EDN China“汽车电子论坛”实录

近几年，由于消费者越来越重视汽车的安全性、燃油效率和可靠性，半导体含量较多的中档和高档汽车更受欢迎，这带动了对汽车电子产品的需求。许多汽车电子产品提供商都对应这一快速增长并具有严苛标准的市场推出具有高性能、高品质的产品以及整体解决方案。2012年7月26日，EDN China“汽车电子论坛上海站”在神旺大酒店召开，共有超过200多名的专业工程师参加了此次论坛，了解了包括罗姆、TI、安捷伦、英飞凌、飞思卡尔、NI、力科以及瑞萨等领先汽车电子产品供应商、测试测量方案提供商讲解的汽车电子相关的最新技术、最新行业标准以及整体的解决方案，并与这些产商的技术工程师进行了深入交流。 罗姆：“四大战略”助力发展汽车电子 作为一家综合性的半导体产商，罗姆的产品涉及面广、产品线丰富，并拥有全程保证的开发生产体质，可以保证产品的品质以及供货时间，罗姆的产品已应用于各种电子设备领域中。罗姆于2008年制定了面向未来50年发展的四大战略：“相乘战略”、“LED战略”、“功率器件战略”以及“传感器战略”，这四大战略是结合罗姆的产品特点以及市场需求所制定的，是其未来发展的基础和原动力，这四大战略也贯穿于汽车电子领域。在功率器件战略方面，利用罗姆公司的SiC生产技术，为未来电动汽车和混合动力汽车中大功率需求的部分如汽车马达部分等提供具有高性能、小型化、高可靠性等特点的模块。在LED战略方面，罗姆可以提供包括车头灯、后行车灯、转向灯、汽车导航系统用灯等方面的LED驱动IC。罗姆的LED驱动技术可满足汽车电子LED驱动需要低功耗、小型化、高可靠性并满足EMC测试等的严苛要求。在相乘战略方面，罗姆联合其收购的LAPIS Semiconductors为Intel Atom E600系列芯片推出了包括电源管理，时钟发生器、I/O Hub等多种与之配套的芯片组，已被Intel认证为制定参考设计平台。最后在传感器战略方面，罗姆推出的Resistive Dual和Resistive Matrix结合了电容式和电阻式屏幕的特点，在实现多点触摸的同时保有良好的书写体验以及触摸效果，其中Resistive Matrix可以达到和电容屏相同的性能评分。在汽车用视频解决方案方面，罗姆可以提供完整的音视频解决方案。未来，在车载娱乐系统方面，罗姆还将大力发展无线技术。 英飞凌：未来大功率半导体解决方案 目前汽车中的驱动一般主要由机械元件和子系统组成，半导体为辅助，机载电源功率为1kW，而未来的电动和混合动力的驱动将主要由半导体和子系统组成，机械元件为辅助，机载电源功率将达到100kW。未来仅电动和混合动力车的动力系统所包含的半导体器件将是目前整车半导体器件数量的两倍。怎样缩小系统面积和成本，提高系统效率和器件温升等问题是目前电动和混合动力车所面对的主要挑战，尤其是大功率器件模块，由于使用环境比较特殊，车用器件的使用标准比一般的工业用器件要求较高，对于安全性和稳定性的要求更高。 目前的功率器件主要有MOSFET、IGBT以及SiC JFET。MOSFET的传导损耗较高，IGBT具有较低的传导损耗但开关损耗较高，而SiC JFET凭借其损耗较小的特点将是未来主流的大功率用功率器件。由SiC制造的元器件具有高效率、快速、高温耐受以及高可靠等特点，可以保证功率器件在一个很宽的电压范围内工作，满足具有严苛要求的应用。另外，先进的封装技术也是保证器件性价比和质量的关键因素。英飞凌独特的.XT封装技术可以延长IGBT模块的使用寿命、提高输出功率并可支持高达200℃的结温，在使用寿命相同时每单元比Si材料器件提高60%的输出功率；在输出功率相同时，使用寿命比Si材料器件提高500%；在使用寿命和输出功率都相同的情况下，可比Si材料器件的损耗降低40%。 英飞凌可以为包括纯电动汽车在内的用户提供具有更高可靠性和更长寿命的功率器件产品，可以很好克服如过温、过电压、过电流等电气故障，还有机械故障和由其他因素引起的故障。另外，英飞凌也为客户提供产品的技术支持，对功率模块进行实时仿真，掌握器件的性能变化，及早发现问题并解决问题。 