Technologie

Top 10 technologische ontwikkelingen die ons dichter bij een zelfrijdende toekomst brengen

categorized data image en labels zelfrijdende auto
Mark Boekraad
Geschreven door Mark Boekraad

De komende tien jaar zitten vol met technologische ontwikkelingen en verbeteringen die ons dichter bij een zelfrijdende toekomst brengen. We zullen grote aankondigingen zien van zowel grote als kleine spelers. Ik las onlangs een interessant artikel op Medium hierover waarvan hieronder de vertaling.

De geschiedenis heeft ons een paar revoluties van autotechnologie opgeleverd. Van Nicolas-Joseph Cugnot die in 1769 de eerste stoomauto bouwde, hebben veel mensen bijgedragen aan waar we nu zijn. Karl Benz creëerde het eerste “productie” voertuig in 1885 en Henry Ford vond de assemblagelijn uit om het eerste “massaproductie” voertuig te creëren, de Ford Model T.

top 10 innovaties zelfrijdende auto ford

Ford’s Model T assemblagelijn

De eerste paar revoluties van autotechnologie ontstonden als een noodzaak voor een ‘beter paard’. Voertuigfabrikanten probeerden eenvoudigweg een duurzame auto te maken die de wereld kon standaardiseren tijdens het rijden. Op een gegeven moment, niet lang na Ford’s Model T, verschoven de autofabrikanten hun aandacht naar het verbeteren van elkaars snelheid, vermogen, luxe en prestaties. Automakers beseften dat ze konden laten zien hoe veel beter ze waren dan hun concurrenten door betere raceauto’s te maken en elkaar op het circuit te verslaan. Dit leidde tot een explosie van nieuwe autotechnologie. Vrijwel alle ontwikkelingen in het voertuig die auto’s veiliger, sneller en beter maken, zijn doordrenkt van racen.

top 10 innovaties zelfrijdende auto formula 1

Ferrari LaFerrari Aerodynamic Elements Genomen uit F1 Raceauto (bron)

Het tijdperk waarin we ons nu bevinden, bestaat uit de race voor het perfecte autonome elektrische voertuig. De meeste van de technologieën die ik hieronder zal bespreken, zijn hier relevant voor. De statistieken waar mensen om geven zijn niet langer gerelateerd aan wie de snelste auto maakt, maar wie de veiligste, meest comfortabele en meest economische auto’s maakt.

We duiken in elke technologie die ik het meest verwacht, maar hier is het overzicht:

  1. Niveau 3/4 autonomie
  2. Micromobility
  3. Kleinere, meer efficiënte elektromotoren
  4. Solid State-batterijen
  5. Elektrische oplaadtechnologie
  6. Sensoren voor perceptie
  7. Draadloze technologie
  8. Automotive materialen en productieprocessen
  9. Volledig actieve suspensie
  10. Doelgerichte ontsluitende technologieën

1. Niveau 3/4 autonomie

top 10 innovaties zelfrijdende auto waymo

Waymo’s Autonomous Vehicles (bron)

Ik denk dat het vanzelfsprekend is dat we allemaal erg uitkijken naar de dag waarop we in een auto zonder chauffeur kunnen stappen om met de chauffeur naar zijn werk te gaan. Ongevallen worden vrijwel geëlimineerd. We kunnen werk doen tijdens het wachten in het verkeer, als er verkeer is. Er zullen geen dronken rij-incidenten meer zijn. Auto’s zullen niet passief zitten in parkeergarages of op straat, dus we hebben meer ruimte voor infrastructuur.

We zijn er echter nog niet helemaal. Sommigen speculeren dat we zes jaar uit zijn, sommigen zeggen dertien en sommigen zeggen dat we 50 zijn. Als ik een gokfan zou zijn, zou ik het in 2030 stellen als je in een select aantal steden een taxichauffeur zonder taxi kunt begroeten, net zoals jij vandaag een Uber doet. Maar wat moet er technisch gebeuren om dit te laten gebeuren? Uiteraard zullen regulering en juridische narigheden onvermijdelijk de acceptatie van zelfrijdende auto’s vertragen, maar wat blijft over van een technologisch standpunt?

Wel, waar zijn we nu? We hebben voertuigsubsystemen die in staat zijn om het voertuig autonoom te besturen in zeer beperkte en korte situaties, die we doorgaans ‘geavanceerde bestuurdersassistentiesystemen’ noemen. Deze omvatten Adaptieve cruisecontrole, parallelle parkeercapaciteit en botsingsvermijding. Dit is geen ‘volledige’ of algemene autonomie, maar veeleer wat de Society of Automotive Engineers (SAE) Niveau 0, Niveau 1 en zelfs Niveau 2 Autonomie noemen:

sae levels zelfrijdende auto

SAE “Niveaus van autorijden” grafiek, december 2018 (bron)

Om autonomie van niveau 3 of niveau 4 te hebben, moet het voertuig zelf beslissingen kunnen nemen. Sommige bedrijven benaderen dit vermogen in hun Level-3 “mule” -voertuigen, zoals Waymo, Cruise, Uber, Lyft, Argo AI, Voyage, enz. Maar deze muilezelvoertuigen hebben allemaal een veiligheidsdriver en zijn niet klaar voor productie. Wat houdt ze er vanaf?

