汽车电子三大热门方向的技术发展
Nexperia对当前电机控制发展趋势的理解
电机控制方面总体趋势是转向PWM驱动型无刷直流电机。与线性和有刷电机相比，上述电机具备更出色的整体系统可靠性，效率也更高，可在车辆的整个生命周期内显著提高性能，节省燃油，并减少二氧化碳的排放量。
三相无刷直流电机(BLDC电机)损耗低且热管理更为简单，是高功率应用的首选解决方案。MOSFET在动力系统应用中要面对的一项挑战就是在高温环境下运行。降低BLDC电机重量和运行噪声是未来发展的关键因素。新兴应用还包括车窗、天窗和座椅控制。Nexperia的应对之策就是开发尺寸更小、散热性能更好且功率密度更高的封装产品。我们持续发布新的功率MOSFET硅技术，持续帮助客户提高生产力。
例如，BLDC电机控制系统需要使用6个以PWM方式驱动的MOSFET。该系统具备以下优势：1.重点关注开关损耗和EMC性能;2.平均可节省功耗100 W;3.每行驶100 km可减少约0.24 kg的二氧化碳排放。
Nexperia最近推出了LFPAK56D-双通道MOSFET。LFPAK56D采用Nexperia的尖端铜夹片技术，在单个封装内集成两个MOSFET，非常节省空间，且具备同类封装最佳性能。继电器仍常用于低功率应用中的速度控制，但由于可靠性和能效较为逊色，已逐渐被功率MOSFET器件取代。使用分立式独立驱动器通常能够降低成本，且不影响性能。独立驱动器还能实现EMC和开关损耗优化。
车联网的信息安全
总体上来说，V2X(vehicle-to-X，这里的X可以是其他的车辆(V2V)，也可以是交通灯等基础设施(V2I))通信技术进一步提升，以推动未来自主驾驶汽车的发展，确保该通信的安全至关重要。汽车制造商必须能够确保无线通信不受影响，不然的话，自动驾驶汽车的安全操作能力将受到严重的威胁。如果汽车制造商能够远程对汽车的软件进行升级，以确保事关生命安全的系统始终使用最新的软件版本，这个系统必须拥有非常高级别的安全和加密功能，以防黑客攻击车辆并制造事故。
因此，随着现代汽车向互联网汽车演变，允许应用从开放云端下载软件进行更新和升级，汽车网络安全变成了关键的任务。需要增强安全功能来保护汽车免受网络恶意攻击，并确保云端的个人信息安全。
瑞萨电子最近推出了针对R-Car汽车计算平台的全新软件套装，以提升下一代互联网汽车的安全性。软件套装部署了嵌入式优化的视觉技术，有助于嵌入式系统具有集成在单一系统中的安全性能，保护汽车免受外部威胁，并具有应急安全功能，即使在出现故障时也能确保持续性的安全运行。
安森美在车联网三大方向的理解
在图像传感器方面，其是用于前视、后视、车内和环视。它们用于从简单的应用(如后视摄像机或DVD记录仪)到作为先进驾驶辅助系统(ADAS)的一部分。在成像领域的趋势是像素更高，以提供更精确和更清晰的图像，从100万、200万、400万到800万像素。此外，微光成像需求正在增加。其它趋势包括传感器融合，其中包括使用图像、雷达和激光雷达来创建车辆周围安全的虚拟茧。
在雷达方面，几乎所有3级到5级自动驾驶车辆中，雷达和激光雷达都将与成像结合使用。雷达技术将从24 GHz发展到77/79GHz。在激光雷达方面，一些高端车辆将在2018或2019年将采用机械式激光雷达。但固态激光雷达正在开发中，有关类型或flash扫描的评估仍在进行中。
信息安全方面，联网安全需要使数据输入、输出或在车内需要安全和不受到外部非法侵入。这包括通过车辆总线(LIN，CAN，MOST及FlexRay)和通过其他领域如车载摄像机。
安森美产品优势
安森美半导体可提供全面的视觉ADAS产品及方案，在汽车图像传感器市场的份额近50%，在ADAS市场的份额更是达到70%。我们为市场提供大量百万像素方案、具有卓越微光性能的产品，开发新一代1080P方案，并提供模块化平台帮助设计人员实现快速的原型开发和高效的设计。
