Mehr Intelligenz im Fahrzeuginnenraum

Seit den Anfängen der Automobilindustrie vor über einem Jahrhundert suchen die Fahrzeughersteller nach Möglichkeiten, ihre Modelle von denen der Konkurrenz abzuheben.

Diese Differenzierung basierte über lange Zeit vor allem auf der Entwicklung von Fahrzeugen mit mehr PS oder besserer Straßenlage. In jüngerer Zeit hat sich das jedoch geändert. Heute interessieren sich die Kunden mehr für Komfort und ein insgesamt besseres Benutzererlebnis als für Höchstgeschwindigkeiten oder das Drehmoment eines Fahrzeugs. Im Innenraum moderner Autos wird daher ein Großteil der Verbesserungen vorgenommen. Was genau derzeit geschieht, beschreibt der folgende Beitrag.

Fortschrittliche Beleuchtung
Die Bedeutung der Innenraumbeleuchtung wird endlich von den Fahrzeugherstellern erkannt – sowohl unter dem Aspekt der Sicherheit als auch des Komforts. Die Möglichkeit, die Umgebung so zu verändern, dass sie besser auf die Vorlieben der Fahrzeuginsassen abgestimmt ist, stellt einen Wendepunkt dar, da eine Personalisierung ohne jegliche Hardware-Anpassung möglich ist. Die Umgebung lässt sich auch jederzeit an die jeweilige Stimmung anpassen.

Dieses Engagement geht jedoch noch weiter. Mit zunehmender Autonomie kann die Konzentration der Fahrer auf die Straße nachlassen. Intelligente Beleuchtungssysteme werden daher eine wichtige Rolle spielen, vor drohenden Gefahren zu warnen. Unter solchen Umständen könnte das Fahrzeug die Innenbeleuchtung auf Rot schalten, um die Aufmerksamkeit des Fahrers zu wecken, damit er reaktionsbereit ist. Ebenso könnte es Insassen eines stehenden Fahrzeugs durch Aufleuchten der Verkleidung darauf hinweisen, die Tür nicht zu öffnen, wenn gerade ein Radfahrer vorbeifährt. Animierte Beleuchtung könnte mit der Innenbeleuchtung kombiniert werden, um den Ernst einer Situation noch stärker hervorzuheben.

Fahrerüberwachung
Aktive Echtzeit-Fahrerüberwachungssysteme (DMS; Driver Monitoring System) sind ein weiterer Aspekt, mehr Intelligenz in Fahrzeugcockpits zu bringen. Hier werden ausgeklügelte Sensoranordnungen auf Basis der Time-of-Flight-(ToF-)Technik genutzt, um zu verfolgen, wohin die Aufmerksamkeit des Fahrers gerichtet ist und ob sich beide Hände am Lenkrad befinden. Ist der Fahrer in irgendeiner Weise abgelenkt oder zeigt Ermüdungserscheinungen und eine kritische Situation tritt ein, auf die er nicht schnell genug reagieren kann, kann das Fahrzeug eingreifen und notwendige Maßnahmen ergreifen.

Mit ToF lassen sich schnell genaue dreidimensionale (3D) Darstellungen ableiten und die Daten nutzen. Die Technik ist auch bei der Insassenklassifizierung von Nutzen. Sie ermöglicht dem Fahrzeug zu erkennen, ob sich Kinder oder Erwachsene auf den Beifahrersitzen befinden. Der Airbag-Auslösemechanismus kann dann entsprechend angepasst werden. Da diese Form der Bildgebung eher auf Infrarot (IR) und nicht auf sichtbarem Licht beruht, wirken sich Schwankungen der Umgebungsbedingungen nicht auf den Betrieb aus.

Reaktionsfähigere Steuerungen
Intelligente Fahrzeugcockpits werden zunehmend auf X-by-Wire umgestellt. Lenkrad, Bremse, Gaspedal sind nicht mehr von mechanischen Vorrichtungen abhängig, die sperrig sind und gewisse Zuverlässigkeitsprobleme mit sich bringen. Stattdessen werden hochpräzise Positionssensoren in der Lage sein, die Bewegung dieser Elemente (linear als auch rotierend) zu bestimmen und entsprechend zu reagieren.

Gestenerkennung
Eine der besten Möglichkeiten, Fahrerablenkung zu vermeiden, besteht darin, die zu bedienenden Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) so einfach und intuitiv wie möglich zu gestalten. Kann die Steuerung durch einfache Handgesten erfolgen (anstelle von Touchscreens, Tasten, Drehknöpfen etc.), muss der Fahrer seine Aufmerksamkeit nur für kurze Zeit ablenken. Mithilfe geeigneter Bildgebung lassen sich zahlreiche Aufgaben durch Gestenerkennung erledigen. Damit verringert sich das Unfallrisiko im Auto und erübrigt das Problem der Hintergrundgeräusche bei der Sprachsteuerung.

Die Analysten von Global Market Insights gehen davon aus, dass das Geschäft mit Gestenerkennungssystemen für Fahrzeuge bis 2026 einen Marktwert von über 2,5 Mrd. US-$ einnehmen wird – ein Zeichen dafür, dass die Akzeptanz bereits in Gang kommt. Damit lassen sich verschiedenste Funktionen erfüllen. Zusammen mit dem Infotainmentsystem ermöglichen einfache Handbewegungen dem Nutzer, verfügbare Inhalte zu durchsuchen und dann ein Album oder einen Song auszuwählen, den er abspielen möchte.