Ten eerste zijn er niet genoeg “gecategoriseerde gegevens” beschikbaar om hun auto’s te leren autorijden in miljoenen verschillende scenario’s in verschillende hoeken. Met gecategoriseerde gegevens bedoelen we afbeeldingen en LiDAR / radarwolken die labels bevatten met hun inhoud en de locatie van hun inhoud die over de afbeelding heen ligt. Een afbeelding van een stopbord kan bijvoorbeeld worden gecategoriseerd als “stopbord in de linkerbovenhoek van de afbeelding.” Zelfsturende autobedrijven hebben veel personeel om labels te maken en te labelen. Waymo heeft meer dan 10 miljoen mijl autonoom rijden veroverd en ze werken nog steeds aan het labelen van al hun gegevens om hun autonome systemen te verifiëren. Je realiseert je het misschien niet, maar je helpt hier elke keer als je een Google CAPTCHA oplost.

categorized data image en labels zelfrijdende auto

Een ander ding dat volledige autonomie tegenhoudt, is dat de algoritmen die bepalen waar het voertuig heen moet gaan op basis van invoer van de gelabelde gegevens niet volledig zijn geoptimaliseerd. Dit gaat hand in hand met het gegevensprobleem. Ingenieurs werken aan manieren om hun algoritmen sneller te laten werken terwijl ze minder elektrische energie gebruiken. Dit is een veelzijdig probleem van perceptie, lokalisatie, voorspelling en padplanning. Natuurlijk moeten ze objectief bewijzen dat de beslissingen die het voertuig maakt de juiste zijn, en strategieën hiervoor worden in mijn artikel hier besproken.

Een ander stuk van de taart is de hardware zelf waarop de volledig autonome voertuigsoftware draait. Veel bedrijven produceren ongelooflijk krachtige embedded systemen, zoals het NVIDIA Drive AGX Pegasus-platform, geschikt voor 320 Tera-Operations Per Second (TOPS), Intel’s EyeQ5 en Tesla’s HW3. De uitdaging is om een ​​rekenplatform te creëren dat in staat is om de complexe algoritmen die hierboven zijn gedefinieerd, in realtime op te lossen met minimale stroomafname. We zullen doorgaan met het zien van nieuwe chipsetontwerpen in de loop van de jaren.

nvidia zelfrijdende auto platform

In de komende jaren die leiden tot volledige autonomie, zullen we een aantal indrukwekkende technologische verbeteringen zien in machine learning en datakarakterisering waarmee we de veiligheid van het autonome systeem kunnen valideren.

2. Micromobiliteit

Als je in een grootstedelijk gebied woont, heb je je behoorlijk aantal elektrische scooters en ebikes rond zien rijden. Deze vorm van transport, bestaande uit reizen met kleine voertuigen tot een afstand van 15 mijl, heeft een eigen sleutelwoord: micromobiliteit.

Er is geen formele definitie van micromobiliteit, maar een van de leidende denkers in de ruimte, Horace Dediu, beschouwt ze als “voertuigen onder de 500 kg die reizen onder de 15 mijl maken.” Horace concludeerde zelfs dat de gehele totale adresseerbare markt voor “micromobiliteit” te zijn 30% groter dan mobiliteit van meer dan 15 mijl en in voertuigen van meer dan 500 kg in zijn podcast (link).

Dit is ook een van de snelst groeiende mobiliteitssectoren ter wereld, met een explosie van scooters die onze stadsstraten en trottoirs in 2018 overspoelden. Makkelijk te boeken met mobiele apps.

bird deelscooters micromobiliteit

Wat kunnen we het volgende decennium verwachten met betrekking tot technologische vooruitgang in micromobiliteit? Ten eerste kunnen we “autonome micromobiliteit” zien. Microcars, zoals het Toyota i-ROAD-concept, kunnen goede kandidaten zijn voor een autonome eenpersoonstaxi die door auto’s als motorfietsen heen kan rijden of misschien zelfs in de fietsstrook kan rijden. De meeste ritritjes, scooters en ebikes en taxiritten zijn ritten voor alleenstaanden. Als we geloven dat autonome voertuigen inderdaad tot bloei zullen komen, is er geen enkele reden dat alleenstaanden in korte ritten zich op 3000+, 15-voet lange, 6-voet brede metalen machines moeten bevinden. Autonome micromobiliteit zou een perfecte manier zijn om congestie te verminderen door mensen op de weg maximaal te verpakken.

toyota i-road micromobiliteit

Vorige week kondigde Uber een Micromobility Robotics-divisie aan, die autonome e-bikes en scooters bouwde die zichzelf naar oplaadstations zullen rijden (artikel).

