5G正式启用，宣告了产业期待许久的「低延迟」与「大连结」时代即将来临。而对汽车产业来说，也意味着车联网正逐渐朝向它的完成式前进，未来所有的车辆都将配备着先进的无线网路技术，以及丰富的运算与感测功能，汽车的电子化将在5G的推动下，前进一大步。

而在5G与电子化的带动下，电动车也将加速它的发展，一方面迎合全球对于节能减碳的需求，另一方面也为更全面且深入的整合电子化的设计。

对此，2021年CTIMES汽车电子技术与应用研讨会，特别针对5G车联网通讯系统、电动车车电系统、车辆安全与环境感测技术，三大面向进行探讨，解析在5G时代汽车电子的最新技术趋势与应用发展。

安驰ADI：电动车电控系统、电池管理系统与Energy Meter

随着全球新冠疫情的逐渐趋缓，各国也慢慢的解除限制，准备重启经济。而全球汽车市场也随之重回成长的势头，其中电动车更扮演著成长的主要驱力，将会是汽车市场的领头羊。因此，与电动车相关的各种电控与电池元件需求，也跟着水涨船高。

安驰科技产品市场部副理蔡胜伟表示，高电压电池的应用需求在未来几年内将会蓬勃发展，首先就是EV的趋势，包含油电车、电动车、电动巴士和电动机车等。第二就是可携式的装置，包含工业用、医疗，以及通讯装置等。第三个就是再生能源与节能系统（ESS）。

图一 : 安驰科技产品市场部??理蔡胜伟

BMS的技术发展也可以从EV的里程数看出，像是在2017年就达到了177里程数，是2014年的两倍以上，而到了2019年，则又进一步成长至220。蔡胜伟指出，除了电池容量密度的提升外，良好的BMS晶片也是关键所在，只要晶片能够针对电池进行精准的量测并缩小误差值，车厂就不需要增加额外的电池容量。

针对EV的电池应用，ADI所扮演的角色，主要就是针对电池芯的监控，去量测电池的电压与温度，以及针对产品的电池系统判断是不是需要电流的平衡；再来就是针对整体Pack的电压、温度等状况进行侦测；第三则是通讯，必须要有良好的介面，来确保讯号不被杂讯干扰；第四点就是先进的软体功能，来控制元件上每一个电路上的讯号。

蔡胜伟强调，要有良好的电池管理系统，就必须针对每一个电池的使用进行监控。而良好的BMS系统除了能提高安全性之外，也能提高电池本身的使用寿命和可靠度，因此采用更高精准度、更高可靠度、和更高传输率的BMS晶片，同时这些晶片也要具备有安全性的要求。

BMS晶片要看参考电压值 ADI有业界最低错误率

图二 : ADI的BMS晶片产品线路图。

而在挑选BMS晶片时有几个要点、几个参数特别需要留心。蔡胜伟指出，首先就是内部的参考电压值，而ADI的方案拥有业界最低的错误率，也无须PCB组装后的校正，以及最佳的长期使用的电流飘移与温度范围，能带来非常高的量测精准度。

第二个使用的要点则是内部的ADC，目前ADI的方案是采用16-bit sigma-delta 的ADC，并使用可程式化的过取样（oversample）比例，来对杂讯进行过滤。此外，这个架构也可以把RF的杂讯进一步降低，尤其是电动车是属于高杂讯的使用环境。

第三个重点则是针对电动车上的干扰源的问题，而ADI的方案是采用隔离的SPI介面的设计，只要使用双绞绕的方式就可以传输比如cell的电压等资料，而传输率可以达到1MB。另外也通过了200 mA BCI的测试，符合高车用元件的法规。

而它接线的方式有两种，一种是常见的模组化方式，把isolator和处理器与其它的IC放在一组板子上，但如果组数越多，需要的元件数也会增加。另一种则是使用ADI的isoSPI直接串接的方式，则可以大幅减少元件的使用数，但也会有传输速度稍慢的缺点。

至于ADI在BMS应用的产品规划上，在2018年推出了第四代的产品，也就是LTC6810系列，它是依据不同的Cell数量有相对应的产品，例如LTC6813就是针对73V的电动车所设计的。

现在则是发展到第五代的产品，可以支援低成本的系统设计和ASIL的应用，所以在命名上也有了新的识别，就是ADBMS6810系列。有关储能和资料中心应用的领域，则推出了ADBMS1818，它的核心架构是采用第四代，但效能有所提升。

第五代ADBMS6815它可以支援12个电池cell，整体的长期量测误差范围在

1.5 mV以内。此外，它的isoSPI也提高了，可支援至2 Mb的序列通讯，同时也能对应可「Reversible isoSPI」。而在车规认证方面，此晶片也通过ISO 26262　ASIL D和AEC-Q100的车辆安全规范。另，内部的被动的平衡也达到每通到300 mA。

