汽車(chē)電子三大熱門(mén)方向的技術(shù)發(fā)展

車(chē)聯(lián)網(wǎng)

Nexperia對當前電機控制發(fā)展趨勢的理解

　　電機控制方面總體趨勢是轉向PWM驅動(dòng)型無(wú)刷直流電機。與線(xiàn)性和有刷電機相比，上述電機具備更出色的整體系統可靠性，效率也更高，可在車(chē)輛的整個(gè)生命周期內顯著(zhù)提高性能，節省燃油，并減少二氧化碳的排放量。

　　三相無(wú)刷直流電機(BLDC電機)損耗低且熱管理更為簡(jiǎn)單，是高功率應用的首選解決方案。MOSFET在動(dòng)力系統應用中要面對的一項挑戰就是在高溫環(huán)境下運行。降低BLDC電機重量和運行噪聲是未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵因素。新興應用還包括車(chē)窗、天窗和座椅控制。Nexperia的應對之策就是開(kāi)發(fā)尺寸更小、散熱性能更好且功率密度更高的封裝產(chǎn)品。我們持續發(fā)布新的功率MOSFET硅技術(shù)，持續幫助客戶(hù)提高生產(chǎn)力。

　　例如，BLDC電機控制系統需要使用6個(gè)以PWM方式驅動(dòng)的MOSFET。該系統具備以下優(yōu)勢：1.重點(diǎn)關(guān)注開(kāi)關(guān)損耗和EMC性能;2.平均可節省功耗100 W;3.每行駛100 km可減少約0.24 kg的二氧化碳排放。

　　Nexperia最近推出了LFPAK56D-雙通道MOSFET。LFPAK56D采用Nexperia的尖端銅夾片技術(shù)，在單個(gè)封裝內集成兩個(gè)MOSFET，非常節省空間，且具備同類(lèi)封裝最佳性能。繼電器仍常用于低功率應用中的速度控制，但由于可靠性和能效較為遜色，已逐漸被功率MOSFET器件取代。使用分立式獨立驅動(dòng)器通常能夠降低成本，且不影響性能。獨立驅動(dòng)器還能實(shí)現EMC和開(kāi)關(guān)損耗優(yōu)化。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)的信息安全

　　總體上來(lái)說(shuō)，V2X(vehicle-to-X，這里的X可以是其他的車(chē)輛(V2V)，也可以是交通燈等基礎設施(V2I))通信技術(shù)進(jìn)一步提升，以推動(dòng)未來(lái)自主駕駛汽車(chē)的發(fā)展，確保該通信的安全至關(guān)重要。汽車(chē)制造商必須能夠確保無(wú)線(xiàn)通信不受影響，不然的話(huà)，自動(dòng)駕駛汽車(chē)的安全操作能力將受到嚴重的威脅。如果汽車(chē)制造商能夠遠程對汽車(chē)的軟件進(jìn)行升級，以確保事關(guān)生命安全的系統始終使用最新的軟件版本，這個(gè)系統必須擁有非常高級別的安全和加密功能，以防黑客攻擊車(chē)輛并制造事故。

　　因此，隨著(zhù)現代汽車(chē)向互聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)演變，允許應用從開(kāi)放云端下載軟件進(jìn)行更新和升級，汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )安全變成了關(guān)鍵的任務(wù)。需要增強安全功能來(lái)保護汽車(chē)免受網(wǎng)絡(luò )惡意攻擊，并確保云端的個(gè)人信息安全。

　　瑞薩電子最近推出了針對R-Car汽車(chē)計算平臺的全新軟件套裝，以提升下一代互聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的安全性。軟件套裝部署了嵌入式優(yōu)化的視覺(jué)技術(shù)，有助于嵌入式系統具有集成在單一系統中的安全性能，保護汽車(chē)免受外部威脅，并具有應急安全功能，即使在出現故障時(shí)也能確保持續性的安全運行。

