隨著汽車電子技術(shù)的進步,電子控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣,汽車也越來越趨向于集成化、模塊化、機電一體化及智能化方向發(fā)展。線控技術(shù)(Drive-by-wire)通過在剎車、油門、轉(zhuǎn)向、擋位、懸掛等關(guān)鍵部分,由“電線”或者電信號來傳遞控制,取代了傳統(tǒng)機械連接裝置的硬連接來實現(xiàn)操控,正逐漸改變著車輛的控制方式和性能表現(xiàn),為電動汽車發(fā)展提供了關(guān)鍵支撐。
線控技術(shù)框圖示例
線控技術(shù)如何打通汽車智能化的"任督二脈"?
以汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為例,過去十年在機械液壓助力(HPS)、電動液壓助力(EHPS)到電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)的迭代中,始終未能突破機械轉(zhuǎn)向柱和傳動機構(gòu)的桎梏。
而線控技術(shù)由傳感器、計算控制單元和驅(qū)動芯片等關(guān)鍵部件組成,傳感器負(fù)責(zé)收集車輛的各種狀態(tài)信息,如車速、轉(zhuǎn)向角度、加速度等,并將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號傳輸給計算控制單元。計算控制單元則根據(jù)預(yù)設(shè)的算法和接收到的信號進行快速運算和決策,生成相應(yīng)的控制指令,再通過驅(qū)動芯片將電信號放大并傳輸給執(zhí)行機構(gòu),如電機或電磁閥,從而實現(xiàn)了對車輛轉(zhuǎn)向、制動和加速等系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制。
線控技術(shù)得以被廣大廠商所接納的更深層次原因在于整車架構(gòu)層面所發(fā)生的變革,符合汽車電子電氣架構(gòu)從傳統(tǒng)分布式ECU架構(gòu)轉(zhuǎn)向基于中央計算平臺+區(qū)域控制器實現(xiàn)的更靈活物理架構(gòu)。這種重構(gòu)帶來的好處不僅是節(jié)省了車內(nèi)空間、減輕了車輛重量,更讓線控技術(shù)作為軟件定義汽車(SDV)的重要組成,帶來了汽車功能的全面數(shù)字化和智能化。
此外,自動駕駛的終極需求則讓線控技術(shù)革命加速進入深水區(qū)。高階自動駕駛算法每秒產(chǎn)生數(shù)萬次決策,傳統(tǒng)機械系統(tǒng)的響應(yīng)延遲可能讓毫米級路徑規(guī)劃功虧一簣,而線控技術(shù)可以使車輛動態(tài)控制從模糊的機械反饋進化到電信號的精確可控。
尤其是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與其他車輛控制系統(tǒng)如電子穩(wěn)定控制ESC協(xié)同工作,能夠在車輛出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)時,迅速、精準(zhǔn)地調(diào)整車輪轉(zhuǎn)向角度,及時穩(wěn)定車輛,避免事故發(fā)生。即使在部分電子設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下,系統(tǒng)的冗余設(shè)計也能確保車輛保持一定的轉(zhuǎn)向控制能力,保障行車安全。
對于駕駛員而言,在SDV架構(gòu)下利用線控技術(shù),方向盤和轉(zhuǎn)向機構(gòu)之間通過以太網(wǎng)進行實時通信,因此在不同駕駛場景下轉(zhuǎn)向比是可調(diào)的,能夠?qū)崿F(xiàn)"千人千面"的個性化駕駛體驗。
從感知、通信到驅(qū)動控制,安森美(onsemi)構(gòu)筑線控系統(tǒng)的技術(shù)護城河
看似簡單的電信號替代機械控制背后,是安森美構(gòu)建的從感知、通信,到驅(qū)動與控制的全鏈路技術(shù)護城河,覆蓋了高性能傳感器、電源、信號鏈與隔離保護等多類產(chǎn)品。
安森美針對電子線控技術(shù)可提供的產(chǎn)品
