自汽車工業(yè)誕生以來，安全性始終是汽車設(shè)計的重中之重。與乘客直接互動的汽車系統(tǒng)，如氣囊和安全帶，對于確保乘客在車輛內(nèi)的安全至關(guān)重要。但是，汽車安全系統(tǒng)的范疇遠不止這些直接且顯而易見的措施。儀表顯示和儀表盤為駕駛員提供了有關(guān)車輛狀態(tài)的關(guān)鍵信息，以及故障預(yù)警。

隨著汽車行業(yè)全面轉(zhuǎn)向電動汽車（EV），燃料來源和動力系統(tǒng)經(jīng)歷了徹底的革新和設(shè)計。這一變革催生了一系列新型車輛儀表需求，這些儀表不僅用于顯示狀態(tài)和安全警示，還對于保障駕駛員安全、提供充電狀態(tài)及剩余續(xù)航等信息具有非常關(guān)鍵的作用。

因此，汽車制造商們現(xiàn)在正對幾十年來基本保持不變的車輛系統(tǒng)進行重新設(shè)計。他們的目標是整合新功能，以確保功能性安全，并提升最終用戶的駕駛體驗，同時盡量減少電子系統(tǒng)復(fù)雜度潛在的增加。

從燃料加注口到充電口

對于以內(nèi)燃機（ICE）為動力的汽車而言，燃料加注口一直是其固定且不可或缺的設(shè)計元素。由于汽車的燃料箱布局和重量分布要求，加注口在車輛上的位置往往是固定的，以滿足實際運行需求。

對于電動汽車而言，其重量分布和設(shè)計限制與內(nèi)燃機汽車大相徑庭。此外，充電口與電池組之間的距離相對較遠，相較于在燃料加注口和油箱之間簡單的長燃料管道布置相比，這增加了系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性。

“這一變革為設(shè)計師提供了更多的創(chuàng)造自由，使他們能夠?qū)⒊潆娊涌谥匦掳仓迷诟臃先梭w工程學(xué)的地方，如車輛的前端。這樣的布局設(shè)計便于與停車位前端的電動汽車充電樁進行對接。”

汽車設(shè)計的新元素

充電口在電動汽車的功能性中起著至關(guān)重要的作用。由于充電接口的使用頻率極高，它們不僅需要具備高可靠性，還需要能夠清晰地向駕駛者顯示充電狀態(tài)。為了滿足這些需求，越來越多的汽車制造商開始在充電口區(qū)域安裝LED燈。

這些燈光不僅用于指示充電狀態(tài)，還能通過簡單的光效變化來提示任何可能的故障狀態(tài)。這樣的設(shè)計使得在充電連接點就可以為用戶提供明確且直觀的指示，使他們能迅速了解電池電量或是否有任何安全風(fēng)險。

“動力總成的電氣化顯著增加了汽車設(shè)計的復(fù)雜性，從而對最新的充電口設(shè)計提出了額外的功能性要求。這包括監(jiān)測充電口蓋的開閉狀態(tài)以及感知高壓連接器的溫度。”

滿足新一代充電口設(shè)計需求

邁來芯憑借在汽車LED驅(qū)動芯片市場的卓越聲譽、豐富的行業(yè)經(jīng)驗和廣泛的產(chǎn)品線而備受推崇，而電動車充電口正是其全新解決方案的目標應(yīng)用之一。

新推出的MLX81118是一款集成本地互連網(wǎng)絡(luò)（LIN）接口的智能24通道LED驅(qū)動芯片。這款芯片不僅符合ASIL（ISO 26262）標準，還支持系統(tǒng)集成達到ASIL B級，從而滿足電動車充電口的功能安全要求。

MLX81118集成了智能微控制器單元（MCU）和內(nèi)置閃存，為系統(tǒng)設(shè)計提供極大的靈活性，并便于后續(xù)的功能更新。作為LED驅(qū)動芯片，其核心功能是為每個通道提供可編程的電流源，最高可達60mA，適用于低側(cè)（最多可達1A LED電流）。通過16位的PWM（頻率500 Hz）還能實現(xiàn)亮度控制。系統(tǒng)支持靜態(tài)照明和基本動態(tài)LED光效。此外，MLX81118還能對每個LED進行診斷，并通過測量LED閾值電壓來確定其溫度。