Een andere interessante technologische vooruitgang die mogelijk is met micromobiliteit is een versnelde routekartering. Deze scooters en ebikes zijn een uitstekend platform om sensoren aan elkaar te koppelen of bestaande sensoren in een gemonteerde smartphone te gebruiken om wegen en trottoirs beter in kaart te brengen. Deze vormen van transport kunnen zelfs in staat zijn om met behulp van V2V-technologie de weg- en verkeersomstandigheden met andere voertuigen te communiceren.

3. Kleinere, efficiëntere elektromotoren

compacte elektrische motoren

Ik ga er in dit artikel stoutmoedig van uit dat elektrische voertuigen de weg van de toekomst zullen zijn. We zullen enkele indrukwekkende verbeteringen zien in de elektrische motorwereld in de komende paar jaar, en misschien zelfs enkele technologieën die we al lang niet meer mainstream maken.

Er zijn drie hoofdtypen van motoren die u mogelijk zou kunnen vinden in een elektrisch voertuig: Brushed DC-motoren, Brushless DC (BLDC) -motoren en AC-inductiemotoren. De meeste elektrische voertuigen gebruiken BLDC- of AC Induction-motoren vanwege hun efficiëntie (% van de elektrische energie omgezet in mechanische energie), beschikbaarheid, gebrek aan slijtage-elementen en regeneratief remsysteem. Er is veel discussie over de afwegingen tussen AC en BLDC-motoren, en het blogteam van Tesla heeft hier een goede beschrijving van gemaakt (zij het enigszins vertekend). Veel mensen zijn het eens met de conclusie dat we in de toekomst meer AC driefasige inductiemotoren zullen zien in krachtige, puur batterij-elektrische voertuigen.

Autoleveranciers willen OEMS in staat stellen om minder dure, efficiëntere, duurzamere, verder reizende, hogere prestaties, stillere, meer luxe en beter benutte elektrische voertuigen te maken. Als de motor kleiner en efficiënter is, kan het voertuig zelf kleiner zijn met behoud van hetzelfde binnenvolume. Het zou minder wegen, dus het zou dan een minder krachtige motor nodig hebben om vergelijkbare prestaties te hebben als een vergelijkbaar voertuig met een grotere motor. Als de motor niet zo krachtig hoeft te zijn, zijn er minder batterijcellen nodig voor een hogere amp-uurbeoordeling, waardoor het voertuig opnieuw lichter wordt, of op zijn minst langere afstanden aflegt. Ook, als de motoren kleiner waren, zou de passagiers- of vrachtruimte beter kunnen worden gebruikt, omdat de binnenruimte niet zou hoeven te navigeren rond omvangrijke aandrijflijncomponenten. Voertuigen kunnen er zelfs heel anders uitzien dan nu, met extra beenruimte of zitplaatsen, omdat ontwerpers niet zouden worden gehinderd door de traditionele motorbehuizing in de motorkap van het voertuig.

rinspeed snap zelfrijdende shuttle

Dus wat kunnen we op dit gebied verwachten? Veel mensen hebben allerlei concepten bedacht om kleinere, lichtere elektromotoren te maken. Professor Martin Doppelbauer beschrijft zijn “Asymmetric Motors” -concept dat hij in zijn artikel met zijn Formula SAE-raceteam aan het Karlsruhe Institute of Technology heeft gebouwd. NIO’s wereldwijde startup werkt aan e-propulsion-systemen, XPT werkt samen met Punch Powertrain aan nieuwe hoogrendements-geschakelde reluctantiemotoren, verschillend van Tesla’s invertergestuurde AC-inductiemotor, die een meer beschikbaar motortype is. De verschillen tussen de motortechnologie zijn hier heel goed beschreven.

Een andere veelbelovende technologie is axiale fluxmotoren, waarbij langs de as magnetische flux wordt geproduceerd in plaats van de zijwanden van de rotor in de motor. Magnax beweert een EV-motor te hebben gemaakt met “ongeëvenaarde vermogensdichtheid”, “veel lager totaalgewicht en totale grootte” en de hoogste efficiëntie op de markt.

magnax flux motor zelfrijdende auto

Een van mijn favoriete elektrische motortechnologieën bestaat al geruime tijd. Elektrische direct drive in-wheel motoren, of naafmotoren, zijn vandaag beschikbaar voor vele toepassingen zoals scooters en e-bikes. Deze hebben een paar zeer intrigerende voordelen. Ten eerste zou het voertuig onafhankelijke controle kunnen hebben over de snelheid, het koppel, de tractiecontrole en regeneratief remmen van elk aandrijfwiel. Bovendien kunnen de motoren zich volledig in het stuur van het voertuig verbergen, effectief ruimte van nul in beslag nemen en alle hierboven beschreven voordelen bieden. Ten slotte zorgt het voor modulariteit van de voertuigarchitectuur, waar het verpakken van passagiers en bagage nieuwe ideeën kan aannemen.

