電子產(chǎn)品是?汽車?行業(yè)的核心，電動(dòng)汽車 (EV) 將越來(lái)越重要。微電子技術(shù)，特別是大功率電子技術(shù)的巨大發(fā)展，導(dǎo)致信息娛樂(lè)、照明和傳感器應(yīng)用顯著增加，這些應(yīng)用需要穩(wěn)健可靠的設(shè)計(jì)。分析師估計(jì)營(yíng)業(yè)額超過(guò) 800 億美元，未來(lái)幾年將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。該行業(yè)正在通過(guò)開發(fā)和發(fā)展限制事故的技術(shù)（例如，通過(guò)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)和駕駛員健康狀況）為道路安全做出積極貢獻(xiàn)。

從智能電網(wǎng)開始，智能（智能）技術(shù)的出現(xiàn)引起了人們對(duì) GPS 和整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的興趣，以支持車輛接收和傳輸高速數(shù)據(jù)。三個(gè)主要因素使汽車對(duì)技術(shù)具有吸引力：自動(dòng)駕駛、電動(dòng)汽車和消費(fèi)者對(duì)信息娛樂(lè)服務(wù)的強(qiáng)烈需求。無(wú)人駕駛汽車代表了不久的將來(lái)的挑戰(zhàn)。遠(yuǎn)程干預(yù)已編程的電子系統(tǒng)、減少道路事故數(shù)量并因此避免危險(xiǎn)情況的可能性是成功克服這一挑戰(zhàn)的一個(gè)原因。

讓我們看看電子是如何取代機(jī)械的。

MEMS技術(shù)

雖然典型應(yīng)用是安全氣囊和高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)，但傳感器的普及，例如基于微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 的陀螺儀和加速度計(jì)，允許一系列控制解決方案提供更高的效率。MEMS 技術(shù)使用微制造技術(shù)將微電子學(xué)的能力與微傳感器的機(jī)械特性相結(jié)合。這些方法的優(yōu)點(diǎn)包括高效率、小尺寸和低成本?；?MEMS 的電子安全系統(tǒng)可以確保符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)，并使設(shè)計(jì)人員能夠更有效地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。汽車行業(yè)對(duì)安全和安保的需求不斷增長(zhǎng)是該市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。?微機(jī)電系統(tǒng)?加速度計(jì)測(cè)量一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)正交軸上的加速度，用于識(shí)別相對(duì)于重力加速度的傾斜或方向，以及測(cè)量振動(dòng)和沖擊。加速度計(jì)基于硅半導(dǎo)體。測(cè)量的物理原理基本上由熱或電容方法組成。電容方法可能更適合某些應(yīng)用，例如碰撞檢測(cè)和安全氣囊激活。另一方面，基于密封腔內(nèi)加熱的氣體分子對(duì)流原理的熱方法更適用于電子穩(wěn)定控制（ESC）。電容式器件利用壓電效應(yīng)或晶體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和加速力，將機(jī)械應(yīng)力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

另一方面，MEMS 陀螺儀提供了一種測(cè)量角速度（或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）的簡(jiǎn)便方法，并且是運(yùn)動(dòng)控制的流行選擇。它們還用于大多數(shù)智能手機(jī)的消費(fèi)領(lǐng)域。主動(dòng)懸架采用四個(gè)傳感器與加速度計(jì)和陀螺儀相結(jié)合，以確保車輛的穩(wěn)定和規(guī)律的動(dòng)態(tài)行為。大多數(shù)陀螺儀基于具有兩個(gè)質(zhì)量的音叉配置，在相反方向上連續(xù)振蕩。當(dāng)施加角力時(shí)，每個(gè)質(zhì)量塊上的科里奧利力作用于相反方向，從而產(chǎn)生與角速度成比例的容量變化，然后將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。至于噪音，我們有一個(gè)內(nèi)在噪音，代表靜態(tài)慣性狀態(tài)，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)，振動(dòng)，