安森美在車(chē)聯(lián)網(wǎng)三大方向的理解

　　在圖像傳感器方面，其是用于前視、后視、車(chē)內和環(huán)視。它們用于從簡(jiǎn)單的應用(如后視攝像機或DVD記錄儀)到作為先進(jìn)駕駛輔助系統(ADAS)的一部分。在成像領(lǐng)域的趨勢是像素更高，以提供更精確和更清晰的圖像，從100萬(wàn)、200萬(wàn)、400萬(wàn)到800萬(wàn)像素。此外，微光成像需求正在增加。其它趨勢包括傳感器融合，其中包括使用圖像、雷達和激光雷達來(lái)創(chuàng )建車(chē)輛周?chē)踩奶摂M繭。

　　在雷達方面，幾乎所有3級到5級自動(dòng)駕駛車(chē)輛中，雷達和激光雷達都將與成像結合使用。雷達技術(shù)將從24 GHz發(fā)展到77/79GHz。在激光雷達方面，一些高端車(chē)輛將在2018或2019年將采用機械式激光雷達。但固態(tài)激光雷達正在開(kāi)發(fā)中，有關(guān)類(lèi)型或flash掃描的評估仍在進(jìn)行中。

　　信息安全方面，聯(lián)網(wǎng)安全需要使數據輸入、輸出或在車(chē)內需要安全和不受到外部非法侵入。這包括通過(guò)車(chē)輛總線(xiàn)(LIN，CAN，MOST及FlexRay)和通過(guò)其他領(lǐng)域如車(chē)載攝像機。

　　安森美產(chǎn)品優(yōu)勢

　　安森美半導體可提供全面的視覺(jué)ADAS產(chǎn)品及方案，在汽車(chē)圖像傳感器市場(chǎng)的份額近50%，在A(yíng)DAS市場(chǎng)的份額更是達到70%。我們?yōu)槭袌?chǎng)提供大量百萬(wàn)像素方案、具有卓越微光性能的產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)新一代1080P方案，并提供模塊化平臺幫助設計人員實(shí)現快速的原型開(kāi)發(fā)和高效的設計。

京瓷為車(chē)聯(lián)網(wǎng)做的準備

　　中國汽車(chē)行業(yè)即將在自動(dòng)駕駛及電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域迎來(lái)快速發(fā)展階段。面對這樣的新市場(chǎng)，京瓷也做出了相應的準備。目前，面向ADAS，京瓷可提供高品質(zhì)的電子零部件、車(chē)載攝像頭、平視顯示器以及儀表盤(pán)用顯示器等各種尖端產(chǎn)品，同時(shí)為滿(mǎn)足下一代車(chē)載技術(shù)的需求，京瓷正致力于研發(fā)各種新產(chǎn)品。

　　車(chē)載攝像頭

　　京瓷融合了高分辨率鏡片技術(shù)、回路設計技術(shù)和圖像控制技術(shù)，使攝像頭在白天及夜間均可呈現出自然清晰的圖像。從1999年開(kāi)始，從SUV到普通轎車(chē)，京瓷的視頻攝像頭和感應攝像頭在量產(chǎn)中被普遍使用，以其高品質(zhì)受到了廣泛的好評。

　　今后，我們將利用各種尖端光學(xué)技術(shù)，研發(fā)200萬(wàn)像素的數碼攝像頭和內置人工智能識別攝像頭，以及其他ADAS相關(guān)產(chǎn)品，以此為中國汽車(chē)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展做貢獻。

　　毫米波雷達電路板

　　京瓷目前向雷達模塊生產(chǎn)廠(chǎng)家提供帶天線(xiàn)的模塊基板。該基板天線(xiàn)面采用低介電液晶聚合材料(天線(xiàn)圖形加工精度高)，并與貼裝電子部品用的HDI基板混壓制成天線(xiàn)模塊基板。

　　傳感器用陶瓷電路板及封裝

　　作為車(chē)載用各類(lèi)傳感器件和模塊所適用的零部件,京瓷目前可提供各種陶瓷基板和封裝管殼。關(guān)于A(yíng)DAS方面，我們可以提供高可靠性車(chē)載攝像頭用陶瓷基板、毫米波雷達用陶瓷天線(xiàn)基板、LiDAR所使用的封裝管殼、各種MEMS用途的封裝管殼等產(chǎn)品。除此之外，LED車(chē)頭燈上使用的高可靠性、高散熱陶瓷基板也是京瓷的強項。另外，伴隨著(zhù)EV時(shí)代的到來(lái)，京瓷也能提供馬達控制用的IGBT模塊中的敷銅功率基板。