Verschiedene Radiosender können durchgeblättert und ausgewählt werden, und die Lautstärke lässt sich nach Bedarf erhöhen oder verringern. In Bezug auf ein Navigationssystem würde eine Pinchbewegung das Heranzoomen auf einen bestimmten Punkt der Karte ermöglichen. Beim Telefonieren könnte die Kontaktliste aufgerufen und eine Nummer angerufen werden, ohne die Konzentration des Fahrers zu unterbrechen. Türen ließen sich durch Gestenerkennung automatisch öffnen, wenn sich der Fahrer seinem Fahrzeug nähert. Dies könnte für behinderte Menschen oder diejenigen, die schwere Gegenstände tragen, von großem Nutzen sein.

Leistungsfähigere Klimatisierung
Die optimale Temperatur im Fahrzeuginnenraum aufrecht zu erhalten, ist eine weitere Funktion, die sich durch fortschrittliche Sensorik leicht umsetzen lässt. Dies gewinnt an Bedeutung, da immer mehr Menschen von Autos mit Verbrennungsmotor auf Elektrofahrzeuge (EVs) umsteigen. Offensichtlich können EVs die vom Motor erzeugte Wärme nicht nutzen, sondern sind stattdessen auf komplexe Wärmemanagementsysteme angewiesen. Die Klimatisierung von EVs muss so effizient wie möglich sein, da sonst wertvolle Batterieleistung (die stattdessen zur Verlängerung der Reichweite des Fahrzeugs beiträgt) verschwendet wird. So lassen sich Wärmebilddaten erfassen, die die Temperatur jedes Fahrzeuginsassen anzeigen, womit sich wiederum die Klimatisierung in jeder Zone des Innenraums auf die entsprechende Stufe einstellen lässt.

Verbesserte Sitze
Angesichts längerer Arbeitswege werden viele von uns mehr Zeit im Auto verbringen. Komfortable und funktionale Sitzgelegenheiten für die Fahrzeuginsassen sind ein weiterer Aspekt für die Innenraumgestaltung zukünftiger Fahrzeuge. Neuartige Designkonzepte und neue Materialien werden dazu führen, dass sich das Aussehen und die Haptik der Sitze verbessern wird und den Sitzgelegenheiten in den eigenen vier Wänden näherkommt. Heute verfügbare Technik ermöglicht es, bereits vor dem Einsteigen sicherzustellen, dass die Sitzposition exakt den Vorlieben jedes Insassen entspricht. Direkt in die Sitze integrierte Ventilatoren sorgen für eine effektivere Kühlung, während Massagemechanismen Linderung bei Lendenschmerzen bieten (und sich daher bei längeren Fahrten als unschätzbar erweisen). Daneben wird eine fortschrittliche Gurterkennung für die Sicherheit der Insassen entscheidend sein.

Unterstützende Technik
Über sein ständig wachsendes Angebot an fortschrittlichen Halbleiterlösungen für den Automotive-Bereich trägt Melexis dazu bei, die soeben skizzierten Konzepte des intelligenten Cockpits in die Wirklichkeit umzusetzen. Die ToF-3D-Kamera-ICs von Melexis sind für DMS optimiert und bieten die erforderliche Robustheit gegenüber Sonnenlicht sowie eine hohe Auflösung. Diese ToF-Hardware eignet sich auch für die gestenbasierte Steuerung in der Luft.

Die hochpräzisen magnetischen Positionssensoren von Melexis verändern wesentliche Fahraktivitäten. Sie bieten die X-by-Wire-Funktion, die für einen optimierten, bequemen und reaktionsschnellen Betrieb erforderlich ist. Ebenso erhöhen die Magnet- und Drucksensoren, die Melexis zusammen mit seinen Motor- und Lüftertreiber-ICs anbietet, den Komfort und die Personalisierung von Fahrzeugsitzen. Sicherheitsgurt-Erkennungssysteme, basierend auf magnetischen Sensoren, sorgen dafür, dass die Insassen immer sicher sitzen. Darüber hinaus ermöglichen IR-Sensorarrays von Melexis berührungslose Temperaturmessungen, sodass die Klimatisierung möglichst effektiv und energieeffizient betrieben werden kann.

Fazit
Die Fahrzeuge, die heute auf den Markt kommen, bieten viel mehr Funktionen, als man es früher für möglich gehalten hätte. Da sich der globale Automobilsektor immer weiter in den Bereich des autonomen Fahrens bewegt, wird die Rolle des Fahrers allmählich redundant – und alle Fahrzeuginsassen werden schließlich als Passagiere eingestuft. Neuerungen machen es möglich, den Innenraum von Fahrzeugen umzugestalten und ihn besser an die neuen Erwartungen der Insassen abzustimmen.

Hochleistungsfähige Sensorik und die Vielzahl von Anwendungen, die davon profitieren werden, unterstreichen das große Potenzial, das die Innenraumausstattung von Fahrzeugen bereichert. Neue Arten von HMIs kommen zum Einsatz, die die Interaktion zwischen Insassen und Fahrzeug selbst verbessern sowie eine Echtzeit-Überwachung der Insassen durchführen, um deren Komfort und Sicherheit zu gewährleisten. Die Entwickler bei Melexis suchen ständig nach fortschrittlichen Lösungen, wie sie den Herstellern helfen können, ein höheres Maß an Intelligenz in die Cockpits ihrer Fahrzeuge zu bringen. In den kommenden Jahren werden wir hier noch weitere erhebliche Fortschritte sehen.

www.melexis.com

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