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Das IoT in Automobiltechnik und Vekehr

Es gibt zahlreiche Gründe, warum Kraftfahrzeuge immer stärker in die Welt des IoT vordringen werden. Dazu zählen Kraftstoffeinsparung, höherer Komfort für Fahrer und Passagiere sowie Steigerung der Fertigungseffizienz. Für immer mehr Fahrzeughersteller stellt das Mobiltelefon den Schlüssel zu Differenzierung und Komfortsteigerung dar. Schon jetzt gehört die Bluetooth-Konnektivität häufig zur Standardausstattung, die dem Fahrer das Telefonieren ermöglicht. Doch zunehmend werden wohl auch Schnittstellen mit höherer Bandbreite wie WiFi zum Einsatz kommen.

Der Verkehr und das IoT: Es gibt gute Gründe für Fahrzeuge und Verkehrsmittel, in das Internet der Dinge einzudringen. Dazu zählen Kraftstoffeinsparung, höherer Komfort für Fahrer und Passagiere sowie Steigerung der Fertigungseffizienz.
(Bild: Digi-Key)

Apps, die auf mit dem Fahrzeug gekoppelten Telefonen oder Tablets laufen, können den Fahrer über das bordeigene Entertainment-System mit nützlichen Informationen versorgen: Wo ist die nächste Tankstelle oder welche lohnenden touristischen Ziele liegen auf der Strecke? Solche Features könnten sich für Mietwagenunternehmen als Differenzierungsmerkmal erweisen, weil sie eine Personalisierung des Fahrzeugs für den jeweiligen Nutzer ermöglichen, sobald dieser sein Mobilgerät daran angekoppelt hat.

Neben Infotainment und Konnektivität werden drahtlose Verbindungen den Trend zu immer mehr Intelligenz in den Kernsystemen des Fahrzeugs vorantreiben, insbesondere bei der Karosserieelektronik. Den Entwicklern gelang es, durch Einsatz von Verbundwerkstoffen das Gewicht von Karosserieblechen und Fahrgestell immer weiter zu senken – inzwischen bildet der Kabelbaum die zweitschwerste Einzelkomponente im Fahrzeug nach dem Motor: Er wiegt über 50 Kilogramm und besteht aus mehreren Kilometern Kupferkabel.

Ein modernes Auto verfügt über bis zu 60 Mikrocontroller, die ihre Informationen aus einer Vielzahl von Sensoren beziehen. Diese hohe Anzahl an Sensoren, die wichtige Daten in die fahrzeugeigenen Steuerungssysteme einspeisen sollen, wird für den Kabelbaum zu einer immer größeren Herausforderung, sodass der Trend hin zu drahtlosen Systemen immer stärker wird.

Die Drahtloskommunikation kommt schon jetzt fast weltweit im Sicherheitsbereich zum Einsatz: im Reifendrucküberwachungssystem (TPMS). Hier informieren batteriebetriebene Sensoren, die in jeden Reifen integriert sind, einen Con-troller in der Fahrzeugkarosserie in regelmäßigen Abständen über Änderungen des Luftdrucks in jedem Reifen, sodass eine Warnung ausgelöst werden kann, wenn der Druck in einem oder mehreren Reifen über oder unter dem zulässigen Grenzwert liegt.

Drucksensoren erobern zunehmend neue Anwendungsgebiete: Spezielle Ausführungen sind sogar dauerhaft im Inneren der Motorzylinder einsetzbar, wo sie das exakte Kraftstoff-Luft-Verhältnis ermitteln und in Echtzeit an verteilte Controller übermitteln, wodurch noch modernere Motorsteuerungssysteme möglich werden.

Durch den Einsatz intelligenter drahtloser Komponenten wird es für die Hersteller immer einfacher, verschiedene Optionen einzubauen, ohne dabei die unterschiedlichen Kombinationen von kabelgebundenen Sensor-Aktor-Schnittstellen (SAIs) berücksichtigen zu müssen. Vielmehr konfiguriert sich das Netzwerk selbst, wenn die Komponenten ihren Betrieb aufnehmen und sich bei einer Befehlszentrale registrieren, die per Kabel mit den fahrzeugeigenen Kabelnetzwerken wie CAN oder Ethernet verbunden sein kann.

Doch WiFi bietet dem Fahrzeughersteller weitere Vorteile bereits in der Fertigung. Bei den gegenwärtigen Konzepten für Firmware-Updates bedarf es einer Kabelverbindung zu einem fahrzeuginternen Ethernet-Netzwerk. Dazu muss das Fahrzeug in der Upload- und Teststation bleiben, bis die Datenübertragung und das Schreiben des Flash-Speichers abgeschlossen sind. Ganz häufig werden diese Vorgänge durch die Schreibgeschwindigkeit in den unterschiedlichen Bereichen des nicht flüchtigen Speichers im Fahrzeug ausgebremst. Wird stattdessen WiFi eingesetzt, können die Uploads zum Fahrzeug durchgeführt werden, während es die Fertigungsstrecke durchläuft und weitere Komponenten eingebaut werden.

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Cyber-physikalische Systeme

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