Automotive und IT konvergieren.</strong><br></a> Zukünftig werden Autos komplexe Funktionen zentral auf HPCs implementieren, während bisher noch mehrere Domänen-Controller über ein zentrales Gateway verbunden sind. Und wie in der Telekommunikation schon lange üblich, laufen Software-Updates dann „Over the Air“ ab, und das passende OTA-Szenario dafür zu erstellen, ist alles andere als simpel. 
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 01-02/2020, von Udo Schifferdecker und Christoph Rätz (Vector)
<a href="https://www.all-electronics.de/adas-brauchen-ein-intelligentes-datenmanagement/"><strong>  Datengiganten auf vier Rädern: ADAS braucht intelligentes Datenmanagement.</strong><br></a>  Vernetzte Fahrzeuge haben viele Vorteile, aber die steigende Masse erhobener Daten vor allem im Testbetrieb sind eine echte Herausforderung. Dabei können locker bis zu 80 TByte an Daten pro Tag und Fahrzeug auftreten. Angesichts dessen sollten eben nur die Daten in die Cloud oder ins Rechenzentrum gelangen, die für den Entwicklungsprozess wirklich relevant sind. Hier ist eine interdisziplinäre Zusammenarbeit von OEM, Zulieferer und IT-Unternehmen gefragt. 
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 03/2020, von Christian Muszynski (IBM)
<a href="https://www.all-electronics.de/kosteneinsparpotenziale-bei-der-entwicklung-von-datenfusionssystemen/"><strong> Kosteneinsparpotenziale bei der Entwicklung von Systemen für die Datenfusion</strong><br></a>: kürzere Entwicklungszeiten und geringere Kosten, wenig Zusatzaufwand und damit schneller auf dem Markt. Das sind die Vorteile, die die Nutzung von Standard-Bibliotheken bei der Software-Entwicklung für die Datenfusion bringen. Die bibliotheksbasierte Softwareentwicklung bietet darüber hinaus die Möglichkeit, bereits etablierte Werkzeuge zu benutzen; der Pflegeaufwand dieser Tools liegt dann nicht mehr beim Automobil-Hersteller, sondern beim Software-Anbieter. Das Ergebnis? Um bis zu 50 Prozent geringere Entwicklungskosten.
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 03/2020, von Holger Löbel und Maren Siegert (Baselabs)
<a href="https://www.all-electronics.de/safety-und-security-management-im-automobilbereich-die-grundlagen/"><strong> Safety und Security sind die Aufgabe von Führungskräften</strong><br></a> – und daher ist es wichtig, die Bedeutung von Safety und Security sowohl hinsichtlich Software als auch Hardware wirklich zu verstehen. Auf den ersten Blick haben beide Bereiche nichts miteinander zu tun, dürfen aber bei der Entwicklung nicht getrennt betrachtet werden. Ganz im Gegenteil: die komplexe Verflechtung von Safety und Security sorgt dafür, dass beide von Anbeginn einer Entwicklung Berücksichtigung finden müssen. 
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 03/2020, von Stephan Janouch (Green Hills Software)
<a href="https://www.all-electronics.de/ki-unterstuetzt-bei-akustik-herausforderungen-im-elektrofahrzeug/"><strong> Künstliche Intelligenz unterstützt beim Sound-Design im Elektrofahrzeug.</strong><br></a> In Hinblick auf die Geräuschentwicklung von Fahrzeugkomponenten im E-Auto haben sich die Anforderungen gegenüber denen mit Verbrennungsmotoren deutlich verschärft. Entwickler stoßen bei der Entwicklung geräuscharmer Produkte immer häufiger an physikalische Grenzen. Zugleich gewinnt ein unauffälliges Wirken von Fahrzeugkomponenten an Bedeutung. Es ist daher von großem Vorteil, beurteilen zu können, welche Anteile eines Geräusches für dessen Auffälligkeit verantwortlich sind, um diese gezielt zu reduzieren und damit das Produktgeräusch effizient zu verbessern. Bei der Geräuschbewertung hilft ein Ansatz, der sich die Möglichkeiten künstlicher Intelligenz zunutze macht. 