De belangrijkste redenen waarom naafmotoren niet worden gebruikt, zijn vanwege concepten die “onafgeveerd gewicht” en “inertie” worden genoemd. Als een motor zich in de naaf van een wiel bevindt, is het wiel zwaarder. Zwaardere componenten zijn moeilijker te versnellen. Als een zwaar wiel op een hobbel slaat, moet de wielophanging extra hard werken om dat wiel weer op de grond te krijgen. Dat extra werk vertaalt zich in het chassis van het voertuig en zorgt voor een zware rit. Bovendien neemt de rotatiemassa van het wiel toe, hetgeen een aanzienlijk groter effect heeft op het vermogen dat nodig is om het voertuig te bewegen dan wanneer de massa van het lichaam van het voertuig met dezelfde hoeveelheid werd verhoogd.

Maar deze problemen zijn schijnbaar onoverkomelijk. Omdat we een meer actieve vering bouwen die het extra gewicht van de onafgeveerde massa aankan, kunnen we op hobbels anticiperen en een zware rit voorkomen. Aangezien fabrikanten één motor in elk wiel kunnen plaatsen, kunnen de motoren vergelijkbaar kleiner zijn dan andere elektromotoren, en met de geschikte mechanische behuizing waarin de wielconstructie is opgenomen, kan de gewichtstoevoeging aan het wiel verwaarloosbaar zijn. Bedrijven zoals Protean Electric ontwikkelen deze technologie momenteel.

Dan zijn er nog meer gekke concepten. Zoals het Active Wheel van Michelin dat in 2010 de weg moest slaan en het Orbis Ring-Driven Wheel, dat het beste van de naafmotor combineert, zonder de onafgeveerde gewichtstraf:

orbis ring drive hub zelfrijdende innovatie

U kunt hier meer lezen over potentiële markttendensen voor wielmotoren in 2025: Open PR Motor Study

Onlangs heeft Argonne een nieuwe technologie aangekondigd die “de bruikbare magnetische fluxdichtheid van een permanente magneet met 10 tot 30 procent verhoogt, wat leidt tot een aanzienlijke verbetering van de energie-efficiëntie van elektrische motoren en windturbinegeneratoren.”

Al deze technologieën zijn veelbelovend en we zullen waarschijnlijk een mix van de verschillende innovaties in onze toekomstige voertuigen zien die de manier waarop ze eruit zien en voelen zullen veranderen.

4. Solid State-batterijen

solid state batterijen

Batterijen, te weten loodzuuraccu’s, bestaan ​​al sinds 1859. In 1884 werd het eerste productiebatterij-elektrische voertuig (BEV) gebouwd. Loodzuuraccu’s hebben veel inherente problemen. Ze zijn zwaar (lage energie-gewichtsverhouding), en ze zijn fysiek groot (lage energie-tot-volume verhouding). Ze hebben niet zoveel actuele stroomcapaciteit, ondanks waar ze voor worden beoordeeld, want als je de batterij veel meer dan 50% leeg laat lopen, neemt de levensduur van de batterij drastisch af. Als u de batterij onder de 20% laat leeglopen, is deze mogelijk nooit in staat om opnieuw te laden. Loodzuuraccu’s hebben ook niet zoveel oplaadcycli die ze kunnen nemen en ze laden erg langzaam op.

Met al deze negatieven van loodzuuraccu’s ontwikkelden wetenschappers en ingenieurs ‘Lithium-Ion-batterijen’. Lithium-ionbatterijen lossen veel van de problemen van lood-zuurbatterijen op. Ze zijn kleiner en lichter voor dezelfde spanning en amp-uren. Ze kunnen ontladen tot bijna 100% van hun capaciteit. Ze gaan langer mee (meer laadcycli). Ze zijn zelfs veiliger voor het milieu. Ze kosten echter meer dan loodzuuraccu’s.

lithium ion batterij

Ondanks alle voordelen van Lithium-Ion-batterijen zijn hun tekortkomingen nog steeds de belangrijkste redenen waarom veel mensen niet overschakelen op elektrische voertuigen. Om hetzelfde bereik te krijgen als een voertuig met interne verbrandingsmotor (ICE), heeft u een batterij nodig die aanzienlijk meer weegt dan een tank met gas. Die batterij zou ook aanzienlijk groter zijn dan die tank met gas. En het ergste van alles voor de meeste consumenten, is dat de batterij nog een uur nodig heeft om volledig op te laden op een Tesla-oplader, langer voor andere typen opladers.

