الاستفادة من تكنولوجيا أشباه الموصلات لبناء “سيارة المستقبل غير القابلة للتحطيم”.

[ad_1]

إن المركبات الحديثة اليوم مجهزة بأشباه الموصلات أكثر من أي وقت مضى، بما في ذلك أجهزة الاستشعار متعددة الوسائط التي تعمل كامتداد لحواسنا البشرية. يتم استخدام الاستشعار متعدد الوسائط لاكتشاف بيئة السيارة وتحديد المخاطر المحتملة وإطلاق التنبيهات أو حتى تفعيل تدخلات الكبح والتوجيه لتقليل مخاطر الاصطدامات أو الحوادث وتحسين السلامة على الطريق.

تعد تقنيات أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) أمرًا أساسيًا لتحقيق رؤية الصناعة المأمولة المتمثلة في “السيارة غير القابلة للتحطم”. إن تحقيق هذه الرؤية ليس بالمهمة السهلة: فالمركبات سوف تتطلب قدراً كبيراً من الابتكار القائم على أشباه الموصلات والبرمجيات، ومع ذلك فإن تمكين هذه القدرات في السيارات ذات الأسواق الكبيرة سيكون فعالاً من حيث التكلفة.

يعد التنظيم العالمي، وبرامج قبول السيارات الجديدة، وزيادة وعي المستهلك أمرًا بالغ الأهمية لدفع شركات صناعة السيارات إلى تبني تقنيات مساعد السائق المساعد بسرعة. وفي حين كانت أوروبا تقود في كثير من الأحيان تنظيم سلامة السيارات، فإن المعيار الأخير الذي وضعته الإدارة الوطنية لسلامة المرور على الطرق السريعة التابعة لوزارة النقل الأميركية يتبنى عناصر من التنظيم العالمي ويوسع نطاق هذا التنظيم.

في أبريل 2024، وضعت NHTSA اللمسات الأخيرة على معيار فيدرالي جديد لسلامة المركبات الآلية والذي سيجعل مكابح الطوارئ الأوتوماتيكية (AEB)، بما في ذلك AEB للمشاة – بما في ذلك الاختبار الليلي الأول من نوعه في العالم – قياسيًا في جميع سيارات الركاب والشاحنات الخفيفة بدءًا من سبتمبر 2029. مشاريع NHTSA أن هذا المعيار الجديد سينقذ حياة ما لا يقل عن 360 شخصًا سنويًا ويمنع ما لا يقل عن 24000 إصابة على الطرق سنويًا.

أجهزة الاستشعار في ADAS: فهم وظائفها

تعتمد حالات استخدام ADAS مثل AEB ومساعد الحفاظ على المسار (LKA) والتطبيقات الأخرى على وسائل استشعار متعددة لجمع البيانات حول البيئة الخارجية والداخلية للمركبة. يجب معالجة البيانات لتسهيل اتخاذ القرار الفوري وربما بدء إجراءات الاستجابة التلقائية للسلامة، مثل الكبح أو التوجيه أو إنذارات السائق.

تتيح وسائل الاستشعار – بما في ذلك الرؤية الحاسوبية والرادار وتقنية LiDAR والموجات فوق الصوتية – للمركبة أن تكون على دراية بما يحيط بها. ومع ذلك، لا توجد طريقة أو جهاز استشعار واحد يمكنه توفير جميع المعلومات البيئية اللازمة للمركبة لتعمل بأعلى درجة من الأمان.

تحاكي مستشعرات الكاميرا الرؤية البشرية وهي مثالية لاكتشاف الأشياء والتعرف عليها. يكمل LiDAR مستشعرات الكاميرا بأدائه الفائق في الإضاءة المنخفضة ويمكنه توفير دقة أكبر للعمق ومعلومات فورية عن سرعة الكائن (في حالة اكتشاف LiDAR المتماسك). ما ينقص أجهزة استشعار الكاميرا وتقنية LiDAR – ويتفوق الرادار – هو عدم حساسية الرادار للإضاءة والظروف الجوية المعاكسة، مثل الأمطار الغزيرة والضباب وظروف الإضاءة السيئة.

ونظرًا للمزايا والعيوب المختلفة لكل طريقة، فإن دمج أجهزة الاستشعار – الجمع بين المعلومات من طرق الاستشعار المختلفة – يعد أمرًا بالغ الأهمية لتعزيز الإدراك وصنع القرار.