emobility tec 01/2020, von Dr. Andreas Henke und Dr. Michael Herman (Bosch)
<a href="https://www.all-electronics.de/48-v-lidar-motorsteuerung-gan-erobert-leistungshungrige-anwendungen/"><strong> 48 V, Lidar, Motorsteuerung: GaN erobert leistungshungrige Anwendungen.</strong><br></a> GaN-Leistungsbauelemente sind seit 2010 kommerziell verfügbar. Heute kommen sie in Lidar-Systemen und bei der kontaktlosen Energieübertragung zum Einsatz. Gerade der sehr kostensensitiven Automobilbranche war GaN lange zu teuer, aber mit einer deutlich erstarkten Wertschöpfungskette und sinkenden Produktionskosten kommen GaN-Bauelemente nun auch im Auto an. 
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 04-05/2020, von Tobias Herrmann und Jieyi Zhu (Finepower)
<a href="https://www.all-electronics.de/welche-rolle-die-datenspeicherung-beim-autonomen-fahren-spielt/"><strong> Welche Rolle die Datenspeicherung beim autonomen Fahren spielt:</strong><br></a> Umfassende Vernetzung und vollständige Autonomie sind die hoch gesteckten Ziele und Trends im Automobilbereich für die nächsten Jahrzehnte. Sensoren und Edge-Computing müssen zusammenarbeiten, um die dafür notwendigen Umgebungsdaten zu sammeln. Dies stellt enorme Ansprüche an die Datenspeicherung in einem Umfang, wie sie die Automobilbranche noch nie gesehen hat. Deshalb ist es umso wichtiger, sich frühzeitig mit einer zukunftssicheren Speicherstrategie zu beschäftigen.
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 06/2020, von Huibert Verhoeven (Western Digital)
<a href="https://www.all-electronics.de/teleoperation-mit-dds-der-erste-schritt-zur-autonomie/"><strong> Teleoperation mit DDS meistert Ausnahmesituationen auch ohne 5G:</strong><br></a> Autonome Systeme wie Drohnen, Roboter oder Unterwasserfahrzeuge nutzen die Teleoperation schon lange. Auch in der Automobilindustrie lassen sich damit höhere Autonomielevel schneller erreichen. Tendenzen in der Branche gehen dahin, den Data-Distribution-Service (DDS) als gemeinsamen Standard einzuführen. Obwohl DDS Informationen transportiert, ist es weit mehr als eine Konnektivitätstechnologie. 
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 06/2020, von Dr. Stan Schneider und Reiner Duwe (RTI)
<a href="https://www.all-electronics.de/energiespeichersysteme-verbessern-die-schnelllade-infrastruktur/"><strong> Energiespeichersysteme verbessern die Schnelllade-Infrastruktur:</strong><br></a> Soll das E-Auto in weniger als 15 Minuten wieder aufgeladen sein, muss das Stromnetz dafür Spitzenleistungen von mehr als 1 MW bereitstellen. Künftig wird es sowohl intermittierende Lasten als auch intermittierende Energiequellen geben, die alle ins Netz integriert werden müssen. Damit dies reibungslos abläuft, sind Energiespeichersysteme notwendig, die abhängig vom Bedarf Energie speichern oder zum Ausgleich von Spitzenlasten wieder freigeben.
emobility tec 2/2020, von Stefano Gallinaro (Analog Devices)
<a href="https://www.all-electronics.de/graph-streaming-prozessoren-fuer-ki-anwendungen-im-auto/"><strong> Graph-Streaming-Prozessoren für KI-Anwendungen im Auto:</strong><br></a> Die breite Anwendung künstlicher Intelligenz hat dazu geführt, dass ganz neue Prozessorarchitekturen entwickelt wurden, die ihre Anforderungen deutlich besser erfüllen als herkömmliche CPUs oder GPUs. Der Graph-Streaming-Prozessor ist eines dieser Beispiele speziell für KI entwickelter Lösungen. Auch im Auto wird er die Art und Weise verändern, wie zukünftig die benötigte Rechenleistung für künstliche Intelligenz bewältigt wird.