Maar er is hoop. Wat als u een batterij zou kunnen hebben die zo klein is als een gastank, eenzelfde hoeveelheid weegt als een volle, en die in slechts enkele minuten wordt opgeladen? Dat is waar solid-state batterijtechnologie voor komt. Deze technologie belooft niet alleen een energiedichtheid van 2,5x wat we vinden in Lithium-Ion-batterijen, maar hij wordt geleverd met een extreem snel oplaadvermogen en is als bonus niet ontvlambaar zoals gas of vloeistof batterijen.

Het nadeel? Solid-state batterijen, in de huidige staat van technologie, zijn onbetaalbaar duur om te produceren. In 2012 zou het $ 100 miljoen kosten om een ​​solid-state batterijsysteem te maken dat in staat is om een ​​high-end elektrische auto van stroom te voorzien. Bovendien zijn er zorgen over prestaties bij lage temperatuur en mechanische duurzaamheid.

Dit heeft de grote technologie en voertuigreuzen niet belet om zwaar te investeren in solid-state batterijtechnologie. Volkswagen investeerde $ 100 miljoen in een Solid-State Battery-bedrijf genaamd QuantumScape in 2018, in afwachting van het plaatsen van solid-state batterijen in productievoertuigen tegen 2025. Samsung en Hyundai investeerden $ 20 miljoen in Solid Power, een in Colorado gevestigde startup gesteund door BMW die moet operationeel zijn dit jaar (2019). Caterpillar investeerde in een elektrische auto-startup, Fisker, die een voertuig belooft met een actieradius van 500 km en een oplaadtijd van 1 minuut, waarbij hun batterijtechnologie vóór 2023 beschikbaar is.

diverse batterij systemen elektrische auto

Wat zou u weerhouden van het kopen van een elektrisch voertuig als de oplaadtijd minder dan 1 minuut bedroeg en u vanaf het begin volledig koppel kunt hebben?

5. Elektrische oplaadtechnologie

inductieladen snelweg zelfrijdende auto

Vanaf medio 2018 waren er 18.000 oplaadpunten op de weg in de VS. Om te voldoen aan de verwachtingen voor elektrische voertuigen die zijn vastgelegd in de Overeenkomst van Parijs, schat het Center for American Progress dat we tegen 2025 nog eens 330.000 stations moeten toevoegen (bron).

Dit alles is afhankelijk van de groei van elektrische voertuigen. Maar in een klassiek kippenei-scenario is een van de belangrijkste nadelen voor autokopers van elektrische voertuigen de oplaadtijd. Zeker, solid state batterijen, kleinere voertuigen en kleinere en efficiëntere motoren zullen een deel van deze pijn verlichten. Maar vooruitgang in elektrische opladers en elektrische laadinfrastructuur is noodzakelijk voor ons om echt snel laden te zien dat wedijvert met een tankbeurt.

Net als de SAE niveaus van autonomie, definieert de SAE ook de niveaus van opladen.

charging levels batterijen sae elektrische auto

Een standaard huishoudelijke 120 VAC kan een 100kWh batterij 24 uur nodig hebben om 80% van de batterij op te laden, terwijl een “Level-3” oplader van 22kW iets meer dan 3 uur nodig zou hebben. Om echter vergelijkbaar te zijn met een tankvulling, moet een volledige lading binnen 10 minuten plaatsvinden.

In de toekomst zullen waarschijnlijk huizen worden gebouwd met Level-2 of hoger laadvermogen met de toegenomen acceptatie van elektrische voertuigen, zodat u uw EV veel sneller thuis kunt opladen.

De fabrikanten van CHAdeMO-laadmethoden stelden een 400 kW ‘ultrasnel’ laadstation voor, de CHAdeMO 2.0. Dit betekent ongeveer 12 minuten voor dezelfde 100 kWh-batterij tot 80%.

Gecombineerde laadsysteem 2.0 laadsystemen kunnen tot 350 kW laden. De Superchargers van Tesla kunnen tot 120 kW laden, maar Elon Musk heeft het al snel gehad over het vermogen om 200-250 kW te krijgen. Hij sprak ook al eerder over zijn plannen om 350 kW laders te hebben, dus wie weet?

Het Zwitserse bedrijf ABB’s Terra High Power DC snellader (350 kW) is net gelanceerd en ze hebben een geschiedenis die zowel CHAdeMO- als CSS-laders produceert. Een YC-startup, GBatteries, kwam net uit de sluimerstand om aan te kondigen dat ze een oplader voor elektrische auto’s hebben waarmee je je auto even snel kunt opladen als wanneer je een pomp bezoekt.

Een andere technologie die veelbelovend lijkt, is draadloos of inductieladen. Dit is vergelijkbaar met opladen met een draadloze telefoon, maar met aanzienlijk hoger stroomverbruik. Qualcomm Halo werkt sinds 2012 aan een 22kW draadloze oplader voor races uit de Formule E-serie. Ze hebben dit nog verder genomen en hebben de mogelijkheid besproken om voertuigen op te laden terwijl ze tot 70 mph rijden. Deze technologie kan ons in staat stellen om zelfs nooit bij een benzinestation te stoppen.