因此，加速度計(jì)的汽車應(yīng)用主要包括安全氣囊和主動(dòng)懸架，而陀螺儀則用于ESC系統(tǒng)和GPS導(dǎo)航系統(tǒng)。陀螺儀可用于汽車中，以激活 ESC 制動(dòng)系統(tǒng)以防止事故發(fā)生，或在發(fā)生傾斜狀況或正面碰撞時(shí)激活安全氣囊。隨著納米機(jī)電系統(tǒng)的出現(xiàn)，一個(gè)新的 MEMS 市場(chǎng)正在興起。由于它們的靈敏度，這些納米尺寸的設(shè)備可以提供非常小的傳感器，在原子水平上檢測(cè)應(yīng)力和振動(dòng)。

電磁兼容

汽車行業(yè)的快速發(fā)展以及自動(dòng)駕駛汽車和 ADAS 系統(tǒng)的趨勢(shì)繼續(xù)推動(dòng)汽車行業(yè)對(duì)更復(fù)雜的電磁兼容性 (EMC) 設(shè)計(jì)和測(cè)試場(chǎng)景的需求。車輛平臺(tái)變得越來(lái)越復(fù)雜，其中的電子設(shè)備需要可靠運(yùn)行而不影響安全或通信基礎(chǔ)設(shè)施。汽車行業(yè)及其制造商旨在滿足各種 EMC 要求。例如，有兩個(gè)要求必須確保電子設(shè)備不會(huì)發(fā)出電磁干擾或過(guò)大的噪聲，并且不受其他電磁源發(fā)出的噪聲的影響。

應(yīng)用于汽車行業(yè)的新無(wú)線通信范例需要高性能電子系統(tǒng)，這些系統(tǒng)需要以高數(shù)據(jù)速率運(yùn)行，因此也需要以高頻率運(yùn)行，具體取決于運(yùn)行環(huán)境。這些新子系統(tǒng)中的每一個(gè)都必須符合 EMC 標(biāo)準(zhǔn)。此外，信號(hào)完整性以及傳輸和處理的數(shù)據(jù)模式是關(guān)鍵方面。電子設(shè)備的小型化是必須的，因此，制造公差不能再被忽視。標(biāo)稱設(shè)計(jì)參數(shù)的變化會(huì)導(dǎo)致對(duì) EMC 和信號(hào)完整性產(chǎn)生負(fù)面影響的不穩(wěn)定行為。汽車系統(tǒng)在汽車周圍安裝了多個(gè)無(wú)線電接收器。IEC 委員會(huì)制定了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)來(lái)保護(hù)它們。這種電磁噪聲的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)被制定為 CISPR 25。CISPR 25 是一個(gè)包含多種測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試區(qū)域的電磁噪聲電平應(yīng)至少比被測(cè)最低電平低 6 dB。另一個(gè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是 ISO 11452-4 大電流注入，它檢查組件是否受到窄帶電磁場(chǎng)的不利影響。測(cè)試是通過(guò)使用電流探頭直接在布線中注入噪聲來(lái)執(zhí)行的。CISPR 25 包含在 150 kHz 至 1,000 MHz 頻率范圍內(nèi)測(cè)量無(wú)線電干擾的限制和程序。該標(biāo)準(zhǔn)適用于任何用于車輛、拖車和各種設(shè)備的電子/電氣組件。測(cè)試區(qū)域的電磁噪聲電平應(yīng)至少比被測(cè)最低電平低 6 dB。另一個(gè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是 ISO 11452-4 大電流注入，它檢查組件是否受到窄帶電磁場(chǎng)的不利影響。測(cè)試是通過(guò)使用電流探頭直接在布線中注入噪聲來(lái)執(zhí)行的。CISPR 25 包含在 150 kHz 至 1,000 MHz 頻率范圍內(nèi)測(cè)量無(wú)線電干擾的限制和程序。該標(biāo)準(zhǔn)適用于任何用于車輛、拖車和各種設(shè)備的電子/電氣組件。測(cè)試區(qū)域的電磁噪聲電平應(yīng)至少比被測(cè)最低電平低 6 dB。另一個(gè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是 ISO 11452-4 大電流注入，它檢查組件是否受到窄帶電磁場(chǎng)的不利影響。測(cè)試是通過(guò)使用電流探頭直接在布線中注入噪聲來(lái)執(zhí)行的。CISPR 25 包含在 150 kHz 至 1,000 MHz 頻率范圍內(nèi)測(cè)量無(wú)線電干擾的限制和程序。該標(biāo)準(zhǔn)適用于任何用于車輛、拖車和各種設(shè)備的電子/電氣組件。測(cè)試是通過(guò)使用電流探頭直接在布線中注入噪聲來(lái)執(zhí)行的。CISPR 25 包含在 150 kHz 至 1,000 MHz 頻率范圍內(nèi)測(cè)量無(wú)線電干擾的限制和程序。該標(biāo)準(zhǔn)適用于任何用于車輛、拖車和各種設(shè)備的電子/電氣組件。測(cè)試是通過(guò)使用電流探頭直接在布線中注入噪聲來(lái)執(zhí)行的。CISPR 25 包含在 150 kHz 至 1,000 MHz 頻率范圍內(nèi)測(cè)量無(wú)線電干擾的限制和程序。該標(biāo)準(zhǔn)適用于任何用于車輛、拖車和各種設(shè)備的電子/電氣組件。

