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车身电子成年度热门话题,英飞凌细说三大主要领域趋势

  发布者:    发布时间:2009-12-11    点击次数:829  
    继汽车娱乐信息系统的本地化设计采购持续大热后,汽车车身控制系统的本地化设计和元器件采购将成为07年的新热点,这从近日全球领先的汽车电子半导体厂商英飞凌的“年度汽车车身电子解决方案研讨会”中可见一斑。



车身电子排名前三的是空调、车窗控制和车灯控制。
车身电子排名前三的是空调、车窗控制和车灯控制。


    英飞凌科技(中国)有限公司市场部高级经理刘鲁伟表示:“这次研讨会参加的人数大大超过我们预期,可见目前中国市场对车身电子的关注程度。”他引用了汽车电子专业调研公司的数据,去年中国汽车市场车身电子的半导体器件需求量约为19亿美元,而在中国本地设计的比例大约为10%~15%之间,他预计这一比例将会迅速增长,“就像手机领域本地化设计的成长过程一样,预计3~4年后,中国车身电子的本地化设计比例将会接近50%。


    他继续表示,在车身电子中,对半导体需求量排列前三位的应用领域分别是:空调,约占44%;车窗控制,约占22%;车灯控制,约占10%强,第四位是电动车门控制。“目前在中国市场,电动车门控制的主要需求还是门锁控制,其它功能还没有开发。”他称。英飞凌目前是全球车身电子的最大IC供应商,约占该市场的1/4。用于该市场的器件包括MCU、ProFET、HiFET等产品。此外,英飞凌还是无线门锁控制市场的最大IC供应商。


    在车身控制中,主要的控制电路都集中在车门上,因此这些电子系统如何设计对整个车身控制系统的功能、效率、可靠性影响很大。刘鲁伟表示:“目前全球主要有三种门电路控制架构,即中央直接配线模式车门区域模块模式以及LIN网络模式。对于第一种模式,它的特点是仅需一个中央ECU,成本低,但是结构复杂,需要很多的线束,线束重量占到整个车身的1/6。并且由于是直接连线,所以安全性与可靠性不够,扩展性也不好。"目前在日、韩和国内的大多数汽车中采用这种结构,在美国已被淘汰,在欧洲仅有一小部分汽车采用。”刘鲁伟解释道。


    对于第二种架构——门区域控制架构则是英飞凌认为目前最适合于中国汽车采用的架构。刘鲁伟解释,这种架构的特点是每个驱动门都有一个独立的ECU,而中央ECU被省略掉,前门通过CAN网络连接,后门通过LIN网络连接。其优势表现为:线束减少,车门减轻、可靠性强、功能可扩展性强,适用于不同的车型。该架构发源于欧洲,目前已被大众、奥迪等汽车采用。


    第三种架构介于这两者之间,它同样也是每个门模块都有一个ECU来控制,同时还有一个中央ECU,因此这种架构需要的线束最少,可靠性也很高,但成本贵、设计要求也高,目前有宝马、奥迪、大众、戴克等车已开始采用。


    针对第二种架构,英飞凌介绍了基于集成IC和分离功率IC的两种实现方案。其中,DoMoPo TLE8201就是一片高集成度的专用器件,可完成除电动车窗外的其它所有模块的控制,具有PCB面积小,可靠性高的优点;当然用户也可选择分离的方案来设计门锁、车镜、车灯等模块的控制,这样也具有较高的灵活性。此外,在车窗的步进电机控制方面,刘鲁伟指出传统上采用继电器的方法没有保护和诊断功能、并且长期可靠性差(指8~10年后),因此,现在采用半导体功率器件代替继电器是大势所驱。不过,他也承认,目前来说继电器的方案要便宜很多。


    车灯控制方面,英飞凌中国总部的系统应用工程师张敏为与会者作了详细讲解。她首先对比了两种车灯控制应用,中央控制和分散控制。中央控制是将所有线路全部连接到中央的一块PCB板上,这种连接方式使得整体线束增多,增加了模块的体积和重量,同时大量的线路也让PCB的发热量增大。因此,从总体来说,这种控制方式不太有利。而分散控制就解决了上述问题,它是在前者的基础上,通过CAN总线的连接,增加了4个互连的小ECU(每个车灯一个),将原本全部集中在中央PCB板的线路分散,降低了发热量,也减轻了板的重量。此外,张敏还提到了在车灯控制中很重要的一点:过压保护。“过压是导致车灯寿命变短的重要原因。”她指出。相比以往用继电器和电阻丝,现在所用的智能功率器件和PWM很大程度上改善了器件的过压和功率损耗,可将车灯的寿命延长50%以上,同时还可降低系统成本,增加了自动诊测功能,灵活地满足不同国家的需求。


    同时,张敏还向大家展示了英飞凌的LED车灯驱动方案。刘鲁伟表示:“现在LED车灯正在流行。在国内市场,LED车灯已在刹车车灯、车内小灯中广泛采用,比如比亚迪的F3就采用了LED车灯;而在国际市场,LED车灯已用于大前灯。LED车灯具有高亮度、可靠、耐久以及节能等多个优势,它会在国内汽车市场被大量采用。”英飞凌的TLE4240/41等器件则是针对LED车灯的驱动器。


    研讨会上来自国外的专家Jean-Philippe Boeschlin(荆杰飞)则向听众展示了英飞凌的空调系统控制。他分别从风门,电源通讯模块,鼓风机和加热系统几个部分作了讲解。他首先以一个5风门系统为例,介绍了DC电机与步进电机,在这两者当中,目前应用最广泛的是无反馈方式和中央电力动力方式。而在对加热系统的介绍中,荆杰飞对比了PWM和线性方式,得出的结论是在电机转速相同的情况下,PWM所需要的电流更小仅为0.6A,而线性方案所需电流为2A。显然,PWM方式更节省能源。


    除以上所述车身电子已成为中国汽车ODM正在关注的热点应用外,刘鲁伟透露,其实中国已有一些ODM在研发技术门槛更高的安全气囊和汽车电机系统,已有少数公司开发出产品甚至小量量产了,而更多的公司研发的产品可能要到2~3年后可以大批量上市,因为这部分产品的研发周期很长,需要2~3年的时间。“但是,我们要说的是,不要小看中国公司的研发能力,中国市场对汽车电子元器件的需求正在迅速增长。”他指出。


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