中國(guó)新一代汽車電子的兩大設(shè)計(jì)趨勢(shì)

不過(guò)，被動(dòng)無(wú)鑰門(mén)禁(PKE)/ 遙控?zé)o鑰門(mén)禁(RKE)加發(fā)動(dòng)機(jī)防盜鎖止系統(tǒng)(Immobilizer)和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)防盜控制仍然是主流設(shè)計(jì)。更高級(jí)的設(shè)計(jì)則采用增加gps和無(wú)線通訊(如3G)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛被盜后的報(bào)警及被盜車輛的跟蹤等?？禃远乇硎荆骸八羞@些設(shè)計(jì)均需要有很好的RF設(shè)計(jì)及無(wú)線通訊設(shè)計(jì)，這應(yīng)該是此類應(yīng)用設(shè)計(jì)中的挑戰(zhàn)之一。”

恩智浦半導(dǎo)體(下文簡(jiǎn)稱NXP)汽車電子事業(yè)部的大中華區(qū)銷售經(jīng)理、汽車安全與舒適市場(chǎng)經(jīng)理張建臣認(rèn)為，防盜設(shè)計(jì)的另一個(gè)趨勢(shì)是將汽車引擎防盜系統(tǒng)和遙控鑰匙功能升級(jí)到PKE(無(wú)鑰匙系統(tǒng)), 從而給駕乘者帶來(lái)更加方便和舒適的體驗(yàn)；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(jié)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(jī)或PDA進(jìn)行無(wú)限連接, 使得更多應(yīng)用成為可能，包括汽車狀況的監(jiān)測(cè)、尋車定位功能(包括被盜車輛的跟蹤)、旅游規(guī)劃等。此外，NXP提供新的HITAG3 以及aes128等新的安全算法, 使得汽車進(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(zhǎng)期來(lái)看，汽車設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵趨勢(shì)是減少能源消耗和氣體排放。從節(jié)能的角度來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在已有不同“綠色汽車”設(shè)計(jì)，其中一些設(shè)計(jì)能讓消費(fèi)者以更少的預(yù)算滿足他們的需要。比如，啟動(dòng)/停止(Start-stop)功能便是一個(gè)價(jià)錢合理的節(jié)能功能。這種功能使內(nèi)燃機(jī)在汽車遇上紅燈或者堵車時(shí)便會(huì)自動(dòng)暫停運(yùn)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(jié)省3%到10%的燃料，效果十分顯著。如果汽車在交通非常擁擠的城市中行駛，甚至可以節(jié)省高達(dá)25%的燃料。

另一種情況是，汽車越輕，需要的燃料越少。如今一輛典型的汽車擁有多達(dá)100個(gè)電子控制模塊(如ABS、ESP、自動(dòng)車窗、為兒童準(zhǔn)備的后座娛樂(lè)系統(tǒng)等等)，所有模塊都通過(guò)銅線實(shí)現(xiàn)相互間的通信。如果采用FlexRay以及類似技術(shù)通過(guò)單個(gè)總線系統(tǒng)來(lái)運(yùn)行，完全摒棄銅線，則能使車體重量大幅減輕。NXP的車載網(wǎng)絡(luò)總線產(chǎn)品(包括CAN/LIN總線收發(fā)器)具有更低的功耗、更好的EMC和ESD性能，是滿足這類應(yīng)用需求的理想方案。

采用替代燃料的汽車和EV/HEV是汽車綠色設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。與傳統(tǒng)汽車相比，HEV的汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)需要更多的電氣管理系統(tǒng)，帶來(lái)了電源管理的新挑戰(zhàn)。

“對(duì)于EV/HEV，其面臨的主要設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)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(shè)計(jì)高效的逆變器，如何設(shè)計(jì)高效的DC/DC轉(zhuǎn)換器以便為12V負(fù)載供電，以及如何以廉價(jià)方式制造以上器件，而且實(shí)現(xiàn)最小的重量和尺寸?！?飛兆半導(dǎo)體的汽車市場(chǎng)高級(jí)經(jīng)理Roy Davis表示。

飛兆半導(dǎo)體的車身電子／智能開(kāi)關(guān)業(yè)務(wù)部總監(jiān)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(zhàn)包括：降低封裝硅器件 (或其它半導(dǎo)體) 的成本；減少封裝功率級(jí)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(dǎo)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?fù)?。?P>解決這些設(shè)計(jì)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(dǎo)體的模塊和FANxxxx系列器件，以及能夠轉(zhuǎn)換至汽車應(yīng)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(zhàn)。

HEV設(shè)計(jì)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(tǒng)，這令設(shè)計(jì)更具挑戰(zhàn)性。必須根據(jù)汽車的種類、大小和用途，在10kW到超過(guò)100kW的范圍去驅(qū)動(dòng)引擎。HEV的高電壓架構(gòu)還要部署額外的周邊系統(tǒng)以及能源和電池管理單元?！?國(guó)際整流器公司(下文簡(jiǎn)稱IR) 汽車產(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(tǒng)和其他新式電子系統(tǒng)集成到新的HEV汽車架構(gòu)內(nèi)，新式電子系統(tǒng)包括能實(shí)現(xiàn)12V和高電壓電源網(wǎng)之間能源傳送的DC/DC轉(zhuǎn)換器，以及空調(diào)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等眾多電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。Hauenstein博士指出：“這是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，因?yàn)橐郧捌囯娮酉到y(tǒng)都習(xí)慣在12V電池環(huán)境下工作，但現(xiàn)在要面對(duì)高電壓電子帶來(lái)的對(duì)設(shè)備和生命安全的威脅，必須要把這些危險(xiǎn)的電子系統(tǒng)安全地隔離。”

IR能為一部現(xiàn)代化HEV中的幾乎所有功率管理應(yīng)用提供全面芯片組解決方案，包括高電壓驅(qū)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(dá)1,200V的高電壓IGBT開(kāi)關(guān)。該公司最近推出了無(wú)鍵合線汽車用DirectFET產(chǎn)品線。這種革命性的MOSFET封裝新概念，不但為DC/DC轉(zhuǎn)換器和電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)非常低的RDS(ON)，還同時(shí)免除了鍵合線，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(dāng)前HEV面臨的主要設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)還在于電池本身的技術(shù)，包括目前最新款鋰離子電在內(nèi)的電池，都存在技術(shù)限制和缺點(diǎn)，但領(lǐng)先汽車半導(dǎo)體廠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(zhǎng)電池的壽命并降低成本、體積和重量。