TI：车载混合信号处理 TI在汽车设备产品方面的研发经验已有30多年，可为汽车市场提供广泛的模拟产品以及满足汽车严苛标准的系统解决方案。目前，TI已经具有超过1000多个产品可供客户选择，全球的活跃客户也已经达到了350家左右，尤其是混合信号产品涉及的使用领域广泛，完整的解决方案还可以帮助客户缩短开发的周期和产品上市时间。 TI的混合信号技术贯穿于其诸多的汽车电子解决方案中，如TI的车载娱乐整体解决方案，包括音视频模块、通信模块等方案都融合了TI先进的混合信号技术，如专为汽车用设计的数字放大器具有更低的功耗，更高的集成度，可使车用音视频具有高可靠性、更好的温度耐受性，目前其最具代表性的产品为TAS5414/24A，该款产品具有损耗小，高可靠性，可满足高标准要求的车载应用。在安全气囊系统中，TI的混合信号技术可保证安全气囊在事故发生时及时反应，保证驾驶者的安全。另外，在电动助力转向系统、汽车ABS系统、ESC系统、超声信号调节器、传感器信号调节器、胎压监测等系统中都有很好的应用，使各系统满足严苛标准的同时也保证驾驶的安全性。 TI目前在美国、德国以及上海和东京都设有混合信号技术的研发团队，可以为TI战略市场的用户提供本土化以及及时的技术支持。TI目前的汽车电子用户遍布全球，在汽车电子的许多应用方面都占有不小的份额，如在刹车系统方面已占有65%的市场，安全气囊系统的市场占有率则为40%，同时TI也是全球第八大汽车用视频提供商。 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 力科：汽车总线测试方案 随着现代汽车电子系统的日益复杂，所需传输数据越来越庞大，高效的总线系统必不可少。目前，主流的汽车内部互连协议为CANBus、LINBus和FlexRay，后两者的应用目前还相对较少，但也占有一定的市场份额。为了保证总线传输的准确性以及安全性，测试是最好的方法之一。 作为先进测试仪器的提供商，美国力科可以提供基于数字示波器平台完整的总线测试解决方案，在总线出错时，可快速识别错误类别以方便解决问题。对于CANBus总线，力科提供的CANBus TD软件包括了CANBus的触发、解码功能，而CANBus TDM软件除了包括CANBus的触发、解码功能外，还具有测量/图示功能。LINBus TD是针对LINBus的测试、触发与解码软件包，它完全支持LIN 1.3,2.0和J2602规范，触发数据帧的Break（Start of Frame），Message ID，Message ID+Data和Error Frames等协议内容，也是业界唯一完整的LIN总线触发器，一般的厂家只提供起始位（Start of Frame）触发。对于FlexRay总线，力科提供的FlexRay测试方案支持2.5，5和10Mb/s三种速率信号，该测试方案也是业界首家基于示波器的FlexRay总线测试方案。另外，力科的VBA汽车电子总线测试方案功能更为强大，它包括了CANBus TDM、LINBus TD以及FlexRay TDP的全部功能，并具有DBC格式文件导入和符号化解码等功能，可帮助客户提高车辆电子系统研发效率，缩短开发周期，加快产品上市时间。 面对未来车载电子系统的不断增长，消费者对于互连需求的不断增加，上述的三种总线将可能无法满足用户的传输需求。MOST（Media Oriented Systems Transport）是一个用于汽车行业的高速多媒体网络总线，其最初的设计目的是提供更低成本的标准化方案以同时管理多个音频和视频功能，目前也已有很多汽车产商使用。2007年针对大众市场推出了MOST50 ePHY标准，2012年又推出了针对高端市场的MOST150 oPHY标准，力科可提供这两种标准的物理层测试软件包。但由于BroadR-Reach标准的开发和使用，对于MOST的普及可能会产生一定的影响。BroadR-Reach由博通公司设立，是专门为满足汽车半导体市场的严格要求而设计，它允许多种车内系统同时通过单对非屏蔽双绞线存取信息，由于不必使用笨重的屏蔽电缆，可以减少30%的线缆重量，帮助汽车制造商降低80%的连接成本。