中國新一代汽車(chē)電子的兩大設計趨勢

不過(guò)，被動(dòng)無(wú)鑰門(mén)禁(PKE)/ 遙控無(wú)鑰門(mén)禁(RKE)加發(fā)動(dòng)機防盜鎖止系統(Immobilizer)和發(fā)動(dòng)機控制單元通訊來(lái)實(shí)現防盜控制仍然是主流設計。更高級的設計則采用增加gps和無(wú)線(xiàn)通訊(如3G)信號來(lái)實(shí)現車(chē)輛被盜后的報警及被盜車(chē)輛的跟蹤等?？禃远乇硎荆骸八羞@些設計均需要有很好的RF設計及無(wú)線(xiàn)通訊設計，這應該是此類(lèi)應用設計中的挑戰之一?！?P>恩智浦半導體(下文簡(jiǎn)稱(chēng)NXP)汽車(chē)電子事業(yè)部的大中華區銷(xiāo)售經(jīng)理、汽車(chē)安全與舒適市場(chǎng)經(jīng)理張建臣認為，防盜設計的另一個(gè)趨勢是將汽車(chē)引擎防盜系統和遙控鑰匙功能升級到PKE(無(wú)鑰匙系統), 從而給駕乘者帶來(lái)更加方便和舒適的體驗；或者用將引擎防盜與遙控鑰匙功能集成在一起的方案來(lái)替代分立方案以節省成本和鑰匙的體積。

NXP推出了未來(lái)鑰匙的概念, 鑰匙可以和手機或PDA進(jìn)行無(wú)限連接, 使得更多應用成為可能，包括汽車(chē)狀況的監測、尋車(chē)定位功能(包括被盜車(chē)輛的跟蹤)、旅游規劃等。此外，NXP提供新的HITAG3 以及aes128等新的安全算法, 使得汽車(chē)進(jìn)入(鑰匙及引擎防盜) 功能更加安全可靠。

混合動(dòng)力減能耗

長(cháng)期來(lái)看，汽車(chē)設計的一個(gè)關(guān)鍵趨勢是減少能源消耗和氣體排放。從節能的角度來(lái)說(shuō)，現在已有不同“綠色汽車(chē)”設計，其中一些設計能讓消費者以更少的預算滿(mǎn)足他們的需要。比如，啟動(dòng)/停止(Start-stop)功能便是一個(gè)價(jià)錢(qián)合理的節能功能。這種功能使內燃機在汽車(chē)遇上紅燈或者堵車(chē)時(shí)便會(huì )自動(dòng)暫停運作。整個(gè)啟動(dòng)/停止功能涉及的額外成本僅為300元美金，但能節省3%到10%的燃料，效果十分顯著(zhù)。如果汽車(chē)在交通非常擁擠的城市中行駛，甚至可以節省高達25%的燃料。

另一種情況是，汽車(chē)越輕，需要的燃料越少。如今一輛典型的汽車(chē)擁有多達100個(gè)電子控制模塊(如ABS、ESP、自動(dòng)車(chē)窗、為兒童準備的后座娛樂(lè )系統等等)，所有模塊都通過(guò)銅線(xiàn)實(shí)現相互間的通信。如果采用FlexRay以及類(lèi)似技術(shù)通過(guò)單個(gè)總線(xiàn)系統來(lái)運行，完全摒棄銅線(xiàn)，則能使車(chē)體重量大幅減輕。NXP的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)產(chǎn)品(包括CAN/LIN總線(xiàn)收發(fā)器)具有更低的功耗、更好的EMC和ESD性能，是滿(mǎn)足這類(lèi)應用需求的理想方案。

采用替代燃料的汽車(chē)和EV/HEV是汽車(chē)綠色設計的一個(gè)重要部分。與傳統汽車(chē)相比，HEV的汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統需要更多的電氣管理系統，帶來(lái)了電源管理的新挑戰。