京瓷为车联网做的准备
中国汽车行业即将在自动驾驶及电动汽车等领域迎来快速发展阶段。面对这样的新市场，京瓷也做出了相应的准备。目前，面向ADAS，京瓷可提供高品质的电子零部件、车载摄像头、平视显示器以及仪表盘用显示器等各种尖端产品，同时为满足下一代车载技术的需求，京瓷正致力于研发各种新产品。
车载摄像头
京瓷融合了高分辨率镜片技术、回路设计技术和图像控制技术，使摄像头在白天及夜间均可呈现出自然清晰的图像。从1999年开始，从SUV到普通轿车，京瓷的视频摄像头和感应摄像头在量产中被普遍使用，以其高品质受到了广泛的好评。
今后，我们将利用各种尖端光学技术，研发200万像素的数码摄像头和内置人工智能识别摄像头，以及其他ADAS相关产品，以此为中国汽车自动驾驶技术的发展做贡献。
毫米波雷达电路板
京瓷目前向雷达模块生产厂家提供带天线的模块基板。该基板天线面采用低介电液晶聚合材料(天线图形加工精度高)，并与贴装电子部品用的HDI基板混压制成天线模块基板。
传感器用陶瓷电路板及封装
作为车载用各类传感器件和模块所适用的零部件,京瓷目前可提供各种陶瓷基板和封装管壳。关于ADAS方面，我们可以提供高可靠性车载摄像头用陶瓷基板、毫米波雷达用陶瓷天线基板、LiDAR所使用的封装管壳、各种MEMS用途的封装管壳等产品。除此之外，LED车头灯上使用的高可靠性、高散热陶瓷基板也是京瓷的强项。另外，伴随着EV时代的到来，京瓷也能提供马达控制用的IGBT模块中的敷铜功率基板。
传统汽车电源控制的改进
在汽车中添加48V电力网，为汽车设计工程师在提升燃油效率、降低二氧化碳排放、提升驾驶性能方面实现创新提供了新的途径。不过，更高的电压也对电源系统和电子器件带来了新的挑战。
这些挑战包括在更高的电压下运行、提供明显更大的电源、支持传统的12V系统等。为了解决这些挑战，瑞萨子公司Intersil不仅开发并不断改良专有的高压硅工艺技术，而且利用这些工艺制造出解决这些挑战的先进产品。例如，我们针对48V电力网的最早的产品之一，是我们的100V级半桥驱动器ISL78420，该器件可以承受48V电力网上允许的最差的电压瞬变。它是专为驱动48V电源电子所需的高性能高电压MOSFET而设计，提供超过95%的电源转换效率。此外，我们率先向市场推出了创新的6相双向降压或升压控制器，可以向传统12V系统和新的48V系统提供3kW的电力。
ISL78226控制器可实时自动调节运行的相数，以优化电源转换效率，满足不断变化的系统电源要求。鉴于汽车的操作环境日益严格，如果控制单元遭遇一些物理损伤，ISL78226能够动态地进行重新配置，忽略受损的相，可以使汽车瘸行回家，帮车主节省了昂贵的拖车费。
MEMS传感器灵敏精确，确保汽车“主动安全”
村田在2012年并购芬兰MEMS巨头公司VTI后得以进一步扩充其MEMS传感器领域产品。在汽车电子领域的应用，主要是体现在汽车驾驶过程中对于事故的提前防范，即主动安全。
村田的MEMS传感器广泛应用于ABS(制动防抱死系统)、ESC(电子稳定控制系统)、ECS(电控悬挂)、EPB(电动手刹)、HAS(斜坡启动辅助)、TMPS(胎压监测)、引擎防抖、车辆倾角计量车内心跳检测等。相比“安全气囊”等事故发生后的“被动安全”， MEMS传感器依靠其极高的灵敏安全性能，可以做到“防患于未然”。
村田的加速度传感器、防止翻车的陀螺仪传感器、压力传感器以及可应用在胎压检测上的传感器、还有它们的组合式传感器，均在汽车主动安全设计上功不可没。这些传感器都符合AEC-Q100的标准，具有高精度、高稳定性、高可靠性等特点，在涉及汽车安全的车身电子稳定系统领域尤为突出。