傳統汽車(chē)

傳統汽車(chē)電源控制的改進(jìn)

　　在汽車(chē)中添加48V電力網(wǎng)，為汽車(chē)設計工程師在提升燃油效率、降低二氧化碳排放、提升駕駛性能方面實(shí)現創(chuàng )新提供了新的途徑。不過(guò)，更高的電壓也對電源系統和電子器件帶來(lái)了新的挑戰。

　　這些挑戰包括在更高的電壓下運行、提供明顯更大的電源、支持傳統的12V系統等。為了解決這些挑戰，瑞薩子公司Intersil不僅開(kāi)發(fā)并不斷改良專(zhuān)有的高壓硅工藝技術(shù)，而且利用這些工藝制造出解決這些挑戰的先進(jìn)產(chǎn)品。例如，我們針對48V電力網(wǎng)的最早的產(chǎn)品之一，是我們的100V級半橋驅動(dòng)器ISL78420，該器件可以承受48V電力網(wǎng)上允許的最差的電壓瞬變。它是專(zhuān)為驅動(dòng)48V電源電子所需的高性能高電壓MOSFET而設計，提供超過(guò)95%的電源轉換效率。此外，我們率先向市場(chǎng)推出了創(chuàng )新的6相雙向降壓或升壓控制器，可以向傳統12V系統和新的48V系統提供3kW的電力。

　　ISL78226控制器可實(shí)時(shí)自動(dòng)調節運行的相數，以?xún)?yōu)化電源轉換效率，滿(mǎn)足不斷變化的系統電源要求。鑒于汽車(chē)的操作環(huán)境日益嚴格，如果控制單元遭遇一些物理?yè)p傷，ISL78226能夠動(dòng)態(tài)地進(jìn)行重新配置，忽略受損的相，可以使汽車(chē)瘸行回家，幫車(chē)主節省了昂貴的拖車(chē)費。

MEMS傳感器靈敏精確，確保汽車(chē)“主動(dòng)安全”

　　村田在2012年并購芬蘭MEMS巨頭公司VTI后得以進(jìn)一步擴充其MEMS傳感器領(lǐng)域產(chǎn)品。在汽車(chē)電子領(lǐng)域的應用，主要是體現在汽車(chē)駕駛過(guò)程中對于事故的提前防范，即主動(dòng)安全。

　　村田的MEMS傳感器廣泛應用于A(yíng)BS(制動(dòng)防抱死系統)、ESC(電子穩定控制系統)、ECS(電控懸掛)、EPB(電動(dòng)手剎)、HAS(斜坡啟動(dòng)輔助)、TMPS(胎壓監測)、引擎防抖、車(chē)輛傾角計量車(chē)內心跳檢測等。相比“安全氣囊”等事故發(fā)生后的“被動(dòng)安全”， MEMS傳感器依靠其極高的靈敏安全性能，可以做到“防患于未然”。

　　村田的加速度傳感器、防止翻車(chē)的陀螺儀傳感器、壓力傳感器以及可應用在胎壓檢測上的傳感器、還有它們的組合式傳感器，均在汽車(chē)主動(dòng)安全設計上功不可沒(méi)。這些傳感器都符合AEC-Q100的標準，具有高精度、高穩定性、高可靠性等特點(diǎn)，在涉及汽車(chē)安全的車(chē)身電子穩定系統領(lǐng)域尤為突出。

　　在專(zhuān)注于汽車(chē)傳統安全應用的同時(shí)，村田也同樣在關(guān)注著(zhù)高級輔助駕駛系統(ADAS)以及未來(lái)的無(wú)人駕駛等新興領(lǐng)域。村田MEMS傳感器在高級輔助駕駛系統，即前車(chē)碰撞報警、盲點(diǎn)監測、車(chē)道偏離報警以及自動(dòng)泊車(chē)等方面也走在了行業(yè)及技術(shù)前沿。