車內(nèi)噪音

汽車行業(yè)最重要的方面之一是吸熱發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的燃燒階段。由于這些電機(jī)已經(jīng)存在多年，工程師們一直致力于設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)處理低頻噪聲。我們將看到，對(duì)于電動(dòng)汽車，要管理的問(wèn)題恰恰相反：它們發(fā)出的噪音太低，出于安全原因，我們必須制造更多噪音。

節(jié)能技術(shù)有助于生產(chǎn)更環(huán)保的車輛，但并不總是提供噪音較小的客艙體驗(yàn)。通過(guò)減少氣缸數(shù)來(lái)配備更高效、更環(huán)保的發(fā)動(dòng)機(jī)，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪音的頻率。為降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪音，汽車工程師使用主動(dòng)聲學(xué)控制或主動(dòng)噪聲控制 (ANC) 來(lái)生成由車內(nèi)揚(yáng)聲器再現(xiàn)的降噪信號(hào)。ANC 技術(shù)使用車輛的音頻系統(tǒng)來(lái)減少發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的有害噪音。主動(dòng)音頻聲音控制是一種信號(hào)處理方法，可降低聲音的有效幅度以提高信噪比，從而使不需要的噪音不易察覺。ANC 方法也稱為音頻降噪，它基于相干聲學(xué)，旨在使用車輛內(nèi)部的放大器和麥克風(fēng)以及數(shù)字信號(hào)處理來(lái)消除噪音，從而準(zhǔn)確地復(fù)制各種形式的原始聲場(chǎng)。在實(shí)踐中，聲音可以描述為由振幅和相位組成的壓力波。

降噪系統(tǒng)由一個(gè)音頻設(shè)備組成，該設(shè)備發(fā)出具有相同幅度但相移為 180°（反相，也稱為反相）的波。兩種波的復(fù)合過(guò)程基于稱為相消干涉的物理原理。ANC 是通過(guò)使用混合信號(hào)電路或數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)的，使用控制算法分析聲音波形并生成放大到換能器的反相波。這些系統(tǒng)嚴(yán)重依賴配備高性能標(biāo)準(zhǔn) CPU 和軟件基礎(chǔ)設(shè)施的集成片上系統(tǒng)。需要實(shí)時(shí)處理資源來(lái)快速實(shí)施和完成反饋控制循環(huán)，以使 ANC 解決方案正常工作。在具有三到六個(gè)麥克風(fēng)的典型汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，

LED照明

在汽車行業(yè)，發(fā)光二極管 (LED) 廣泛用于遠(yuǎn)光燈、制動(dòng)燈和位置燈以及側(cè)轉(zhuǎn)向燈和后轉(zhuǎn)向燈。在一個(gè) LED 驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目中，各種照明設(shè)備的亮度強(qiáng)度是不一樣的，而是取決于它們的具體功能。因此，LED 工作在不同的亮度級(jí)別；例如，制動(dòng)時(shí)的最大亮度和尾燈亮度的 10% 至 25%。LED 調(diào)光電路用于通過(guò)脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)技術(shù)來(lái)區(qū)分亮度級(jí)別，該技術(shù)調(diào)制施加到 LED 上的電流脈沖的寬度。然而，對(duì)于戶外照明應(yīng)用，需要為同一個(gè) LED 提供不同的亮度級(jí)別。例如，停車燈和側(cè)燈，或近光燈和遠(yuǎn)光燈，被定義為兩個(gè)亮度級(jí)別。在某些情況下，