另外针对ESS应用，ADI也推出ADBMS1818，是跟EV与充电桩都有密切的关系，并且依据市场的需求，有低成本的版本。蔡胜伟表示，此晶片的整体量测误差，在-40°C到85°C间，可达到低于3mV 的水准，整体的delta sigma还是维持在16-Bit。睡眠模式的消耗电源为6μA。

那什么是「Reversible isoSPI」？蔡胜伟解释，它的功能就是能提供另一个通讯埠来监控处理器的讯号，而且能从每一个埠接受讯号。相较于一般单向的电路设计，传输只能是固定走在每一条电路上，但「Reversible isoSPI」就可以多利用另一道电路来进行传输，增加系统的弹性与效率。

再者，若是在整个电路系统中有部分连线出现中断，「Reversible isoSPI」也可以从另一道绕过进行通讯，进一步增加系统的可靠度与安全性。

而因应这个设计，ADI也推出下一代的控制晶片，也就是采用「Dual」的架构，把两个Die包成一颗，因此只需要一颗IC，就能接收High-side与Low-side的接口。另外，针对新一代的法规要求，新一代的晶片也提供从通讯埠唤醒CPU的功能。

这样的设计架构能带来哪些优势？蔡胜伟指出，透过这个透价可以简化设计，进而减少BOM-Cost，同时也提高资料的传输率。

Littlefuse：电动车的功率控制与电路保护方案

Littlefuse成立于1927年，已有九十多年的历史，更是世界首个发明快速运作（fast-acting）保险丝的公司。过去主要以保险丝的技术开发为主，但近期的几十年间则扩大至感测器等其他领域，目前已是全球产品最完整的电路保护方案业者。

图三 : 资深技术行销工程师游恭豪

资深技术行销工程师游恭豪表示，近二十年间，Littlefuse多次透过并购的方式，来扩大自身的产品线，包含感测器等。而最近的十年，则是专注在汽车的应用方面，是主要的成长领域。目前Littlefuse已经不是单一领域的业者，而是一家横跨电子、交通运输、以及工业控制的全方位业者。

旗下的五大产品轴包含：电路保护、功率半导体、切换器与控制晶片、感测器、以及交通运输解决方案。

随着全球持续成长的智慧车与电动车（EV）趋势，所需控制器与相关的电力IC也会越来越多。游恭豪指出，目前一辆汽车约会使用100个电子控制单元（ECU），其中有90%的ECU会从传统的汽油车中直接导入至电动车，只有很少部分专用于马达和变速箱的ECU会专门设计给电动车。

因此，未来包含电动车在内的绝大多数汽车，都会使用先进电子系统，包含汽车影音娱乐资讯系统、导航系统、多功能感测镜头、设计需求、以及车载资讯系统等。另外，则是自动驾驶系统。而相关零组件业者可切入的部分，除了在充电桩与电池系统之外，还有通讯埠、娱乐系统和自驾的领域。

油车与电动车都需要电路保护 留心突波、ESD与过流

所以无论是汽油车还是电动车，都是需要电路保护系统，并以12V的设计为主。而主要面临的挑战有突波（Surge）、各个端口的ESD、以及12V或24V过流（Overcurrent）的问题。

在汽油车的12V突波保护部分，其电力主要是从发电机所产生，并提供给电池与其它的模组来使用。然而发电机本身并不是一个稳定的电力来源，会跟汽车引擎的转速有关连，电压也会忽高忽低，因此ISO 7637-2就定义了五种不同的波型，包含电阻性与电感性的电流脉冲有所描述。

而其中最常见的就是第五种脉冲负载倾卸(load dump)，而它是模拟车上一个最大的负载，也就是当电池松脱时，对整个电网上所产生的瞬间电压升高，一般在12V的系统中会出现大概101V的高压突波，且时间长达400毫秒，因此各部件都要有防突波的设计。

游恭豪表示，因应此一情况，最好的方法就是参照国际的法规，目前有两个规范，一个是ISO 7637-2和ISO 16750，其中前者是旧版，后者是新版，最大的差异是新版需要10个脉冲，同时也对系统的压力更高。

而对面此一挑战，就是用TVS二极体元件来处理，透过Clamp的动作，可把突波大幅缩减至约30V，相对的也大幅降低电路系统的风险，提高运行的可靠度。游恭豪强调，Littlefuse的TVS二极体元件全系列都通过AEC-Q101的车规认证，且具备各种封装尺寸，而防雷瓦数从400W到7000W，能满足各式车辆的使用需求。

图四 : Littlefuse五大产品轴包含：电路保护、功率半导体、切换器与控制晶片、感测器、以及交通运输解决方案。

至于ESD方面，它是无论汽车或者消费性电子系统都会碰到的议题，主要的因应法规就是IEC 61000-4-2，但汽车领域则另有ISO 10605的规范。这两个法规在设备上的规定是一样的，但在测试电压设定却是有很大的不同。在IEC 61000上，电压是可以自选的，常见的就是15KV或是8KV，但在汽车领域则是固定为25KV和15KV。