力科的QualiPHY一致性测试软件可同时满足MOST和BroadR-Reach的测试需求，自动生成全部的测试结果报告，支持非常多的标准。力科也是目前唯一能够提供物理层一致性测试方案的厂商。 NI：推动汽车行业关键技术发展 作为计算机测试测量与自动化行业的产品公司，NI近几年一直保持高速的增长，每年为超过30,000家公司提供服务，在汽车电子领域的用户也为数众多。目前汽车电子的功能日新月异，采用的控制技术也不尽相同，有些汽车产商采用数量更少但功能更为强大的ECU，而有些汽车产商则倾向于采用数量较多的ECU来实现控制功能，但有一点是可以确定的，那就是车用嵌入式软件的应用仍将不断增长。 首先汽车的电气化需要对电机系统进行测试，对电机系统的测试分不同的阶段，涉及的测试有信号级测试、功率输出级测试和机械测试等，其中在进行信号级测试前需进行HIL仿真，它可有效减少现场测试的时间，实现并行的控制器/电机开发，保护昂贵的电机原型以及可测试“corner case”场景，易于维护和扩展测试，帮助汽车制造商缩短开发周期，节省开发成本。另外，结合NI的PXI平台和VeriStand可以为用户提供对I/O、计算能力、信号仿真和数据分析等功能的实时测试架构，可以实现实时激励生产、数据记录、确定性模型执行、单点I/O、多机箱数据共享等功能。带有JMAG-RT插件的NI VeriStand可创建高仿真度的模型，实时仿真速度快。对于功率输出级测试，可针对电机和负载生成模式实现动态的负载生成，负载环境和电机参数都可改变。针对不断严格的排放法律法规的推出，减少燃料汽车排放和提高燃油经济性已刻不容缓。对于嵌入式控制系统开发怎样提高开发效率以及进行成本优化被称为快速控制原型（RCP）。对于快速控制原型，控制算法是核心，对控制器的功能快速地进行验证非常重要。NI VeriStand的插件INERTIA可应用于机械测试的台架测试，实现多个执行器系统的闭环控制。 ISO 26262标准是专门针对汽车行业、全球统一的关键组件的安全标准，这对新能源汽车的开发流程提出了挑战。NI的VeriStand可以通过重用组件，在模型在环测试系统、控制器原型系统、HIL测试系统以及台架测试系统之间实现切换，在整个开发过程中保持测试的连贯性和高效率，尽早开始原型设计，节省开发时间。随着汽车中娱乐系统和驾驶辅助系统的增多，出现了从前不属于汽车行业的I/O类型，并且不同种类的I/O需要同步，需要更多的软件来处理数据和互连。NI具备完善的多媒体测试方案以及射频测试平台，可以帮助提高汽车驾驶的安全性。 Freescale：汽车仪表盘及车载娱乐系统解决方案 汽车仪表盘是反映车辆各系统工作状况的装置，不同汽车的仪表盘也不尽相同。在混合动力车中，模拟计量表和显示频有线性显示、中等分辨率的点阵式显示、高分辨率的彩色显示等方式，分别对应低、中高档的显示屏技术，另外还有豪华档的仪表盘是具有虚拟元素和动态内容的高性能显示屏。还有基于仪表盘的固态显示没有计量表，只通过LCD屏显示汽车行驶中的数据。对于上述不同的显示技术，飞思卡尔都有对应的产品以及解决方案供客户选择，客户可以根据自己的需要选择合适的产品，如针对低端线性显示仪表盘，飞思卡尔的S12HY/HA是集16位性能和许多专用功能于一身，如LCD驱动和步进电机驱动等，非常适合新兴汽车市场经济高效的应用。应对低端仪表盘未来集成化的发展趋势，飞思卡尔也提供完整的解决方案方便用户进行开发，节省开发时间。MPC560xS是针对中高端市场的TFT显示屏开发，可直接驱动TFT显示频，满足入门级系统和复杂的组合仪表应用的要求，它还能直接驱动模拟量表和LCD。 未来用于车载娱乐显示的显示屏将怎样安装，安装在什么位置我们还不得而知，但有一点是可以确认的，驾驶者对车载娱乐的期望都表现为有趣、具有个性同时又兼具高质量和安全性。目前，娱乐应用和汽车的融合主要有直接嵌入车中，利用智能手机、平板等设备与汽车建立连接或者通过云计算来达到连接的目的。针对汽车娱乐信息应用，飞思卡尔的SABRE（快速设计智能应用蓝图）平台是基于i.MX53系列汽车应用处理器，适合开发不同类型的高级娱乐信息和远程通信应用。