照明控制系統(tǒng)的一個(gè)重要方面是管理由不同配置的集成電路 (IC) 驅(qū)動(dòng)器提供的電源，稱為降壓和升降壓。LED 易于控制，使其成為智能照明系統(tǒng)。

LED 解決方案需要恒定電流來(lái)產(chǎn)生均勻的亮度。電源的精度、電壓波動(dòng)和其他參數(shù)實(shí)際上是正確驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)最相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)。因此，必須仔細(xì)考慮車輛的電源紋波。此外，設(shè)計(jì)階段反映的其他要求包括溫度和濕度、電壓范圍、EMC 以及資格測(cè)試規(guī)定的可靠性要求。汽車應(yīng)用中的高可靠性表明驅(qū)動(dòng)器 IC 內(nèi)部有必要的保護(hù)電路，以防止過(guò)壓、欠壓、反極性、過(guò)流、短路和極端高溫或低溫。惡劣的汽車環(huán)境需要保護(hù)電路來(lái)防止發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。

手勢(shì)識(shí)別

手勢(shì)識(shí)別或手勢(shì)檢測(cè)是設(shè)備識(shí)別人體一系列運(yùn)動(dòng)以應(yīng)用某些控制功能的能力。這種電子技術(shù)基于在 2D 或 3D 場(chǎng)景中識(shí)別和掃描場(chǎng)景的相機(jī)的幫助，或者通過(guò)基于飛行時(shí)間技術(shù)的解決方案。后者包括向要分析的目標(biāo)發(fā)送紅外線，隨后反射由接收電子設(shè)備處理的信號(hào)。電子設(shè)備通過(guò)分析各種運(yùn)動(dòng)來(lái)創(chuàng)建一種地圖，并通過(guò)算法以正確的動(dòng)作做出響應(yīng)。其他解決方案采用超聲波信號(hào)，例如用于停車傳感器的超聲波信號(hào)。

目標(biāo)是掃描場(chǎng)景的整個(gè)圖像。所使用的相機(jī)由一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器傳感器組成（由一個(gè)像素矩陣組成，該矩陣收集來(lái)自同一感興趣區(qū)域的光）。視覺控制算法必須掃描圖像以分析手勢(shì)并進(jìn)行識(shí)別。傳感器的目的是解調(diào)反射光，測(cè)量每個(gè)像素的位置，這表示透射光和反射光之間的相關(guān)性。像素從場(chǎng)景的各個(gè)不同部分收集光線。通過(guò)重新組合信號(hào)，創(chuàng)建重建圖像。所有傳感器像素均由解調(diào)和調(diào)制輸入控制。像素解調(diào)與透射光信號(hào)的調(diào)制同步。

光子（在基質(zhì)上反射的光）轉(zhuǎn)化為量子過(guò)程的電子是由隨機(jī)函數(shù)調(diào)節(jié)的。特別是，光子產(chǎn)生率使用泊松分布。類似地，目標(biāo)反射的光子信號(hào)及其在像素內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)換成電子的過(guò)程也是具有泊松分布的量子過(guò)程。在這些情況下，并非所有撞擊像素的光都被轉(zhuǎn)換為電子。為了檢查系統(tǒng)的質(zhì)量，最好測(cè)量作為傳輸中使用的光波長(zhǎng)的函數(shù)的量子效率。

手勢(shì)識(shí)別技術(shù)也涉及眼睛。假設(shè)您想通過(guò)簡(jiǎn)單地將眼睛移到后視鏡來(lái)啟動(dòng)后雨刷，或者通過(guò)簡(jiǎn)單地將眼睛移到儀表板上來(lái)打開收音機(jī)。這些是控制算法應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)解碼的眾多示例和特征之一。一個(gè)關(guān)鍵功能是能夠監(jiān)測(cè)可能在駕駛時(shí)產(chǎn)生負(fù)面影響的心理-身體癥狀，例如疲勞?，F(xiàn)代眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)使用紅外 LED 作為光源和高分辨率相機(jī)來(lái)檢測(cè)反射光。

激光雷達(dá)