在专注于汽车传统安全应用的同时，村田也同样在关注着高级辅助驾驶系统(ADAS)以及未来的无人驾驶等新兴领域。村田MEMS传感器在高级辅助驾驶系统，即前车碰撞报警、盲点监测、车道偏离报警以及自动泊车等方面也走在了行业及技术前沿。
汽车电子行业电源解决方案
市场需求是行业发展的导向之一。汽车电子智能化、动力优化的发展趋势离不开消费者对安全、舒适、经济、娱乐等方面的驾驶需求。在众多需求中，汽车安全问题是消费者关注的焦点。
汽车电子大致可分为车身和车载两部分。车身多涉及控制设备，如整车控制系统、电机驱动系统、电池管理系统(BMS)等;车载电子大多为独立设备，如车载通讯系统、车载娱乐系统、空调控制系统等。在各系统中都有用电源模块的需求，其主要起安全隔离、电压转换及供电的作用。汽车电子行业在EMC性能、工作温度、抗振动性能等方面对电源产品有较严苛的要求。所以，其设计和生产均需满足TS16949体系要求。
金升阳较早地组建了国内电源行业唯一符合汽车产品生产要求的SMT/装配/成品生产线，有DC/DC电源模块、CAN隔离收发模块、IGBT驱动器等产品广泛应用于汽车电子行业。
电源系统面临的挑战及新需求
未来的电池管理系统(BMS)将必须要有新功能，例如，健康状况(State of Health)分析、功能状况(State of Function)分析、智能电池管理、剩余有用寿命计算、电池二次寿命验证、非侵入式温度测量、充电状况(State-of Charge)分析、无需大数据的电池使用寿命预测等。
我们与茨维考应用科学大学合作进行科学项目，发明了一个基于锂离子电池和UltraCaps(EDLC)的混合能源系统。通过一个创新的拓扑结构，我们结合了较低阻抗EDLC和“较高”阻抗电池，以期获得最合适的系统解决方案。这个拓扑使用超快速电源MOS开关，进行全数字式控制。通过这个系统，我们能够将锂离子电池的使用寿命增加一倍，例如用于电动工具的锂离子电池。这款电源管理系统还可以调节，以便用于轻型电动车(LEV)。
48V电源系统的挑战及解决方案
48V电源系统主要挑战和主要设计目标是使用12kW次级进行快速充电，其次是使得应用具有高能量密度，并且更高的碰撞和寿命时间要求;另一个重点要求是使用标准电池单元尺寸，而无需固定我们准备于未来重新设计和更新的电池单元化学物质;最后一个重点就是应对来自汽车OEM厂商的极大成本压力。
就解决方案而言，Rutronik已经准备好设计和付运所有适合用于48V电力网的产品。我们调整了产品组合，以涵盖全新48V ECU和车载电源电子应用要求，例如发电机/电机、压缩机、电机风扇、电动加热、电子助推器(E-Booster)、真空泵、水泵、后窗加热、前窗加热、鼓风机汽油泵、电动助力转向、倾斜稳定、音频放大器、外部照明等。
参考文献：
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[3]盛陵海.中国政府将进一步推动中国电动和插入式混合动力汽车市场发展[J].电子产品世界,2016(8):10-12.
[4]王莹,王金旺.汽车的自动驾驶、电池管理、动力传动系以及充电桩的相关技术导向[J].电子产品世界,2016(8):13-19.
[5]Henry Muyshondt.汽车信息娱乐网络技术评估[J].电子产品世界,2016(8):20-21.
本文来源于《电子产品世界》2017年第8期第7页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。
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