安全+环保：中国汽车电子设计理念大势所趋

　　电子发烧友网讯：本文主要跟汽车半导体厂商们一起聊聊中国新一代汽车电子的设计方向以及最新解决方案。随着时代发展、生活节奏的加快以及人们思想境界的提升，中国新一代汽车电子的设计方向也必然会指向“安全”和“环保”这两大风向标!

　　正值中国汽车市场饱受经济危机冲击之时，提高汽车的安全性能以及绿色环保这两大趋势也驱动着新一代汽车的发展，并指引汽车厂商生产出与消费者的意向最相符、具有特色的下一代汽车。

　　为降低能耗和减少温室气体的排放，绿色环保在汽车电子的设计上的应用是大势所趋。除了利用许多传统技术使汽车更加符合环保要求外，各种汽车能源的替代形式，无论是替代燃料(如甲醇、乙醇等)汽车，还是混合动力(油电组合)汽车(HEV)或纯电动汽车(EV)，都已成为汽车厂家的最优先考虑设计项目。

　　对经济的预期，使得消费者对汽车新功能的需求首先以安全为导向。能保障司机、乘客和行人安全，有效降低事故发生的高级安全系统，比如无需增加太多成本的先进驾驶辅助系统，将是一个快速增长汽车电子领域，并对汽车的差异化设计产生重要影响。除了安全气囊等被动安全系统外，未来越来越多的汽车还将采用基于视觉的主动安全系统，包括后视系统、车道偏离告警系统、司机注意力告警系统、前灯控制系统、防碰撞系统以及能够在各种照明条件下检测并分辨物体的自动巡航控制系统等。

　　混合动力减能耗

　　长期来看，汽车设计的一个关键趋势是减少能源消耗和气体排放。从节能的角度来说，现在已有不同“绿色汽车”设计，其中一些设计能让消费者以更少的预算满足他们的需要。比如，启动/停止(Start-stop)功能便是一个价钱合理的节能功能。这种功能使内燃机在汽车遇上红灯或者堵车时便会自动暂停运作。整个启动/停止功能涉及的额外成本仅为300元美金，但能节省3%到10%的燃料，效果十分显着。如果汽车在交通非常拥挤的城市中行驶，甚至可以节省高达25%的燃料。

　　另一种情况是，汽车越轻，需要的燃料越少。如今一辆典型的汽车拥有多达100个电子控制模块(如ABS、ESP、自动车窗、为儿童准备的后座娱乐系统等等)，所有模块都通过铜线实现相互间的通信。如果采用FlexRay以及类似技术通过单个总线系统来运行，完全摒弃铜线，则能使车体重量大幅减轻。NXP的车载网络总线产品(包括CAN/LIN总线收发器)具有更低的功耗、更好的EMC和ESD性能，是满足这类应用需求的理想方案。

　　采用替代燃料的汽车和EV/HEV是汽车绿色设计的一个重要部分。与传统汽车相比，HEV的汽车动力传动系统需要更多的电气管理系统，带来了电源管理的新挑战。

　　“对于EV/HEV，其面临的主要设计挑战是保持电池能量密度(每公斤封装电池质量的kW-hr容量);然后就是如何设计高效的逆变器，如何设计高效的DC/DC转换器以便为12V负载供电，以及如何以廉价方式制造以上器件，而且实现最小的重量和尺寸。”飞兆半导体的汽车市场高级经理RoyDavis表示。

　　飞兆半导体的车身电子/智能开关业务部总监GaryWagner进一步解释道：“具体而言，功率技术方面存在的挑战包括：降低封装硅器件(或其它半导体)的成本;减少封功率级的占位面积;减少开关器件的损耗;提高散热性能并同时提高硅器件(或其它半导体)和封装的工作温度，以及使用更新的开关技术和功率电路拓扑。”

　　解决这些设计难题需要轻量封装材料、创新的紧凑型散热方案、高效功率开关器件和控制技术，以及改进磁性材料在电感和变压器中的使用，使得这些器件更小、也更轻。飞兆半导体的模块和FANxxxx系列器件，以及能够转换至汽车应用而有助于降低能耗的任何PWM控制器都被用来解决这些挑战。

　　HEV设计的另一个关键问题是高电压。“由于轻度、全面及插电式HEV需要600V到1,200V之间的高电压电子系统，这令设计更具挑战性。必须根据汽车的种类、大小和用途，在10kW到超过100kW的范围去驱动引擎。HEV的高电压架构还要部署额外的周边系统以及能源和电池管理单元。”国际整流器公司(下文简称IR)汽车产品副总裁及总经理HenningM.Hauenstein博士表示。

　　除此之外，还须要把电动动力系统和其他新式电子系统集成到新的HEV汽车架构内，新式电子系统包括能实现12V和高电压电源网之间能源传送的DC/DC转换器，以及空调、动力转向系统等众多电子驱动系统。Hauenstein博士指出：“这是一个很大的挑战，因为以前汽车电子系统都习惯在12V电池环境下工作，但现在要面对高电压电子带来的对设备和生命安全的威胁，必须要把这些危险的电子系统安全地隔离。”

　　IR能为一部现代化HEV中的几乎所有功率管理应用提供全面芯片组解决方案，包括高电压驱动器IC、智能功率IC、智能开关、MOSFET以及适用于低、中和高达1,200V的高电压IGBT开关。该公司最近推出了无键合线汽车用DirectFET产品线。这种革命性的MOSFET封装新概念，不但为DC/DC转换器和电池管理系统的设计带来非常低的RDS(ON)，还同时免除了键合线，使快速开关状况下的寄生电感基本上为零。