بنيات استشعار مختلفة لدعم دمج أجهزة الاستشعار

وتتوقع شركة ماكينزي أن تستمر البنى الكهربائية والإلكترونية للسيارات (E/E) في أن تصبح أكثر مركزية وتوحيدًا. ولكن في حين أن دمج وحدات التحكم الإلكترونية (ECUs) أمر مرغوب فيه وضروري لتقليل التعقيد والتكاليف والوزن، فقد لا تكون المركزية هي النهج المعماري الأمثل لاستشعار أنظمة مساعدة السائق المتقدمة عبر جميع فئات المركبات.

في بنية E/E للحوسبة المركزية، يتم نقل بيانات المستشعر الأولية من حافة السيارة ومعالجتها بواسطة معالج مركزي للنظام على الرقاقة (SoC). يعمل هذا النهج بشكل جيد مع مصنعي المعدات الأصلية الذين لا يواجهون تحديات هياكل المركبات القديمة أو تلك التي لديها عدد صغير فقط من المنصات الكهربائية فقط لدعمها. ومع ذلك، فإن الحوسبة المركزية تمثل أيضًا عقبات تقنية وتجارية كبيرة تجعلها غير مناسبة للنشر السائد.

يتطلب نقل بيانات المستشعر الأولية إلى نظام SoC للحوسبة المركزية نطاقًا تردديًا عاليًا للإرسال، وكابلات باهظة الثمن وثقيلة، خاصة عندما تفكر في أن المركبات الحديثة يمكن أن تحتوي على ما يقرب من 30 مستشعر ADAS، بما في ذلك العديد من الكاميرات عالية الدقة. بالإضافة إلى ذلك، يجب الآن على شركة نفط الجنوب للحوسبة المركزية نفسها أن تدعم قدرة معالجة بيانات عالية جدًا.

تساهم هذه الجوانب في استهلاك كبير للطاقة، مما يجبر مصنعي المعدات الأصلية على معالجة المشكلات المتعلقة بالإدارة الحرارية (التي قد تحتاج إلى تبريد سائل)، والكابلات، والتكاليف. وفي حالة السيارات الكهربائية، فإن هذا الاستهلاك الإضافي للطاقة والوزن يترجم إلى استنزاف غير مرغوب فيه للبطارية وانخفاض المدى الذي يعد بالفعل مصدر قلق رئيسي للمستهلك.

وعلى العكس من ذلك، توفر بنية الذكاء الموزعة لمصنعي المعدات الأصلية الذين يحتاجون إلى دعم فئات ومنصات متعددة للمركبات حلاً بديلاً قابلاً للتطوير. في بنية الذكاء الموزعة، يتم تحليل بعض بيانات المستشعر عند حافة المستشعر أو بالقرب منها (في وحدة تحكم المنطقة، على سبيل المثال)، مما يقلل من حجم وسرعة بيانات المستشعر الأولية التي يجب تسليمها إلى وحدة تحكم المجال النهائية أو معالج الحساب المركزي .

وهذا بدوره يساعد في التغلب على التصميم العام للنظام، بما في ذلك التكامل الحراري والطاقة وتكلفة الحل. يعد مقدار المعالجة التي يتم إجراؤها على حافة المستشعر بمثابة مقايضة لكل صانع سيارات وهو يعتمد على احتياجات قابلية التوسع الخاصة بهم، واختيارية المستشعر عبر النماذج ونقاط السعر المستهدفة، ونهج إدراك المستشعر الذي يتبناه. ومع ذلك، يمكن للبنيات الذكية الموزعة أن تتيح قابلية التوسع المعمارية هذه بشكل فريد.

إن بنية E/E الموزعة هي الطريق للمضي قدمًا في صناعة السيارات

على الرغم من عدم وجود حل واحد يناسب الجميع لتحقيق رؤية السيارة غير القابلة للتحطم، يمكن لمصنعي المعدات الأصلية الاعتماد على حلول أشباه الموصلات المبتكرة لتحسين تقنيات مساعد السائق المساعد بسرعة، وتقديم معالجة أسرع وأكثر كفاءة على الحافة، وفي نهاية المطاف تعزيز السائق والطريق أمان.

أنا

ظهرت مقالة الاستفادة من تكنولوجيا أشباه الموصلات لبناء “سيارة المستقبل غير القابلة للتحطيم” للمرة الأولى على Power Electronics News.

[ad_2]