半导体产品如何推动“绿色驾驶”

无论您驾驶的是电动汽车、混合动力汽车还是传统的内燃发动机汽车，在创新思想和产品的帮助下，汽车的电气化水平正在不断提高，从而为汽车行业提高能源利用率带来了全新机遇。

大众环保意识的日益增强、二氧化碳排放的监管更加严格、政府补贴和石油价格波动，所有这一切都增加了人们对节油汽车的需求。电动汽车蓄势待发，日产、戴姆勒和三菱等汽车巨头今年推出了首批“零排放”电动汽车，丰田普瑞斯和本田Insight等混合动力汽车正日益普及。

与此同时，所有汽车制造商仍然承受着如何提高传统内燃发动机汽车燃油效率的巨大压力，因为这类汽车仍然占据当今全球新车销量百分之九十以上的份额。欧盟已经确立了2015年以前实现130g / km的碳减排目标，并出台了一整套严厉的处罚措施，包括对超标排放课以最高每克95欧元的罚款。美国奥巴马政府为汽车制造商制定了企业平均燃油经济性标准(CAFE标准)的最后期限，即2016年实现34.1 mpg(英里/加仑)的CAFE标准。中国政府已经研究争取2015年实现42.2 mpg的燃油效率目标。

恩智浦半导体拥有系列广泛的汽车半导体产品，不仅支持汽车厂商设计生产节油减排的汽车，而且支持传统汽车、微型及轻度混合动力车以及电动车方面的节能创新。恩智浦始终将汽车视为一个完整的系统——例如，要考虑动力系统如何与底盘、车身电子和信息娱乐系统配合工作和传递信息，同时帮助汽车企业采用电子产品取代笨重的机械和液压部件，从而提升整个系统的工作效率。

以下是恩智浦帮助OEM厂商提高燃油效率的五个例子，包括电动助力转向(EPS)，启停系统，双离合器变速器，车身电子和远程信息处理。

启停系统

汽车启停系统(或称停车起步系统)在每次车辆完全停下(如遇到红灯或者交通拥堵)时会关闭发动机。当车辆恢复行驶时，则立即重新启动发动机。根据实现方式的不同，汽车启停系统可以通过驾驶员松开刹车踏板、触碰加速踏板或者换挡等动作或多个动作组合来触发。

启停系统在停停走走的城市交通中特别有效。Supplier Business估计启停系统能够降低油耗和碳排放达4-10%。启停系统已经应用在Micro-hybrid(微型混合动力)汽车和一些汽油及柴油发动机汽车上。在Mild Hybrid(轻型混合动力)汽车中，启停系统通过“有源升压”——即在加速时由电动机向发动机提供额外扭矩来增加起动机/发电机的动力，在汽车减速时则提供高效的能源再生。目前已引入启停系统的汽车厂商包括大众、雪铁龙、宝马、丰田、菲亚特、马恒达、塔塔汽车、吉利(仅举几例)。

对于启停系统，关键问题是不同的动力部件之间的信息传递和协调。例如，当ABS速度传感器检测到车辆停止时且未挂挡，发动机控制单元就会关闭发动机。或者，当踩下离合器踏板并挂档时，起动机被激活，发动机控制单元则会重新启动发动机。

为实现快速可靠的车内通信，恩智浦研发了可用于CAN和FlexRay网络的高性能收发信机，以及可满足发动机、ABS和变速箱控制单元特殊要求的功率MOSFET。事实上，恩智浦在当今市场上提供品种广泛的CAN和FlexRay收发信机产品系列。此外，恩智浦还提供能够检测踏板位置及ABS速度的MOSFET和传感器。不仅如此，恩智浦还因生产市场领先的汽车安全防盗芯片而远近闻名。这些安全系统可以确保汽车只有在车钥匙处于正确位置时启动，无论此时钥匙是在锁孔中还是在驾驶者口袋中(“无匙启动”功能)。

此外，恩智浦还可以让汽车在启停系统工作时继续播放音乐。恩智浦音的频放大器在发动机启动或者重新启动时可以保持性能不受影响，即使在电源下降到6伏时也可以享受无缝的车载娱乐体验，。

实现启停系统的一种好方法是使用一体式起动发电机(ISA)，它将发电机和起动机集成到一个可逆单元中，单元中安装一个功能强大的电子逆变器，可以实现两个功能的快速切换。这种集成既减轻了车重，提高了效率，还使车辆在减速时获得能量，令ISA在城市交通中大显身手。

ISA逆变器采用三相或多相技术，只需要阻值很小的电阻开关即可处理非常大的电流，从而降低了能耗。典型的要求包括导通电阻为0.5 mΩ左右而电流处理能力却超过200A。恩智浦提供定制的汽车功率MOSFET，采用已知合格芯片紧凑型热增强无损耗封装，令启停系统的运作更加稳定有效。

电子助力转向系统(EPS)

电子助力转向系统根据需要提供转向助力。该系统使用电动机，比传统的液压助力转向系统消耗燃料更少，原因是不再需要皮带驱动的液压泵，液压泵需要始终运行，甚至在发动机处于怠速、不需要提供转向助力时仍在运行。EPS系统由本田和宝马首先使用，如今大多数汽车制造商正在以不同的程度将其应用于下一代车辆中。