Nissan, Mercedes Benz en BMW hebben in het verleden allemaal draadloos oplaadmogelijkheden in hun voertuigen gecommuniceerd. Volvo heeft zojuist een investering aangekondigd in Momentum Dynamics, die de intenties voor 300 kW over-the-air opladen heeft gecommuniceerd.

Misschien herinnert u zich ook de “battery swap” -technologie die Tesla in 2013 heeft gepopulariseerd. Sindsdien heeft een aantal bedrijven hieraan gewerkt, waaronder Voltia, BattSwap, Gogoro Energy Network en Better Place. Deze technologie is nooit echt van de grond gekomen vanwege kritiek op het gebruik van eigen accutechnologie en mechanische bewerkingen.

tesla batterij wissel station

Tesla’s Battery Swap-voorstel (bron)

Waarschijnlijk zien we een aantal directe verbeteringen in de bekabelde oplaadsnelheden, en een aantal draadloos laden gaat de komende jaren van start. Maar beide technologieën vereisen een enorme infrastructuuraanpassing, die jaren zou vergen en 10s-van-miljarden dollars, om te implementeren.

benodigd aantal laadpalen

Ten eerste moet ons elektriciteitsnet het veel hogere vermogen mogelijk maken. Vleesveerkabels, meer stations, meer veiligheidsvoorschriften. McKinsey schat dat de vraag naar elektrisch vermogen voor EV-laden zou kunnen toenemen van 20 miljard kWh / jaar in 2020 tot 280 kWh / jaar in 2030. Een aantal van de grootste uitdagingen kan liggen in het verkrijgen van krachtige EV-laders naar afgelegen locaties. Hoewel het erop lijkt dat het grootste deel van het opladen via EV thuis plaatsvindt.

elektrisch rijden charging scenarios in tijd en per continent

6. Sensoren voor perceptie

lidar beweging detectie

LiDAR Point Cloud-gegevens tonen snelheid van object

Auto’s “zien” vandaag de weg om hen heen om verschillende taken uit te voeren. Van back-upcamera’s, parallelle parkeersensoren, adaptieve cruisecontrole en automatisch noodremmen; al deze vermogens zijn afhankelijk van het voertuig dat de wereld waarneemt. Perceptiesensoren vallen in grofweg vier gevallen: camera’s, LiDAR, radar en ultrasone sensoren.

Cameratechnologie blijft verbeteren. Camera’s worden kleiner, sneller, hogere prestaties en minder duur. Maar pas onlangs hebben cameraverwerkingseenheden 3D-beelden van de camera kunnen ontcijferen. Deze technologie kan zeer nuttig zijn in voertuigen, voor het detecteren van stoepranden en kuilen.

DeepRay heeft zelfs een technologie ontwikkeld waarmee voertuigen in regen en sneeuw kunnen zien, door het gebruik van AI om “beelden van beschadigde of verduisterde frames in realtime te reconstrueren.

deepray

DeepRay’s AI Een beeld van een aquarium onschadelijk maken

LiDAR-sensoren zijn de laatste tijd behoorlijk in het nieuws. Hier is een geweldig overzicht van de markt van LiDAR-bedrijven. Kortom, iedereen is op zoek naar de perfecte LiDAR-sensor: een die 200 meter tot een inch-precisie kan meten, slechts 100 mW stroom verbruikt en minder dan $ 500 kost. De meeste bedrijven die aan LiDAR werken, investeren in “solid-state” LiDAR-technologie zonder bewegende delen. Sommige bedrijven werken zelfs aan een LiDAR-sensor die de snelheid van het gedetecteerde object kan bepalen. Dit wordt ook wel “4D LiDAR” of “FMCW” LiDAR genoemd, en een bedrijf, Aeva, heeft onlangs een A-serie van $ 45 miljoen opgehaald om deze technologie te ontwikkelen.

Automotive Radar bestaat al geruime tijd en wordt vaak gebruikt voor geavanceerde rijhulpsystemen (ADAS). Radar is voordelig als voertuigsensor omdat het goedkoop is en rekenkundig eenvoudiger dan andere sensoren. De grote trend die we de komende jaren zullen zien, is de wijdverspreide acceptatie van automotive-radar, omdat de Euro-NCAP-beoordelingen nu geautomatiseerde remsystemen en veiligheidsproducten voor voetgangers vereisen en radar geschikt is voor deze mogelijkheid.