汽車(chē)電子行業(yè)電源解決方案

　　市場(chǎng)需求是行業(yè)發(fā)展的導向之一。汽車(chē)電子智能化、動(dòng)力優(yōu)化的發(fā)展趨勢離不開(kāi)消費者對安全、舒適、經(jīng)濟、娛樂(lè )等方面的駕駛需求。在眾多需求中，汽車(chē)安全問(wèn)題是消費者關(guān)注的焦點(diǎn)。

　　汽車(chē)電子大致可分為車(chē)身和車(chē)載兩部分。車(chē)身多涉及控制設備，如整車(chē)控制系統、電機驅動(dòng)系統、電池管理系統(BMS)等;車(chē)載電子大多為獨立設備，如車(chē)載通訊系統、車(chē)載娛樂(lè )系統、空調控制系統等。在各系統中都有用電源模塊的需求，其主要起安全隔離、電壓轉換及供電的作用。汽車(chē)電子行業(yè)在EMC性能、工作溫度、抗振動(dòng)性能等方面對電源產(chǎn)品有較嚴苛的要求。所以，其設計和生產(chǎn)均需滿(mǎn)足TS16949體系要求。

　　金升陽(yáng)較早地組建了國內電源行業(yè)唯一符合汽車(chē)產(chǎn)品生產(chǎn)要求的SMT/裝配/成品生產(chǎn)線(xiàn)，有DC/DC電源模塊、CAN隔離收發(fā)模塊、IGBT驅動(dòng)器等產(chǎn)品廣泛應用于汽車(chē)電子行業(yè)。

電源系統面臨的挑戰及新需求

　　未來(lái)的電池管理系統(BMS)將必須要有新功能，例如，健康狀況(State of Health)分析、功能狀況(State of Function)分析、智能電池管理、剩余有用壽命計算、電池二次壽命驗證、非侵入式溫度測量、充電狀況(State-of Charge)分析、無(wú)需大數據的電池使用壽命預測等。

　　我們與茨維考應用科學(xué)大學(xué)合作進(jìn)行科學(xué)項目，發(fā)明了一個(gè)基于鋰離子電池和UltraCaps(EDLC)的混合能源系統。通過(guò)一個(gè)創(chuàng )新的拓撲結構，我們結合了較低阻抗EDLC和“較高”阻抗電池，以期獲得最合適的系統解決方案。這個(gè)拓撲使用超快速電源MOS開(kāi)關(guān)，進(jìn)行全數字式控制。通過(guò)這個(gè)系統，我們能夠將鋰離子電池的使用壽命增加一倍，例如用于電動(dòng)工具的鋰離子電池。這款電源管理系統還可以調節，以便用于輕型電動(dòng)車(chē)(LEV)。

　　48V電源系統的挑戰及解決方案

　　48V電源系統主要挑戰和主要設計目標是使用12kW次級進(jìn)行快速充電，其次是使得應用具有高能量密度，并且更高的碰撞和壽命時(shí)間要求;另一個(gè)重點(diǎn)要求是使用標準電池單元尺寸，而無(wú)需固定我們準備于未來(lái)重新設計和更新的電池單元化學(xué)物質(zhì);最后一個(gè)重點(diǎn)就是應對來(lái)自汽車(chē)OEM廠(chǎng)商的極大成本壓力。

　　就解決方案而言，Rutronik已經(jīng)準備好設計和付運所有適合用于48V電力網(wǎng)的產(chǎn)品。我們調整了產(chǎn)品組合，以涵蓋全新48V ECU和車(chē)載電源電子應用要求，例如發(fā)電機/電機、壓縮機、電機風(fēng)扇、電動(dòng)加熱、電子助推器(E-Booster)、真空泵、水泵、后窗加熱、前窗加熱、鼓風(fēng)機汽油泵、電動(dòng)助力轉向、傾斜穩定、音頻放大器、外部照明等。

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　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第8期第7頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。