▲ 邁來芯MLX81118方框圖及替代GPIO功能

該產(chǎn)品與現(xiàn)有產(chǎn)品的區(qū)別在于其多功能性。MLX81118提供24個通道，能夠驅(qū)動RGB和/或單色LED，這一能力遠超出了大多數(shù)專為充電接口設(shè)計的傳統(tǒng)汽車LED驅(qū)動芯片。此外，這些通道還可以靈活配置為通用輸入/輸出（GPIO）通道。GPIO功能豐富多樣，包括5V供電輸出、20mA支持、SPI/I2C通信支持以及外部喚醒能力，還能夠使用集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）配置GPIO。

“這種卓越的靈活性使得該產(chǎn)品能夠適用于更廣泛的場景，并具備高級功能和本地控制能力，遠遠超越了傳統(tǒng)LED驅(qū)動芯片的限制。”

開發(fā)更智能的充電端口

在車輛內(nèi)部，工程師可以利用邁來芯MLX81118的卓越靈活性來構(gòu)建更智能化的充電口，而無需顯著增加材料清單（BoM）中的組件數(shù)量。

在充電點安裝中，該芯片集成的10位ADC可以輕松配置到GPIO，例如，用于測量充電口高壓連接器之一或多個的傳感器溫度。在功能安全環(huán)境中，了解充電連接器的溫度至關(guān)重要。此外，MLX81118驅(qū)動芯片還配備了內(nèi)部溫度傳感器，以補充任何外部測量，并提供有關(guān)充電口環(huán)境溫度的精確信息。

在此配置中，MLX81118可以精確監(jiān)控外部溫度傳感器的信息，并將這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳遞給車輛系統(tǒng)。例如，在檢測到過溫錯誤時，芯片的智能編程可以用于通過在附近點亮紅色閃爍的LED來提醒駕駛員端口中的過熱情況。同時，這些實時數(shù)據(jù)可以通過LIN接口或配置為SPI或I2C接口的GPIO通道輸出回其他組件和控制器。

除了與溫度相關(guān)的功能外，MLX81118的靈活性還可以幫助設(shè)計改進充電口安全性的其他方面以及最終用戶的體驗。

▲ 邁來芯MLX81118充電口照明

帶有溫度傳感器和充電口蓋監(jiān)控的示例電路

監(jiān)測充電口蓋的開啟或關(guān)閉狀態(tài)的一種高效方法是結(jié)合使用霍爾傳感器與磁鐵。例如，可以使用邁來芯的MLX92292霍爾效應(yīng)鎖存和開關(guān)傳感器。通過將霍爾傳感器芯片的輸出連接到MLX81118的GPIO，充電口蓋的位置狀態(tài)可以通過LED驅(qū)動芯片的LIN接口被車輛車身域控制器（BDC）實時監(jiān)測。這種智能集成有助于減少與車輛BDC的連接數(shù)量，同時允許充電口蓋位置的變化直接觸發(fā)LED。

這種智能集成和充電口蓋位置與LED驅(qū)動芯片之間的直接連接，為提升最終用戶體驗提供了豐富的可能性。例如，通過對MLX81118進行巧妙設(shè)置，可以實現(xiàn)在光線較暗的環(huán)境中，一旦充電口蓋被打開，MLX92292傳感器的狀態(tài)變化會被檢測到，隨機引起電路的響應(yīng)，激活周圍的LED提供照明，從而確保駕駛員在夜間或低光條件下也能清晰地看到充電口的位置。同樣，設(shè)計師可以選擇加入額外的智能功能，比如當(dāng)斷開充電器后，如果充電口蓋仍然保持打開狀態(tài)，LED可以一種可辨識的方式閃爍，降低在行駛中損壞充電口的風(fēng)險。另一個可能性是通過改變亮起LED的數(shù)量或顏色來反映充電狀態(tài)。

“與實施此類功能所需的傳統(tǒng)方式相比，使用MLX81118，所有的邏輯和控制都在充電點組件上進行管理，減輕了中央或區(qū)域車輛控制系統(tǒng)的處理負擔(dān)。”

審核編輯：劉清