Bedrijven zullen doorgaan met het ontwikkelen van software die deze verschillende bronnen van visuele gegevens “versmelt” en “de objecten die het detecteert” categoriseert. Die categorisatie zal in staat zijn om die objecten te lokaliseren en te voorspellen waar ze vervolgens naartoe zullen gaan. Dit is essentieel voor de veiligheid van autonome voertuigen. We zullen enorme vooruitgang zien in dit vermogen van bedrijven zoals Waymo, Cruise, Aptiv, Apple en vele anderen.

sensor fusion lidar en radar

Representatieve sensorfusie tussen camera, LiDAR en radar

7. Draadloze technologie

cadillac vehicle to vehicle diagram

Cadillac’s V2V-diagram

Er is veel gespeculeerd over hoe autonome voertuigen met elkaar, infrastructuur, straten, mensen en steden zullen communiceren. De buzz-woorden die u het meest zult horen, zijn “V2V”, of voertuig-tot-voertuig draadloos, “V2I” of voertuig-infrastructuur, “V2N” of voertuig-naar-netwerk, “V2P, “Of voertuig-naar-mensen, en” V2X “, of voertuig voor alles communicatie. Er is veel geïnvesteerd in technologieën die V2V / I / N / X ondersteunen, en ze vallen over het algemeen in een van de vier emmers: mobiel (zoals LTE), connectiviteit (wifi en bluetooth), netwerken met alleen proprietary / automotive en 5G.

v2p diagram

Toyota en Lexus hebben aangekondigd dat ze in 2021 V2V / V2I-technologie zullen aanschaffen, en Volkswagen in 2019.

Qualcomm bouwt nu ongeveer een jaar aan Cellular V2X-chips en heeft in 2019 nieuwe implementaties aangekondigd. Intel heeft een verdubbeling van 5G voor aangesloten voertuigen. NXP heeft de eerste DSRC-modem met hoge prestaties en voor de auto-industrie gekwalificeerde single-chip (DSRC is een automotive-specifiek short-range protocol) ontwikkeld. Hier zijn zes andere startups die aan hetzelfde werken.

V2X-chips worden verwacht in elk nieuw voertuig tegen 2023. Dit is een technologie waar we allemaal op kunnen gokken, we weten gewoon niet welk protocol zal winnen, of dat automakers zullen standaardiseren op een specifiek protocol, zodat voertuigen of infrastructuur van verschillende OEM’s en ontwikkelaars kunnen met elkaar praten.

5g netwerk en autonome auto

Voordelen van een 5G netwerk voor autonome voertuigen

8. Automotive materialen en productieprocessen

werelds 1e 3d geprinte auto

‘S Werelds eerste 3D-gedrukte auto van Local Motors

De vele materialen waaruit onze moderne voertuigen bestaan, zijn moderne wonderen zelf. Van de complexe rubber- en vezelcompounds die onze banden op de weg houden terwijl ze 100.000 mijl lang blijven, tot de samendrukbare veel-legering aluminium, magnesium en staal impactzone op de voorkant van onze auto’s die ons leven redden in geval van een crash . Nieuwe automobielmaterialen worden voortdurend ontwikkeld en getest voor toekomstige voertuigen.

Een aantal materialen zijn door autofabrikanten uitgezonden als potentieel baanbrekend, zoals:

  • Kokosnootschillen
  • Koolstof nanobuisjes
  • Koolstofvezel
  • Aërogels
  • Bamboe

concept auto gemaakt van bamboe

Polymeren en kunststoffen bieden unieke voordelen voor de industrie, met name vanwege hun lichte gewicht, recyclebare kenmerken, overvloed en duurzaamheid. Faurecia, een tier 1-leverancier, ontwikkelde een innovatief achterlichtsamenstel dat plastics en koolstofvezels combineert, waardoor het gewicht van het product met 35% wordt verminderd.

Wat de productieprocessen betreft die het mogelijk maken dat deze materialen kunnen worden gebruikt, geloof ik dat het artikel van SQ Group het beter zei dan ik ooit zou kunnen:

Koudgevormd staal is nog steeds de industriestandaard voor de productie van auto-onderdelen, maar hoogwaardige materialen zijn de toekomst.

Enkele van de innovatieve productieprocessen die auto-onderdelen zullen herdefiniëren zijn:

  • Heet gevormd staal: het verhogen van de hitte van staal verbetert de ductiliteit en helpt bij het vormen van complexe vormen zonder te barsten.
  • Warm gevormd aluminium: aluminium vereist minder warmte maar volgt een vergelijkbare logica als verwarmingsstaal.
  • Hogedruk dunne aluminium spuitgietstukken: de hoogsmeltende en stolende temperatuurpunten van aluminium zorgen ervoor dat dunne aluminium gietvormen snel moeten worden gevuld voordat de temperatuur afneemt. Dit creëert de behoefte aan productieprocessen met hoge warmte en hoge druk.
  • Resin Transfer Moulding: Harsen worden onder hoge druk in mallen gepompt, waar ze een vooraf ingesloten vezelvoorvorm ontmoeten. Dit transformeert lichte voorvormmaterialen tot krachtige auto-onderdelen.
  • 3D-printen: 3D-printen biedt fabrikanten de mogelijkheid om prototypes en volledige onderdelen te ontwikkelen die aanzienlijk complexer zijn dan mogelijk bij het vormen of vormen.