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 09-10/2020, basiert auf Material von Blaize
<a href="https://www.all-electronics.de/die-zukunft-des-auto-radars-von-7779-ghz-bis-zum-superradar/"><strong> Die Zukunft des Auto-Radars: von 77/79 GHz bis zum Superradar.</strong><br></a> Zu vermuten, dass Radar ausentwickelt ist, ist eindeutig falsch. Gerade im bildgebenden Radar und im Kooperationsradar für ADAS steckt ein hohes Innovationspotenzial. Eine der größten Herausforderungen liegt dabei in der Objektunterscheidung. Hier kann ein kooperatives Radar punkten, da es bei zwei verteilten Radarsensoren eben auch zwei Radarstrahlen benutzt und damit das Objekt aus unterschiedlichen Winkeln erfasst. 
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 9-10/2020, von Chris Jacobs (Analog Devices)
<a href="https://www.all-electronics.de/brennstoffzelle-hermetische-dichtheit-bei-antriebskomponenten-pruefen/"><strong> Brennstoffzelle: Hermetische Dichtheit bei Antriebskomponenten prüfen.</strong><br></a> Die Brennstoffzelle fit für die Massenproduktion zu machen ist gleichzeitig Ziel und Herausforderung für die Branche. Dazu gehört auch, die Sicherheit der eingesetzten Komponenten, in diesem Fall ihre Dichtheit sicherzustellen. Topaktuelle Lecktester in entsprechenden Prüfständen setzen dazu nun Massenspektrometer ein und erfassen auch in relativ großen Prüfkammern kleinste Leckraten. 
emobility tec 3/2020, von Franziska Seitz (Bosch), in Kooperation mit Inficon
<a href="https://www.all-electronics.de/simulation-von-li-ionen-batteriepacks-verhindert-thermal-runaway/"><strong> Simulation von Li-Ionen-Batteriepacks verhindert Thermal Runaway</strong><br></a> Bei Lithium-Ionen-Batteriesystemen für Elektrofahrzeuge ist ein Thermal Runaway – also das thermische Durchgehen und gegenseitige Anstecken der Batteriezellen – unbedingt zu verhindern. Mittlerweile gibt es ausgereifte Simulationslösungen, die Schadensprozesse im Batteriepack gut nachvollziehbar machen. Dabei kommen zum Beispiel gekoppelte 3D-CFD-Simulationsmethoden (Computational Fluid Dynamics) zum Einsatz. 
emobility tec 4/2020, von Jürgen Schneider und Dr. Bernhard Brunnsteiner (AVL List)
<a href="https://www.all-electronics.de/state-of-health-einer-batterie-schnell-erfassen-second-life-ermoeglichen/"><strong> SOH einer Batterie schnell erfassen und ein Second Life ermöglichen</strong><br></a> Soll eine ausgediente Lithium-Ionen-Batterie aus einem Hybrid oder E-Auto ihr Second Life zum Beispiel in einem stationären Energiespeicher beginnen, muss zunächst ihr State of Health (SOH) ermittelt werden. Bisher dauerte dieser Prozess mehrere Stunden; mit elektrochemischer Impedanzspektroskopie lässt sich die Analysezeit auf wenige Minuten reduzieren. 
emobility tec 4/2020, von Elmar Neumann und Dr. Norbert Merl (Ametek)
<a href="https://www.all-electronics.de/wie-zf-emissionen-im-verkehr-durch-fahrzeugtechnik-und-software-reduzieren-will/"><strong> Fahrzeugtechnik und Software reduzieren CO2-Emissionen</strong><br></a> Der PHEV ist für das Vorankommen der Elektromobilität genauso wichtig wie das rein batterieelektrische Fahrzeug. Wichtig ist dabei nur, dass der Fahrer seinen Plug-in-Hybriden auch regelmäßig nachlädt und sein Fahrverhalten anpasst. Hier gibt es Fahrerassistenzfunktionen, die individuelle Empfehlungen für das Fahr- und Ladeverhalten geben. Und Prämienprogramme verstärken diese Anreize noch. 