LiDAR背后的原理??非常簡(jiǎn)單，但構(gòu)建這種類型的系統(tǒng)并不一定簡(jiǎn)單。工程師用來(lái)計(jì)算距離的公式是：到物體的距離=（光速×飛行時(shí)間）÷2。激光雷達(dá)測(cè)量飛行時(shí)間，用于計(jì)算行進(jìn)距離。該系統(tǒng)基本上發(fā)送波長(zhǎng)從 830 nm 到 940 nm 的高頻光脈沖，并使用鏡子而不是天線來(lái)掃描激光。該光從傳感器反射回來(lái)，該傳感器解釋信號(hào)并通過(guò)測(cè)量其擴(kuò)散來(lái)計(jì)算光行進(jìn)的距離。通過(guò)這種方式，激光雷達(dá)系統(tǒng)允許自動(dòng)駕駛車輛檢測(cè)障礙物或其他車輛。

復(fù)雜的因素之一是發(fā)射的光可以在不同的方向上反射?？匆豢脴鋾r(shí)，一些光子會(huì)從樹枝反射，但其他光子會(huì)繼續(xù)穿過(guò)并從地面反射。有可能，甚至很可能，多次反射會(huì)產(chǎn)生光脈沖。本質(zhì)上，它與雷達(dá)技術(shù)非常相似。兩者都使用速度、角度和范圍等參數(shù)。當(dāng)然，雷達(dá)使用無(wú)線電波而不是光。硬件本質(zhì)上由一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器以及一組從掃描環(huán)境中識(shí)別大量數(shù)據(jù)的點(diǎn)組成。這將創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集可以通過(guò)軟件應(yīng)用程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以根據(jù)給定區(qū)域創(chuàng)建 3D 圖像。

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電動(dòng)汽車

全球推動(dòng)更可持續(xù)未來(lái)的核心是電動(dòng)汽車。

電動(dòng)汽車基本上使用電力來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。它們需要 DC/DC 轉(zhuǎn)換器（從一種直流電轉(zhuǎn)換為另一種始終連續(xù)但電壓不同的直流電），通常從高壓到 12 V，為低壓電子設(shè)備供電；DC/AC 牽引逆變器，用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)（通常為三相）并為車輪提供動(dòng)力；和 AC/DC 轉(zhuǎn)換器，用于在制動(dòng)能量回收期間以及從住宅或大功率（用于快速充電）充電站為車輛電池充電。汽車的制動(dòng)系統(tǒng)可以產(chǎn)生電能為電池充電。這稱為“再生制動(dòng)”，包括將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。

電動(dòng)汽車主要分為三種類型，根據(jù)使用電力作為能源的程度分類：電池電動(dòng)汽車（BEV）、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（PHEV）和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）。BEV 是帶有可充電電池但沒(méi)有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的全電動(dòng)汽車。BEV 使用大容量電池組在船上儲(chǔ)存電力。它們的電池電量用于操作電動(dòng)機(jī)和所有車載電子設(shè)備。BEV 不會(huì)產(chǎn)生傳統(tǒng)汽油車造成的有害排放物和危害。電動(dòng)汽車充電器根據(jù)它們?yōu)殡妱?dòng)汽車電池充電的速度進(jìn)行分類。PHEV 可以通過(guò)再生制動(dòng)和通過(guò)“連接”到外部電源為電池充電。

電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車的設(shè)計(jì)人員推動(dòng)提高能量轉(zhuǎn)換效率，正朝著在熱管理和降低損耗方面高度可靠的設(shè)備發(fā)展。設(shè)計(jì)參數(shù)不同，涉及功率水平、轉(zhuǎn)換效率、車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的工作溫度、散熱的難易程度以及系統(tǒng)封裝。電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)中性能的關(guān)鍵是電池和推進(jìn)系統(tǒng)。另一個(gè)需要考慮的方面是電動(dòng)汽車的自主性，或者說(shuō)它可以在充滿電的情況下行駛的距離。電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車的普及催生了新的集成解決方案，使電池管理更加可靠。

