電子發燒友網訊：本文主要跟汽車半導體廠商們一起聊聊中國新一代汽車電子的設計方向以及最新解決方案。隨著時代發展、生活節奏的加快以及人們思想境界的提升，中國新一代汽車電子的設計方向也必然會指向“安全”和“環保”這兩大風向標!

　　正值中國汽車市場飽受經濟危機沖擊之時，提高汽車的安全性能以及綠色環保這兩大趨勢也驅動著新一代汽車的發展，并指引汽車廠商生產出與消費者的意向最相符、具有特色的下一代汽車。

　　為降低能耗和減少溫室氣體的排放，綠色環保在汽車電子的設計上的應用是大勢所趨。除了利用許多傳統技術使汽車更加符合環保要求外，各種汽車能源的替代形式，無論是替代燃料(如甲醇、乙醇等)汽車，還是混合動力(油電組合)汽車(HEV)或純電動汽車(EV)，都已成為汽車廠家的最優先考慮設計項目。

　　對經濟的預期，使得消費者對汽車新功能的需求首先以安全為導向。能保障司機、乘客和行人安全，有效降低事故發生的高級安全系統，比如無需增加太多成本的先進駕駛輔助系統，將是一個快速增長汽車電子領域，并對汽車的差異化設計產生重要影響。除了安全氣囊等被動安全系統外，未來越來越多的汽車還將采用基于視覺的主動安全系統，包括后視系統、車道偏離告警系統、司機注意力告警系統、前燈控制系統、防碰撞系統以及能夠在各種照明條件下檢測并分辨物體的自動巡航控制系統等。

　　混合動力減能耗

　　長期來看，汽車設計的一個關鍵趨勢是減少能源消耗和氣體排放。從節能的角度來說，現在已有不同“綠色汽車”設計，其中一些設計能讓消費者以更少的預算滿足他們的需要。比如，啟動/停止(Start-stop)功能便是一個價錢合理的節能功能。這種功能使內燃機在汽車遇上紅燈或者堵車時便會自動暫停運作。整個啟動/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。如果汽車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，汽車越輕，需要的燃料越少。如今一輛典型的汽車擁有多達100個電子控制模塊(如ABS、ESP、自動車窗、為兒童準備的后座娛樂系統等等)，所有模塊都通過銅線實現相互間的通信。如果采用FlexRay以及類似技術通過單個總線系統來運行，完全摒棄銅線，則能使車體重量大幅減輕。NXP的車載網絡總線產品(包括CAN/LIN總線收發器)具有更低的功耗、更好的EMC和ESD性能，是滿足這類應用需求的理想方案。

　　采用替代燃料的汽車和EV/HEV是汽車綠色設計的一個重要部分。與傳統汽車相比，HEV的汽車動力傳動系統需要更多的電氣管理系統，帶來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，以及如何以廉價方式制造以上器件，而且實現最小的重量和尺寸。”飛兆半導體的汽車市場高級經理RoyDavis表示。

　　飛兆半導體的車身電子/智能開關業務部總監GaryWagner進一步解釋道：“具體而言，功率技術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;減少封功率級的占位面積;減少開關器件的損耗;提高散熱性能并同時提高硅器件(或其它半導體)和封裝的工作溫度，以及使用更新的開關技術和功率電路拓撲。”

　　解決這些設計難題需要輕量封裝材料、創新的緊湊型散熱方案、高效功率開關器件和控制技術，以及改進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應用而有助于降低能耗的任何PWM控制器都被用來解決這些挑戰。

　　HEV設計的另一個關鍵問題是高電壓。“由于輕度、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。必須根據汽車的種類、大小和用途，在10kW到超過100kW的范圍去驅動引擎。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(下文簡稱IR)汽車產品副總裁及總經理HenningM.Hauenstein博士表示。

　　除此之外，還須要把電動動力系統和其他新式電子系統集成到新的HEV汽車架構內，新式電子系統包括能實現12V和高電壓電源網之間能源傳送的DC/DC轉換器，以及空調、動力轉向系統等眾多電子驅動系統。Hauenstein博士指出：“這是一個很大的挑戰，因為以前汽車電子系統都習慣在12V電池環境下工作，但現在要面對高電壓電子帶來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。”

　　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，包括高電壓驅動器IC、智能功率IC、智能開關、MOSFET以及適用于低、中和高達1,200V的高電壓IGBT開關。該公司最近推出了無鍵合線汽車用DirectFET產品線。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非常低的RDS(ON)，還同時免除了鍵合線，使快速開關狀況下的寄生電感基本上為零。