另外，对于车载娱乐系统始终联网所带来的安全问题，飞思卡尔提供两块不同的MCU，分别控制汽车网关和娱乐系统，使这两个系统独立，互不影响，并对不被信任的短波域进行隔离，以更安全、更便捷的方式帮助驾驶员连接车内技术并享受数字生活带来的乐趣。 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 安捷伦：提供快捷轻松的汽车电子测试方案 作为测试测量领域的先进供应商，安捷伦在汽车电子测试领域可为车内和车外的诸多部件及系统提供测试方案，包括娱乐、通讯、车载雷达、传感器以及ECUs/ECMs等。 在对车辆进行远程数据采集和监控时面临诸多问题，如在车辆静止和行驶中要对发动机舱内元件和温度进行监测，车辆测试现场的高噪声、高温和尾气污染，过长的测试接线将引入过多的噪声等，这些都会影响采集数据结果。安捷伦针对上述问题，可提供两种不同的方案：一是利用手持式万用表，这种测试方案可以缩短测试设备和被测件之间的测试距离，并利用蓝牙技术将手持万用表中的测试数据直接存储到智能终端或PC，然后利用软件进行数据显示和分析。这种测试方式适用于故障诊断和较少的测试点。二是安捷伦的34972A数据采集器可提供远距离、分布式有线和无线数据采集，可进行超远距离、高速、稳定的数据传输，并可利用免费的数据采集软件进行数据分析。目前汽车电子中出于对成本、数据传输速率、安全性和冗余性等因素的考虑，各部分使用的总线都不尽相同而导致总线种类越来越多，如较为普及的CAN、LIN和FlexRay，还有应用于信息娱乐和视频的总线MOST以及BroadR-Reach。安捷伦的Infiniivision是业界唯一基于硬件解码，具有双串行总线分析与时间交错列表，可对FlexRay和CAN总线进行眼图模板测试等测量能力的测量仪器。工程师可以通过一次性测量就能对CAN总线进行综合的信号完整性测量。 在汽车的供电系统中存在着电压瞬态和电源噪声等影响汽车安全行驶的因素，安捷伦的N6705B直流电源分析仪具有带功率输出的任意波形发生器，提供1至4路高性能电源输出和数据采集等功能，可方便捕捉故障波形以及回放，便于调试和故障分析。电磁干扰（EMI）也是影响汽车安全性能的一大因素。安捷伦针对EMI的两种传播方式：辐射和传导提供不同的测试解决方案，探查干扰的来源，隔离主要辐射子系统和器件，为安全驾驶提供保证。另外，安捷伦也为汽车胎压和无线门禁系统提供无线测试方案，该方案可平衡准确度、效率和成本之间的关系，集经济与高效于一体。 瑞萨：具有可靠性能的汽车仪表方案 作为全球车用MCU的第一供应商，瑞萨的微控制器占全球44%的市场份额。瑞萨电子领导的低功耗MCU的flash工艺技术以及致力于质量控制的理念使其产品具有高性能、高品质等特点，同时瑞萨也可提供其它诸多的汽车电子应用解决方案。瑞萨一直致力于为客户提供绿色、安全以及可靠的产品和服务。 面对中国汽车仪表行业的竞争越趋白热化，只有质量可靠、性价比较高的产品才能获得顾客的青睐，及时的交货也是必要因素之一。此次瑞萨介绍了其具有性能可靠、上下兼容的低成本仪表微控制器系列——RL78/D1A。RL78/D1A就考虑到了上述的市场需求因素，采用先进的flash应用工艺、尽可能内置的硬件系统和科学、完整的产品线都有效降低了制造成本，使其具有极具吸引力的价格。适应低端仪表盘的专业功能以及瑞萨完备、安全的供货链都能为客户提供最大的产品价值，帮助客户在最短的时间内生产出具有竞争力的产品。RL78/D1A系列产品专门针对中低端市场开发，也适用于摩托车仪表市场。目前的摩托车表盘仍旧以机械表为主，但是用嵌入式系统的产品预计将在今年下半年开始量产，瑞萨的D1A就是为摩托车仪表市场量身打造。RL78/D1A的开发环境也很完备，每个开发步骤瑞萨都有完善的工具支持开发，从编码、调试到程序烧写。另外，瑞萨也为中国市场提供本土化的技术支持，使客户没有后顾之忧。 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载