最流行的鋰離子 (Li-ion) 電池現(xiàn)在需要特別注意，因?yàn)槊總€(gè)電池的特性都不同。因此，必須單獨(dú)處理每個(gè)電池，以完全避免放電。顯然，大多數(shù)制造商認(rèn)為在運(yùn)行過(guò)程中斷電是非常危險(xiǎn)和不可接受的。出于這個(gè)原因，他們?cè)噲D實(shí)現(xiàn)極低的故障率。鋰離子電池在需要長(zhǎng)期可靠運(yùn)行時(shí)需要特別注意。電池電子設(shè)備必須能夠?qū)?lái)自電池組中每個(gè)電池的信息傳送到中心點(diǎn)進(jìn)行處理。此外，電池管理電子設(shè)備必須最大限度地提高續(xù)航里程、持續(xù)時(shí)間、安全性和可靠性，同時(shí)最大限度地降低成本、尺寸和重量。

所有電動(dòng)或混合動(dòng)力車輛在減速期間都使用再生制動(dòng)為電池充電。此外，太陽(yáng)能電池可用于恢復(fù)最大電池電量或補(bǔ)償汽車中的靜態(tài)電流。除了?太陽(yáng)能之外，其他可用的來(lái)源是熱能和使用機(jī)械動(dòng)能的壓電效應(yīng)。車輛的某些部分變得非常熱，溫差可用于儲(chǔ)存能量和為電池充電（熱能收集）。在這種情況下，SmartMesh 等網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)解決方案可以消除與連接器、電纜和各種組件相關(guān)的任何維護(hù)。它還允許實(shí)現(xiàn)附加功能，同時(shí)提供一些可擴(kuò)展性。

汽車行業(yè)使用的能量收集包括從外部來(lái)源獲取能量并將其轉(zhuǎn)換為電流以為任何設(shè)備供電。由于振動(dòng)能量總是以不同的幅度存在，因此動(dòng)能的收集是在發(fā)動(dòng)機(jī)艙中收集能量的一種通用方式。使用幾種轉(zhuǎn)換原理和適當(dāng)?shù)奈㈦娮酉到y(tǒng)，這種能量可以有效地轉(zhuǎn)換為電流。然而，能量收集的性能在很大程度上取決于其適應(yīng)環(huán)境源的能力。超低功耗微控制器開發(fā)的最新進(jìn)展導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行所需的功率方面提供了前所未有的集成水平。從熱、光、聲、

我們已經(jīng)看到，電池是任何?電動(dòng)汽車的核心. 電動(dòng)汽車中電池的采用使電子設(shè)計(jì)朝著新一代的充電監(jiān)控設(shè)備方向發(fā)展。鋰離子電池有兩個(gè)重要的設(shè)計(jì)問(wèn)題：一個(gè)是針對(duì)材料的化學(xué)性質(zhì)，另一個(gè)是電子性質(zhì)的（過(guò)載時(shí)會(huì)導(dǎo)致永久性損壞和相對(duì)過(guò)熱）。因此，擁有 BMS 來(lái)提供保護(hù)和電源控制非常重要。監(jiān)控系統(tǒng)本質(zhì)上代表了電池組的“大腦”：它測(cè)量和報(bào)告對(duì)電池運(yùn)行至關(guān)重要的信息，并在各種運(yùn)行條件下保護(hù)其免受損壞。BMS 是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵因素。無(wú)線連接的添加使其非常有吸引力，但需要很多關(guān)注。該技術(shù)旨在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性，不僅因?yàn)樗瞬季€，而且在制造復(fù)雜性方面。它還允許您以模塊化和可擴(kuò)展的方式設(shè)計(jì)電池組，這樣當(dāng)您切換到第二次生命時(shí)，您可以使用這些電池組并將它們定制為特定的應(yīng)用程序，然后以適合其第二次生命的方式重新配置它們。除了重量和靈活性方面的優(yōu)勢(shì)外，wBMS 還允許采用不同的方式設(shè)計(jì)電池組。通過(guò)電池和電池模塊級(jí)別的持續(xù)健康計(jì)算獲取的數(shù)據(jù)可用于在電池組進(jìn)入第二個(gè)生命階段時(shí)更準(zhǔn)確地確定電池組的剩余價(jià)值。您可以使用這些包并將它們定制為特定的應(yīng)用程序，然后以適合其第二次生命的方式重新配置它們。除了重量和靈活性方面的優(yōu)勢(shì)外，wBMS 還允許采用不同的方式設(shè)計(jì)電池組。通過(guò)電池和電池模塊級(jí)別的持續(xù)健康計(jì)算獲取的數(shù)據(jù)可用于在電池組進(jìn)入第二個(gè)生命階段時(shí)更準(zhǔn)確地確定電池組的剩余價(jià)值。您可以使用這些包并將它們定制為特定的應(yīng)用程序，然后以適合其第二次生命的方式重新配置它們。除了重量和靈活性方面的優(yōu)勢(shì)外，wBMS 還允許采用不同的方式設(shè)計(jì)電池組。通過(guò)電池和電池模塊級(jí)別的持續(xù)健康計(jì)算獲取的數(shù)據(jù)可用于在電池組進(jìn)入第二個(gè)生命階段時(shí)更準(zhǔn)確地確定電池組的剩余價(jià)值。