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 11-12/2020, von Dr. Dirk Walliser (ZF)
<a href="https://www.all-electronics.de/wie-ebnen-die-ev-hev-trends-der-leistungselektronik-den-weg/"><strong> Synergien aus Ladelösungen und erneuerbaren Energien</strong><br></a> EV-/HEV-Trends ebnen der Leistungselektronik den Weg. Der rasch wachsende Markt für Leistungselektronik im EV-/HEV-Bereich zieht das Interesse unterschiedlicher Player der Lieferkette an. Gerade die Synergien fördern die Entwicklung von kombinierten Lösungen wie bidirektionalen EV-Ladegeräten oder PV-Wandlern mit Energiespeicher oder EV-Ladeoption. Mit einem starken Fokus auf Leistungsmodule sind Veränderungen an Geschäftsmodellen und eine Neuaufstellung der Lieferkette zu erwarten.  
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 11-12/2020, von Milan Rosina (Yole Développement)
<a href="https://www.all-electronics.de/update-fuers-recht-wo-die-juristischen-fallstricke-beim-autonomen-fahren-lauern/"><strong> Update fürs Recht: Wo die juristischen Fallstricke beim autonomen Fahren lauern</strong><br></a> Beim autonomen Fahren spricht vieles für einen präventiven Wartungs- und Instandhaltungsansatz. Aus dem aktuell geltenden Recht lässt sich dieser jedoch nur bedingt herleiten, so dass Handlungsbedarf besteht. Gleichzeitig entstehen neue Rechtsfragen: Wie sehen Gewährleistungsansprüche aus, wenn Software im Auto immer sicherheitsrelevanter wird? Ist das bestehende Versicherungssystem noch zeitgemäß? Wie sieht das Beweisrecht bei Unfällen aus? Spielen Datensätze aus autonomen Autos in Zivilprozessen eine Rolle?
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 11-12/2020, von Thorsten Stuke (eco-Verband der Internetwirtschaft) und Marco Müller-ter Jung (Deloitte Legal)
<a href="https://www.all-electronics.de/warum-bmw-verteilte-messtechnik-systeme-als-neuen-standard-sieht/"><strong> Sind verteilte Messtechnik-Systeme der neue Standard?</strong><br></a> Daten sind das neue Gold. Mit steigender Komplexität wird die einheitliche Datenaufzeichnung aber immer schwieriger. Die Lösung ist ein verteiltes Messtechnik-System mit einheitlicher Kommunikation zwischen den Komponenten. Grundlage dafür ist das eigens dafür entwickelte Probe-Logger-Protocol (PLP). 
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 11-12/2020, von Andreas Breinbauer und Dr. Philipp Reinisch (BMW)
<a href="https://www.all-electronics.de/wie-wi-fi-6-die-datenuebertragung-in-fahrzeugen-verbessert/"><strong> Wie Wi-Fi 6 die Datenübertragung in Fahrzeugen verbessert</strong><br></a> IEEE 802.11AX kommt ins Auto. Der neue Wi-Fi-6-Standard soll auch im Fahrzeug die Konnektivität beschleunigen und optimieren. Letztlich steigt damit auch die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs, und es bietet sich eine noch nie dagewesene Flexibilität sowohl innerhalb als auch außerhalb des Autos. Die bedeutendste Verbesserung gegenüber dem Vorgänger ist die erhöhte spektrale Effizienz. Wi-Fi 6 nutzt sowohl im Uplink als auch im Downlink das OFDMA-Modulationsschema und erhöht dadurch die Anzahl der Benutzer, die gleichzeitig kommunizieren können. 