“對于EV/HEV，其面臨的主要設計挑戰是保持電池能量密度 (每公斤封裝電池質(zhì)量的kW-hr容量)；然后就是如何設計高效的逆變器，如何設計高效的DC/DC轉換器以便為12V負載供電，以及如何以廉價(jià)方式制造以上器件，而且實(shí)現最小的重量和尺寸?！?飛兆半導體的汽車(chē)市場(chǎng)高級經(jīng)理Roy Davis表示。

飛兆半導體的車(chē)身電子／智能開(kāi)關(guān)業(yè)務(wù)部總監Gary Wagner進(jìn)一步解釋道：“具體而言，功率技術(shù)方面存在的挑戰包括：降低封裝硅器件 (或其它半導體) 的成本；減少封裝功率級的占位面積；減少開(kāi)關(guān)器件的損耗；提高散熱性能并同時(shí)提高硅器件 (或其它半導體) 和封裝的工作溫度，以及使用更新的開(kāi)關(guān)技術(shù)和功率電路拓撲?！?P>解決這些設計難題需要輕量封裝材料、創(chuàng )新的緊湊型散熱方案、高效功率開(kāi)關(guān)器件和控制技術(shù)，以及改進(jìn)磁性材料在電感和變壓器中的使用，使得這些器件更小、也更輕。飛兆半導體的模塊和FANxxxx系列器件，以及能夠轉換至汽車(chē)應用而有助于降低能耗的任何PWM控制器都被用來(lái)解決這些挑戰。

HEV設計的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是高電壓?！坝捎谳p度、全面及插電式HEV需要600V到1,200V之間的高電壓電子系統，這令設計更具挑戰性。必須根據汽車(chē)的種類(lèi)、大小和用途，在10kW到超過(guò)100kW的范圍去驅動(dòng)引擎。HEV的高電壓架構還要部署額外的周邊系統以及能源和電池管理單元?！?國際整流器公司(下文簡(jiǎn)稱(chēng)IR) 汽車(chē)產(chǎn)品副總裁及總經(jīng)理Henning M. Hauenstein博士表示。

除此之外，還須要把電動(dòng)動(dòng)力系統和其他新式電子系統集成到新的HEV汽車(chē)架構內，新式電子系統包括能實(shí)現12V和高電壓電源網(wǎng)之間能源傳送的DC/DC轉換器，以及空調、動(dòng)力轉向系統等眾多電子驅動(dòng)系統。Hauenstein博士指出：“這是一個(gè)很大的挑戰，因為以前汽車(chē)電子系統都習慣在12V電池環(huán)境下工作，但現在要面對高電壓電子帶來(lái)的對設備和生命安全的威脅，必須要把這些危險的電子系統安全地隔離?！?P>IR能為一部現代化HEV中的幾乎所有功率管理應用提供全面芯片組解決方案，包括高電壓驅動(dòng)器IC、智能功率IC、智能開(kāi)關(guān)、MOSFET以及適用于低、中和高達1,200V的高電壓IGBT開(kāi)關(guān)。該公司最近推出了無(wú)鍵合線(xiàn)汽車(chē)用DirectFET產(chǎn)品線(xiàn)。這種革命性的MOSFET封裝新概念，不但為DC/DC轉換器和電池管理系統的設計帶來(lái)非常低的RDS(ON)，還同時(shí)免除了鍵合線(xiàn)，使快速開(kāi)關(guān)狀況下的寄生電感基本上為零。

由此可見(jiàn)，雖然當前HEV面臨的主要設計挑戰還在于電池本身的技術(shù)，包括目前最新款鋰離子電在內的電池，都存在技術(shù)限制和缺點(diǎn)，但領(lǐng)先汽車(chē)半導體廠(chǎng)商推出的最新電池管理和功率解決方案，正促進(jìn)電池不斷完善，以延長(cháng)電池的壽命并降低成本、體積和重量。