除了將電荷累積計(jì)算為性能參數(shù)外，監(jiān)控還保證了較長(zhǎng)的電池壽命，并避免了可能損壞電池和電動(dòng)汽車本身的情況。BMS 管理整個(gè)鋰電池陣列（單個(gè)電池或整個(gè)電池組），確定安全操作區(qū)域或電池組保證最佳技術(shù)和能源性能的安全區(qū)域。BMS 基本上是一個(gè)電子系統(tǒng)，用于完全控制車載高壓管理和電荷平衡的所有診斷和安全功能。wBMS 在單個(gè)芯片上包含用于電源、電池管理、RF 通信和模塊級(jí)安全功能的所有基本硬件和軟件部件。

電動(dòng)汽車正變得越來(lái)越流行，它們?cè)谫|(zhì)量、功能簡(jiǎn)單性以及最重要的能源效率方面具有環(huán)保特性。功能驅(qū)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)提供，與內(nèi)燃機(jī) (ICE) 相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。在能源效率方面，內(nèi)燃機(jī)汽車和電動(dòng)汽車的比較具有象征意義：內(nèi)燃機(jī)汽車的能源效率為 16%，而電動(dòng)汽車的能源效率為 85%。與基于燃燒的推進(jìn)相比，推進(jìn)的電力特性有一個(gè)優(yōu)勢(shì)：能量再生。電力提供了很大的靈活性，包括使用各種形式的能量收集，幫助為電池充電，從而延長(zhǎng)車輛本身的運(yùn)行時(shí)間。

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電動(dòng)汽車的續(xù)航里程直接反映了其發(fā)動(dòng)機(jī)和能源管理系統(tǒng)的效率。此外，必要的基礎(chǔ)設(shè)施，例如現(xiàn)在達(dá)到數(shù)百千瓦功率的強(qiáng)大快速充電系統(tǒng)，也需要嚴(yán)格遵守預(yù)先設(shè)定的尺寸和效率限制。由于其特定的物理特性，碳化硅 (SiC) 代表了對(duì)這些新市場(chǎng)需求的有效響應(yīng)。所有快速充電系統(tǒng)都需要建立具有緊湊高效設(shè)計(jì)的充電站，而當(dāng)前的 SiC 功率模塊允許創(chuàng)建具有所需功率密度和效率的系統(tǒng)。高硬度 SiC 襯底的較高擊穿電壓允許使用更薄的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，以達(dá)到硅外延層厚度的十分之一。電池的趨勢(shì)是增加其容量，而此功能與更短的充電時(shí)間相關(guān)。

一個(gè)非常有趣的領(lǐng)域涉及使用位于車庫(kù)或公共停車場(chǎng)的充電站對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行無(wú)線充電。充電點(diǎn)不一定要與車下的接收器精確對(duì)齊（就像智能手機(jī)一樣）。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們將嘗試開發(fā)一個(gè)允許在公共道路上集成長(zhǎng)載重板的版本，?以便即使在移動(dòng)中也能裝載 EV/HEV 車輛，但這將取決于在國(guó)家和地方行政層面遇到的困難數(shù)量。無(wú)線充電技術(shù)不僅必須納入車輛本身，還必須納入車輛充電的家庭和城市基礎(chǔ)設(shè)施?；诖殴舱窦夹g(shù)的無(wú)線充電允許電動(dòng)汽車，無(wú)論類型或大小，通過(guò)將柔性線圈放置在源墊上，使用混凝土和瀝青等材料，自動(dòng)安全地充電。在無(wú)線充電中，電源中使用的線圈是分開纏繞的。通過(guò)發(fā)射器模塊中的線圈從精確定義的頻率（105 kHz 到 205 kHz 之間）產(chǎn)生磁場(chǎng)。接收器中的線圈產(chǎn)生為設(shè)備電池充電的電壓。