AUTOMOBIL-ELEKTRONIK 11-12/2020, von Frederik Lönegård und Peter Karlsson (u-blox)

Das Auto als Computer auf vier Rädern zu bezeichnen ist richtig, und in sehr naher Zukunft schließt die im Auto eingesetzte Halbleiter-Technologie schon beinahe zum Smartphone auf. Die Computerisierung des Automobils hat auch die Themen der AUTOMOBIL-ELEKTRONIK in 2020 geprägt: Es gab eine erste Ankündigung für 5-nm-Technologie im Auto: NXP-CTO Lars Reger hat im Interview erklärt, warum dieser Schritt jetzt so wichtig ist. Kurz vor Jahresende stellte Renesas dann seinen fertigen und bereits im Sampling befindlichen 12-nm-Chip vor, 2023 soll die Serienfertigung anlaufen. Aus technologischer Sicht sind dies riesige Schritte nach vorn, denn eigentlich liegt der Automotive-Bereich bei den Halbleitern vier oder fünf Technologie-Generationen hinter dem Leading-Edge-Consumer-Sektor. Da aber autonomes Fahren ohne künstliche Intelligenz undenkbar ist und die KI massive Rechenleistung fordert, ist diese Entwicklung nur allzu gut nachvollziehbar. So muss sich auch die Automobil-Branche mit neuen und exotisch anmutenden Prozessorarchitekturen anfreunden, die explizit für KI-Anwendungen entwickelt wurden – der Graph-Streaming-Prozessor ist ein Beispiel dafür.

Aber KI ist nichts ohne Umgebungsdaten, und so gehörten 2020 auch die Innovationen im Sensorbereich zu den heißen Themen: FMCW-Lidar könnte ToF-Technologien ersetzen und kooperatives Radar verbessert die Objektunterscheidung deutlich. Die Menge anfallender Daten ist dabei enorm, das Handling immer komplexer. Aber die Branche muss hier das Rad nicht neu erfinden: Synergien und Kooperationen mit der IT-Branche sind jetzt gefragt, denn hier sind massive Datenströme nichts Neues. Dies geht aber nur, wenn auch eine entsprechende Speicherstrategie vorhanden ist, und von daher werden die Speicherhersteller zu immer wichtigeren Partnern für den OEMs.

Leistungselektronik und Elektromobilität

Auch im Bereich der Leistungselektronik hat sich viel getan. SiC ist mittlerweile weitläufig etabliert, aber in 2020 hat sich auch gezeigt, dass GaN bereit ist für den breiteren Einsatz im Auto – auch in puncto Kosten. Die Produktionskosten für den Wide-Bandgap-Halbleiter sinken, und die Wertschöpfungskette wird ausgereifter.

Im Bereich der Elektromobilität scheint es als hätte sich 2020 der Kreis geschlossen, und das Bild wird vollständig. Es haben sich weitreichende Synergien aus Batterie, Ladetechnik, stationären Speichern und Smart Grid abgezeichnet. Die Photovoltaik-Anlage auf dem Dach lädt das Auto über die Wallbox in der Garage, die Batterie des E-Autos dient in bidirektionalen Topologien dem Stromnetz als Puffer, ausgediente Lithium-Ionen-Akkus aus den E-Fahrzeugen finden ein Second Life im stationären Energiespeicher; dieser wiederum speichert überschüssige Enerige aus Windkraft- und Solaranlagen und sorgt dafür, dass beim Schnellladen an der Ladesäule das Stomnetz nicht in Überlastung geht – und vielleicht dient die Energie auch einmal dazu, den Wasserstoff für das Brennstoffzellenauto herzustellen.

Willard Tu, Xilinx, mit seinen Trends für 2021

Was bringt das Jahr 2021 für den Automotive-Bereich? Willard Tu von Xilinx wagt eine Prognose – von selbstheilenden Fahrzeugen bis zum autonomem Transportwesen als Vorreiter.