Bron: CAR Research-roadmaps voor Automotive Technology (2017)

3D-printen is gedurende vele jaren populair geworden voor prototyping en ontwikkeling van kleine onderdelen. Omdat het 3D-printproces echter veel meer gecontroleerd en kosteneffectief wordt, zien we nu een trend in 3D-printcomponenten van voertuigen. Moderne, grootschalige printers kunnen grote plastic panelen bedrukken, en het fantoom van Rolls Royce heeft veel delen van zijn interieur bestaande uit 3D geprinte panelen:

interieur rolls royce phantom

Interieur van 2018 Rolls Royce Phantom

Metal 3D-printers zijn ook populairder geworden en Audi heeft plannen gemaakt om veel componenten van zijn voertuigen te gaan printen in zijn nieuwe 3D-printcentrum in Ingolstadt.

3d geprinte metalen waterpijp audi

3D geprinte metalen waterconnectoren van Audi’s W12 Engine

9. Volledig actieve opschorting

clearmotion full active vering

De volledig actieve suspensie van ClearMotion

“Tijdens het rijden kun je zoveel meer doen als voertuigen autonoom zijn, zoals lezen, tv kijken en werken!”

Nou, niet als je bewegingsziekte krijgt in voertuigen. Bedrijven zoals ClearMotion, geboren uit het luidsprekerbedrijf Bose, lossen dit probleem op. Ze nemen een proactieve benadering van opschorting, door wegverstoringen te voorspellen en de schorsing aan te passen in afwachting van hen.

Dit volgt een principe genaamd ‘skyhook-theorie’, waarbij voertuigen zullen rijden alsof het vliegtuigen zijn. Dit zal ons toelaten om in extreem comfort te reizen. Bedrijven zoals Mercedes en Audi hebben actieve veringscomponenten ontwikkeld, zoals ‘Active Body Control’, maar deze zijn niet helemaal volledig actief.

“Volledig actief” betekent het gebruik van lineaire actuators, in plaats van alleen veren en dempers, voor ophanging. Dit vereist een aanzienlijke rekenkracht en elektrische energie om de geactiveerde ophanging te voorspellen en in te stellen, en werd van oudsher onpraktisch geacht.

Met verbeteringen in elektrische voertuigen en AI-software / hardware heeft ClearMotion echter aangekondigd dit jaar (2019) een product te zullen verzenden!

10. Doelgerichte ontsluitende technologieën

civil maps hd mapping en localisatie

Civil Maps, een edge-based HD Mapping en Localization Platform Company

Met al deze nieuwe technologieën in overvloed, is het veilig om aan te nemen dat er een aantal nieuwe leveranciers zal zijn voor OEM’s (Tier 1s) en leveranciers voor die leveranciers (Tier 2s), en zo verder in de rij. Deze bedrijven zullen “enabling technologies” ontwikkelen die uiteindelijk helpen om het voertuig van de toekomst te creëren.

Hier zijn enkele voorbeelden van dergelijke activerende technologieën die we mogelijk in de toekomst zullen zien:

  • Halfgeleiderfabricageproces voor LiDAR
  • Softwareplatform voor autonome ride-sharing-service
  • Voorspellende onderhoudsservice voor autonome vloten
  • Een “Underwriters Laboratory” voor autonome veiligheid
  • Zelfbalancerende algoritmen voor persoonlijke pods
  • Geheel nieuwe infrastructuurontwerpen voor autonome wagenparkvoertuigen

We herinneren ons amper miljonairs uit de California Gold Rush, maar miljoenen mensen dragen Levi Strauss ‘Jeans die hij voor mijnwerkers heeft ontwikkeld. Het kan blijken dat de grote winnaars in de komende 10 jaar niet de bedrijven zijn die zoeken naar “goud”, maar eerder de bedrijven die de beste “pikhouwelen” bouwen.

 

Over de Auteur

Mark Boekraad

Mark Boekraad

Mijn naam is Mark en als autofanaat ben ik zeer geinteresseerd in de revolutie van de zelfrijdende auto. De zelfrijdende auto zal langzaam ingeburgerd gaan worden, maar dat zal zeker nog jaren duren. Ik lees nu al veel over dit onderwerp op binnen- en buitenlandse media. En zal dat de komende jaren blijven doen. Als je nog tips hebt of links naar interessante sites, dan hoor ik dat graag! Want samen kunnen we iedereen laten genieten van de opkomst van de zelfrijdende auto.

WIL JE NET ALS DUIZENDEN ANDEREN OOK NIETS MISSEN?

Wil je ook niets missen van alle ontwikkelingen op het gebied van zelfrijdende auto's? No worries, we mailen je alleen als er echt interessant nieuws is. En uitschrijven is in 1 klik gedaan.
Naam
Emailadres
Secure and Spam free...