汽車電子硬件設計的方法

在電子工程專輯上看到博主Rocky的一篇關于通信行業(yè)硬件設計的一篇文章，感嘆不同行業(yè)之間考慮的問題是相似的，只是環(huán)境條件不同，功能有差異，可靠性要求有差異。甚至是汽車電子內部的不同產品之間的硬件設計，也略有些偏重方向上的差異。汽車電子的分支有很多，底盤和發(fā)動機控制方向偏向于系統(tǒng)控制，能量轉換單元偏向于開關電源的優(yōu)化還有娛樂類的電子產品與消費電子的重合區(qū)間較多一些。而與舊日同事的工作內容的交流，大概也印證著著不同分支不同發(fā)展。

1.功耗

現(xiàn)在了解下來，12V鉛酸電池的容量大概在50～100Ah。這里所說的功耗，不僅僅是指工作時候的功耗，也包括待機功耗。前者見于娛樂系統(tǒng)，萬一把汽車玩沒電了，發(fā)動不起來就搞笑了。前幾天做過一個實驗，用15V150A的電源是無法發(fā)動汽車的，啟動時候需要的瞬時功率是非常高的，也對電池的容量提出了較高的要求。而休眠的功耗將直接決定汽車的存放天數(shù)，雖說電子設備越來越多，但是少于1個月就無法發(fā)動還是讓人無法接受。特別是將來的PHEV和EV，電壓一低，主繼電器都無法吸合了。

2.可靠性

與通信設備（相信還是要細分為家庭用，野外用的）相比，惡劣的條件和與安全相關的屬性，以及人們越來越高的保修期的要求（韓國車企在美國的終身保修政策實在讓人覺得很有壓力），使得所有模塊的開發(fā)模式都可能受到一定的改變。MTBF和功能故障DFMEA的結合使用，使得整個設計需要更為的全面。

3. 熱設計與熱分析

VOLT配置了三套冷卻系統(tǒng)，相信功率轉換單元越來越多的使用，將會加大對于整個模塊熱分析與熱設計的難度。當然當熱累積到一定程度，就得考慮從整個車里面排出去，器件級別的散熱設計反而相對而言比較簡單（按照以前的計算和仿真結果，一般大功率應用中IGBT和MOSFET值得注意，其他的只要選好了合適的LDO一般問題不大）。

4.器件采購與成本控制

有趣的是，本土的公司，都往往使用最好的芯片。這是以前從BYQ同事告訴我的，都用好東西才可能不會出錯，至少芯片一級可以提供支持和保證。先天的就去削減一些測試的費用，實際上降成本的前提，就是需要得到每個器件的stress和margin，才能進行技術成本優(yōu)化。沒有金剛轉，別攬瓷器活。

5.DFM 和DFT

要是不能生產或者出廠了一些不合格品，代價會是讓人震驚。因此EOL的設備的造價往往高的嚇人。有些地方處于成本的考慮，還得在下線之前 calibration之后才能使用。

6.EMC和EMI

我以前覺得電子模塊的EMC和EMI挑戰(zhàn)很大，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)源頭可能是汽車上那么多線束。由于有著諸多的感性負載和分布性的特點，上次電源供應商問我12V電池本身出來是否有紋波？讓我覺得很詫異，到了車上，從哪些地方傳導耦合或者空間耦合過來一定幅度的噪聲都別覺得奇怪，未來電氣化的車子更是如此。其實整車級別的EMC才麻煩呢，君不見都是一輛輛打包出去測試滴。

7.法規(guī)和標準

我現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)有那么多的標準，地區(qū)的，行業(yè)的，國際的，國家的；主要以測試標準為主，還有安全標準等，前面有過一些介紹。幸好，國內的始終是最容易過的，如果大家想這么沒追求的話。

8.電源設計

這塊確實是一個較大的問題，面對著越來越集成的系統(tǒng)，傳統(tǒng)的LDO好像有些變化了。與Rocky相同的觀點也是，遇到模擬信號采集的時候，電源的誤差與干擾本身也是需要考慮進去的，如果某些模擬傳感器線束太長，可能需要對地線也做一些考慮。

9.噪聲和振動

繼電器，大電感和其他磁性元件，都是可能發(fā)聲的。而且后兩者對振動也是相對敏感的，未來電氣化的過程中將會使用大量的平板變壓器和大電感，相信這塊是設計的重災區(qū)。

對原本的11條觀點做了一些敘述吧，我感覺在以前該說的已經說了一兩次了，該寫的已經寫了一兩次。希望自己以一個產品/系統(tǒng)工程師的角度來關注和詮釋硬件設計方法，祝巖兄在此路上走得愉快些，以前的硬件組的同事們一切順利。