線控技術(shù)感知層面,安森美的研究與相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用已頗有歷史,例如向國際汽車零部件供應(yīng)商海拉(HELLA)交付第10億顆感應(yīng)傳感器,便是被用于海拉的汽車線控系統(tǒng)非接觸型感應(yīng)位置傳感器(CIPOS)技術(shù)。
安森美針對汽車應(yīng)用的電感位置傳感器NCV77320可測量角度或線性位置,特殊結(jié)構(gòu)讓它在汽車復(fù)雜的環(huán)境中,免受其他雜散磁場的影響,抗干擾性強,因此在踏板、油門、底盤高度、執(zhí)行器位置反饋等地方都可應(yīng)用NCV77320。
在通信層面,目前汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下,高速千兆、萬兆以太網(wǎng),低速的CAN/LIN多種協(xié)議并存,需要復(fù)雜的網(wǎng)關(guān)和線束才能組成完整的全車通訊架構(gòu),總線利用率也比較低。10BAESE-T1S可以把全車的通訊架構(gòu),從高速骨干到終端節(jié)點,都無縫整合為完整的局域以太網(wǎng)。
而安森美提供了汽車10BASE-T1S技術(shù)的NVN7410等系列芯片,支持半雙工點對點模式以及多點模式,在物理層有沖突避免機制(PLCA),無論網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)量多少,或數(shù)據(jù)包大小如何,系統(tǒng)都能以確定的順序進行通信,不會受到隨機沖突的影響。PLCA技術(shù)可以提高多節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的總線利用率,保證所有節(jié)點的最大通訊延時(Latency)。
在線控技術(shù)系統(tǒng)的驅(qū)動與控制上,安森美與代理商富昌電子FDC設(shè)計中心合作開發(fā)三相橋驅(qū)動板采用了安森美的T10MOSFET系列。T10系列基于全新的屏蔽柵極溝槽技術(shù),相較于傳統(tǒng)設(shè)計,顯著提升了效率并有效降低了輸出電容、RDS(ON)和柵極電荷。特別是在橋臂位置,使用了專為此類應(yīng)用優(yōu)化的T10-M版本,它在設(shè)計上具有極低的RDS(ON),并配備了軟恢復(fù)體二極管,進一步提高了整體性能和效率。此外,T10-M還有效減少了開關(guān)過程中的振鈴、過沖和電磁干擾噪聲,特別適用于電機驅(qū)動和負(fù)載開關(guān)等對開關(guān)速度和效率要求較高的應(yīng)用場景。
三相橋驅(qū)動板
汽車應(yīng)用中的中低壓MOSFET應(yīng)用安森美同樣擁有豐富的產(chǎn)品線,例如這塊板子在橋臂開關(guān),相電流斷路開關(guān)和電源防反向保護等關(guān)鍵部分也采用了安森美高性能MOSFET產(chǎn)品,比如橋臂開關(guān)采用了低RDS(ON),增強SOA的T10M技術(shù)Power56封裝,相電流斷路開關(guān)采用了TCPAK封裝,并結(jié)合了TopCooling頂散熱設(shè)計,優(yōu)化了散熱性能。在高功率密度應(yīng)用中,這種設(shè)計能有效降低熱積聚,提升了系統(tǒng)的可靠性和長期運行穩(wěn)定性。整體來看,這些技術(shù)和設(shè)計的結(jié)合不僅確保了高效能的電機驅(qū)動,同時還大幅度提高了系統(tǒng)的整體可靠性和性能表現(xiàn)。
為提升汽車智能化和能效,同時滿足線控技術(shù)的多樣化功率需求,安森美發(fā)布Treo平臺,基于65納米節(jié)點的BCD工藝,支持同行業(yè)領(lǐng)先的1-90V寬電壓范圍和高達175°C的工作溫度。基于Treo平臺,安森美將構(gòu)建多個產(chǎn)品系列,包括應(yīng)用于線控系統(tǒng)中的電感式位置傳感器、多相控制器、單對以太網(wǎng)控制器以及電壓轉(zhuǎn)換器、超低功耗模擬前端(AFE)、LDO、超聲波傳感器等,將在未來市場中發(fā)揮越來越重要的價值。
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原文標(biāo)題:線控技術(shù)驅(qū)動汽車智能化躍遷,安森美全鏈路技術(shù)護航
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