在I/O方面，汽车领域的两大通讯主轴就是LIN Bus与CAN Bus，是车用最基本的两大协议，也是Littlefuse主要的产品线系列。游恭豪表示，因为尺寸的需求，车用的客户多会选择AQ24这个系列，而其24代表的也是24V的意思，目的是对应12V的电路设计时，能有更高的保护性能。

针对天线埠的部分，Littlefuse除了具备半导体材料的元件外，也提供了聚合物制程的ESD保护器解决方案，能够带来更佳抗高频干扰的性能。

ADAS与自驾车带来通讯埠与感测器电路保护需求

另外值得注意的是，车用乙太网路（Ethernet）的部分，目前它是汽车领域重要的通讯协定，像是ADAS应用，多会使用到这个通讯埠，特别是自驾车系统，会连接很多的感测器，更对此有很高的使用需求，所仰赖的就是其高频宽、２低延迟的特点。而Littlefuse在此领域也提供了一系列符合车规的ESD保护方案，满足用户的需要。

在过流（Overcurrent）的部分，则是Littlefuse的传统强项，它能避免汽车的电子元件因为泡水或者老化的因素，所造成的短路和过流的风险，而客户可以依据自身的产品策略，选择一次性的保险丝或者可恢复的保险丝。

以汽车常见的15W（3A/5V）的USB-C插孔为例，若使用者没有拔除连接线，让线头误触了点烟器的插孔，就有可能引发短路的风险，此时就可依照客户的产品策略，选择一次性或可恢复式的保险丝来因应。

另外，随着ADAS和自驾车的趋势，越来越多的感测器被用在汽车之内，而这些感测器也需要被保护，因为感测器通常连接到ECU，若没有对这些元件进行保护，也会增加ECU故障的风险。

是德科技与工研院 剖析C-V2X验证与全球EV趋势

是德：洞察C-V2X车联网部属与设计验证挑战

V2X就是「Vehicle-to-Everything」，是让汽车与所有物件连结的技术，它是让汽车可以连上网路，进行数据的传输。也是让汽车与汽车之间、汽车与道路基础建设之间、汽车与行人的智慧装置间沟通的关键。

是德科技技术专案经理吴建桦表示，目前汽车的感测常采用多镜头的组合，再搭配光达或雷达等，但这类型的技术较偏「直线式」的感测，容易有死角。而V2X则为非直线式，可以拥有360度全视角的感测，同时可以透过资料的分享，来达成前方路况的预判，更加安全。

图五 : 是德科技技术专案经理吴建桦

而C-V2X以手机相同的4G LTE和5G连结方式，可分为两个形式。一种为以网连结模式，也就是V2N，或者称为Managed Mode和Mode 3，采Uu介面，好处是范围较广、不易受干扰。

第二种V2V、V2P和V2I的连接，而目前使用的波段为ITS bands，也就是5.9 GHz。通常称为Side Link和Direct Link，或者是Mode 4和Unmanaged Mode。它的特色就是不是用基地台统一管理的，使用的介面为PC5，连结的范围较窄。

C-V2X在设计和验证上所会遭遇的挑战，吴建桦表示，首先是安全性上的要求特别高；第二，则是各国与区域间的测试标准的差异；第三是互操作（interoperability）性的问题；第四是干扰的问题；第五为GPS的精确是；第六是网路安全性的议题。

工研院：全球电动车市场趋势与关键技术

针对「全球电动车市场趋势与关键技术」，工研院产科国际所副组长石育贤表示，各国正在全力发展电动车市场，并将带动相关的供应链迈入快速成长期。

图六 : 工研院产科国际所??组长石育贤

她指出，自2021年起，ADAS、线上更新、触控面板和人工智慧，将会逐渐成为每辆出厂新车的标配；同时电动化与智慧化车辆科技也会加速发展。而随着疫情趋缓，车市也将复苏，预计今年的年销售总数将达到8350万台，其中插电的混合动力车与纯电动车，预计将占340万台，年成长率为40%。

受惠于车辆电动化与智慧化的成长趋势，汽车相关的半导体供应链也将水仗船高，而台湾的晶圆代工将会是最主要的受益者。

石育贤表示，2021年车用半导体市场预估将达499亿美元。其中包含车用处理器、微控制器、感测器、功率元件、电源管理与控制IC、以及影音娱乐IC。

至于车用半导体与感测器的趋势市场，仍会以欧、中、美为主，类别则以动力系统、车身电子与底盘电子、安全等四大类为主。另外，车联网的服务也将会逐渐成形，预计至2025年，汽车连网服务的市场规模将达到234.8亿美元。