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以半导体技术协助打造更安全更智慧的车辆
 

【作者: 德州儀器】2024年02月26日 星期一

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从车身到内部系统,相较於过去,现今车辆使用了更多创新且有效率的半导体技术


现今的车辆可能具有 200 至 2,000 个不等的半导体,供应电力、进行感测并处理资讯,确保乘车者安全无虞。最新颖的半导体创新,让汽车制造商得以打造出技术超前的汽车。


然而,这些先进的半导体技术对驾驶人有何影响?


我之所以对汽车半导体产业的工作充满热情,在於身为一名驾驶,我会思考自己对车辆的期??和需求,同时我也身兼一名工程师,得以对汽车制造商在未来车辆设计所采用的技术发挥影响力。现在,驾驶人对车辆的期??与 20 年前截然不同。过去,驾驶人的主要考量是如何抵达目的地、驾车安全性,以及前往目的地的速度。


而现在,当车辆成为移动的必备工具,现今的驾驶会期待车子兼具舒适度与便利性的功能,例如可实现自动驾驶的感测器,或是可调节温度的智慧座椅,驾驶人希??车辆拥有更高的安全性与智慧,包含可侦测乘车者或遗落物体的环景摄影机与系统。随着 EV 成长趋势,永续性也成为优先要务,TI 的技术有助於实现这些期??,打造出更智慧且更安全的车辆。


系统进化

在半导体创新的推动之下,汽车系统持续进化,并协助提供更安全、更舒适的驾驶体验。让我们看看其中一些系统:


先进电池管理系统 (BMS) 能更准确侦测电池充电状态和健全状态,提供更理想的特性分析,协助驾驶人延长行驶时间。改良的电池监控技术可延长 EV 电池的行驶距离,并重新塑造充电环境,整合如 DC 快速充电或??拔式电池等功能,以改善 EV 充电时间与拥有成本。


多种系统的效率提升且重量减轻 (诸如无线先进电池管理系统、牵引逆变器、车载充电器、DC/DC 充电器、暖气与散热系统等),进一步强化驾驶单次充电的行驶距离。


功率电子元件可支援高达 800 V 电压,得以实现高效率的电源转换并提高功率密度,同时可提供绝缘功能,进而开创更多、更快速且高效率的充电选择。


先进驾驶辅助系统 (ADAS)需要可靠的智慧技术,使车辆透过摄影机与雷达感测器准确感测周遭环境、可靠且安全地传输、处理并传达感测器数据,进而实现即时决策。


这类系统或电子控制单元 (ECU) 的架构也在持续改变,电气/电子架构正朝向分区架构进化,而此架构是依据 ECU (电子控制单元) 在车中的位置进行控制,而非取决於 ECU 的功能,例如 ADAS 或空调等原本不相互整合的系统,现在均已区域化以降低复杂性,并透过软体实现各种功能与特色。软体定义车辆架构需要快速且安全的通讯网路、准确的感测器、智慧且有效率的负载致动器、有效率的配电,以及高效能的集中式运算系统。


六种基础技术

有六种基础技术推动前述各系统进化,协助打造更安全、更智慧的车辆:


1.先进感测技术:从电压感测乃至於倒车摄影机,感测技术是决定车辆整体安全性与可靠性的关键要素,准确的雷达、电流、电压和位置感测就属於此类。


2.电源:车辆中的电源技术必须能以更小的占位空间,实现更高的功率密度与效率,例如采用精巧封装的整合式解决方案、散热管理需求较低但效率更高的切换稳压器,以及可增进保护效果的诊断功能等,都属於此类。


3.高电压系统:若要让 EV 达到业界目标,就需要采用高电压系统,且最高需达 800 V 以上,本公司的高电压技术可提供高效能与可靠性,进而强化安全性。例如隔离与顶尖电源转换拓扑都属於此类。


4.安全的数据传输:需於车辆内外传输的数据量与日俱增,本公司的介面产品组合可因应安全数据传输的频宽需求,且无需牺牲讯号完整性,例如可随着数据需求调整的弹性频宽有线与无线解决方案,即属於此类。


5.马达控制:功能安全合规装置可为多种马达控制应用实例提供可靠性与可扩展性,例如具备控制演算法的整合式微控制器、具备整合式类比转数位转换器的马达驱动器,以及可实现精密移动的感测积体电路等,都属於此类。


6.处理:处理技术宛如车辆的大脑,若缺乏它,就无法让汽车变得更智慧,从简单的功能,到可支援高度先进与自动驾驶应用的复杂处理技术,均属於此类。


现今汽车的运作方式不再受到 20 年前的限制,而我已迫不及待想看到未来 20 年後的汽车具备哪些功能。在提升驾驶安全性的同时,同时以实惠价格提供卓越体验,只是这趟进化历程的开始,我由衷期盼见证未来半导体如何继续推动汽车技术迈向尖端,并重新定义驾驶体验。


(本文作者Fern Yoon 为德州仪器(TI)汽车系统工程和行销总监)


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