盡管它們比 ICE 更安靜，但假設(shè)電動(dòng)機(jī)完全安靜是錯(cuò)誤的。噪音來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部件，例如逆變器和 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。盡管與傳統(tǒng)電機(jī)相比，電動(dòng)機(jī)所面臨的挑戰(zhàn)較小，但仍需要付出更多努力來(lái)制定機(jī)械和隔音策略。同時(shí)，有規(guī)定和策略會(huì)在電動(dòng)汽車低速行駛時(shí)產(chǎn)生噪音，這對(duì)聽不見其通過(guò)的行人來(lái)說(shuō)是一種危險(xiǎn)。當(dāng)你第一次過(guò)馬路時(shí)，你首先使用的是你的耳朵。隨著所有車輛變得更安靜，外部噪音的缺乏對(duì)行人構(gòu)成危險(xiǎn)。在典型的城市速度下，風(fēng)噪聲仍然很小，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲大部分被道路和輪胎噪聲所掩蓋。

氫能汽車呢？

新一代汽車的普遍目標(biāo)是生產(chǎn)有害物質(zhì)更少、噪音更低的汽車。全世界都在試驗(yàn)電動(dòng)汽車。電動(dòng)汽車屬于電動(dòng)汽車領(lǐng)域，其缺點(diǎn)之一是充電時(shí)間長(zhǎng)。這是一個(gè)可以用氫氣解決的問(wèn)題。氫電池利用航天器到達(dá)地球軌道所使用的相同能量。但是氫能汽車是如何工作的呢？有哪些優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)？

氫能汽車將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。?氫?可以直接在 ICE 中燃燒，在這種情況下，我們有一輛帶有氫內(nèi)燃機(jī)的車輛，稱為 HICEV?；蛘咚梢杂脕?lái)在燃料電池中與氧氣發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生電力。這種類型的車輛被稱為燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV），近年來(lái)，F(xiàn)CEV引起了許多制造商的關(guān)注。FCEV 由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并有一個(gè)車載發(fā)電廠，可以生產(chǎn)和管理氫氣。氫動(dòng)力汽車對(duì)環(huán)境的影響很小，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)產(chǎn)生污染排放物（溫室氣體、細(xì)粉塵等），而只會(huì)產(chǎn)生水蒸氣。氫是宇宙中最豐富的化學(xué)元素，但不是自然形式。因此，它不完全是可再生資源，必須使用不同的系統(tǒng)生產(chǎn)。整體環(huán)境影響取決于用于生產(chǎn)它的能源。使用可再生資源將減少到最低限度。

氫氣可以通過(guò)兩種不同的生產(chǎn)工藝和技術(shù)生產(chǎn)：重整和電解。重整對(duì)環(huán)境的影響更大，因?yàn)樗婕霸偷拈_采、運(yùn)輸和精煉。電解是通過(guò)電引起的化學(xué)反應(yīng)將水分子分解成單獨(dú)的氫和氧原子的過(guò)程。該生產(chǎn)過(guò)程不排放污染氣體，但需要大量能源。電解過(guò)程由低壓電流組成，該電流流過(guò)水以釋放氣態(tài)的氧氣和氫氣。

氫與電池驅(qū)動(dòng)的汽車一起為未來(lái)的可持續(xù)移動(dòng)做出了重要貢獻(xiàn)。FCEV 可能代表零排放技術(shù)，但我們?nèi)匀恍枰ㄟ^(guò)可再生解決方案來(lái)提高氫氣產(chǎn)量。降低運(yùn)輸和配送的基礎(chǔ)設(shè)施成本至關(guān)重要。充電基礎(chǔ)設(shè)施也是如此。目標(biāo)是減少對(duì)充電的環(huán)境影響。

　　審核編輯：湯梓紅