配备EPS的汽车能够降低油耗和碳排放约10 g/km[1].此外，由于EPS系统不再需要转向阀和液压泵、储油器以及耐压胶管，因而节省了车辆空间和重量;同时由于减少了系统部件，所以节省了组装和安装时间。

恩智浦研发的磁阻角度传感器可以对转向位置和扭矩进行准确、可靠的测量，恩智浦的功率MOSFET具有极低的导通电阻RDS(on)，有助于扩大电动汽车使用EPS的范围。此外，恩智浦的FlexRay收发信机可将不同电控单元连接起来，让EPS系统可以快速、实时、不受故障影响地工作，确保能够根据不同车速施加相匹配的转向力。

转向系统的下一步发展是线控转向，即采用电子设备代替驱动控制和转向机构之间的机械连接，这将进一步降低车重、体积、功耗，甚至因为不再需要转向柱可以进一步提高驾驶者的安全系数。恩智浦致力于为业界提供耐用的高质量产品和一流的技术专长，帮助汽车制造商设计快速的车载网络，支持汽车行业向线控转向的方向发展。

双离合变速器

双离合变速器(DCT)过去只用于赛车，这些年已经被大众等汽车厂商引入到日常车辆上了。由于双离合变速器可以提高燃油经济性并带来平顺的驾驶体验，因此，福特等其他汽车厂商正考虑为主流量产车型配备双离合变速器。

双离合变速器，也称为半自动变速器或手自一体变速器，可在短短8毫秒内完成升档[2]，可以踩着踏板享受平顺的动态加速度和无以比拟的驾驶乐趣。由于可以从发动机不间断地传递动力，双离合变速器具有出色的燃油经济性。iSuppli的数据显示，与传统的5速自动变速器相比，双离合变速器节能可达10%。

恩智浦为双离合变速器研发了高性能混合信号系列产品，其中包括精准的非接触式传感器，采用对振动不敏感的磁阻技术，用于优化换挡。在发动机、车轮和变速器之间确保快速、可靠的信息传递是必需的，而恩智浦在FlexRay和CAN系统方面的产品系列和技术专长无疑是打造双离合变速器的理想之选。

车身电子中的局部联网模式

20世纪90年代之前，汽车的电控单元(ECU)均由单独、专用的信号线相连接。但今天，所有的ECU均由总线系统连接，例如LIN、CAN和FlexRay，带来了数据可用性和接口标准化方面的显著优势，极大地简化了布线。另一方面，所有连接到总线的ECU需要持续监测总线信号流量并在需要时立即响应，这使其无法进入省电模式。

恩智浦目前正在推广“局部联网”的概念。网络中只有部分选定的器件处于活动状态，而其它节点则进入特殊的低功耗“可选睡眠模式”，这些节点只响应某些特定的预定义唤醒消息。

恩智浦凭借其在车身电子和车载网络方面的丰富经验，以及在保持低静态电流方面的技术专长，研发出了具有局部联网功能的系统基础芯片(SBC)。这些系统基础芯片与恩智浦其他智能产品结合，可以将ECU待机状态的电流消耗降低到25μA。鉴于欧盟针对碳排放超过130g / km的部分课以每车每克95欧元的罚款，如果每个ECU能够降低50 mg / km碳排放的话，汽车厂商就再也不会为罚款头痛了。这样一来，车身电子的局部联网恐怕要比与减排量等重的黄金更有价值啦!

ECO远程信息处理

以上例子主要聚焦于车内通信，而汽车与外界的通信在绿色驾驶中也起着非常关键的作用。

远程信息处理系统支持节能路线选择(eco-routing)——通过GPRS为驾驶者提供最佳行驶路线方面的信息以改善交通流量，同时支持道路收费定价系统，鼓励驾驶者选择不拥挤的道路。此外，远程信息处理系统可用于联网巡航控制： 交管控制中心可以向每个驾驶者分别提出速度建议。这种新概念通过预先通知来改善交通流量，由恩智浦及欧洲其他领先厂商和学术机构提供支持。

对于电动汽车，远程信息处理系统能提供远程监控和电池诊断，检查车辆的“健康状况”，优化其“充电状态”。此外，远程信息处理还可以向驾驶者提供离他最近的充电站点的最新信息，确保他们及时充电，从而减轻驾驶者的“行驶里程焦虑症”。远程信息处理系统的其他节能应用还有“生态动力系统”。通过了解车辆方位以及前方道路状况，远程信息处理单元能够优化电动动力系统的充放电行为，可能的话，还可以优化里程扩增器的使用。换言之，远程信息系统有助于确保车辆电池足够让您到达山顶，并保证在您下山时为电池充电。

在远程信息处理领域，恩智浦研发了车载单元平台(ATOP)解决方案，这是一款外形紧凑、单器件、低成本的交钥匙解决方案，提供最佳连接性能和超低功耗。ATOP采用多处理器架构，符合相关汽车标准，并已通过GSM和银行级安全认证。

的确，行业观察家预测智能交通系统能改善燃油经济性并减少CO2排放15%[3].

以高性能混合信号产品推动创新

欲了解更多关于使用恩智浦高性能混合信号解决方案推动节能汽车设计的信息，请访问http://www.nxp.com/drivingefficiency/

[1] 资料来源： ZF Lenksysteme

[2] 资料来源： Volkswagen Direct Shift Gearbox (大众汽车直接换挡变速箱)

[3] 资料来源： iSuppli 2008年12月