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半导体技术汽车电动化进程背后的「加速剂」

2019-01-23 17:17编辑:admin人气:


  通过领先、安全的半导体技术助力,2018 年汽车行业的「网红」——电动汽车在 2019 年又可以朝前迈进一大步。

  2018 年全球主要国家新能源汽车销售超过 200 万辆,中国销量达 125.6 万辆。截止 2018 年底,全球新能源汽车累积销量突破 550 万辆,中国市场占比超过 53%,已然成为推进新能源汽车的「主场」。这是全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢近日在中国电动汽车百人会论坛上分享的一组数据。

  作为全球汽车产业转型升级的标志,新能源汽车颠覆传统燃油车,将电动化、智能化、网联化叠加融合已成大势。在出席了本届论坛的 ADI 汽车电气化总经理 Vincent Troy 看来,通过领先、安全的半导体技术助力,2018 年汽车行业的「网红」——电动汽车在 2019 年又可以朝前迈进一大步。

  汽车全面电动化已经成为全行业的共识。当前,新能源汽车产销量两旺的局面有力推动了新能源生态的蓬勃发展,中国新能源汽车正在进入面向高质量发展的 2.0 时代。电动化和智能化双轮驱动使新能源汽车不仅在技术上更具纵深,也让其更贴合全新时代的消费者需求,从而可以借助消费市场的巨大爆发力,更快、更有效率地开展全面电动化。

  因此,现阶段政府和企业关注的电池续航里程、充电桩等只是整个过程的一个序幕。Vincent 认为,自动驾驶、驾驶舱内电子和信息娱乐系统、车辆电气化是三大不可忽略的重要颠覆性趋势。电动车的技术进步应该双线作战:一条战线是电池、电机、电控,以保障汽车的基本功能;另一条战线则是未来竞争聚焦的信息化、网联化、智能化,最终实现无人驾驶。因此,也有不少业内人士认为,新能源汽车作为信息化,智能化,网联化最合适的载体,在系统设计上,则需要将重心更多放在芯片、算法等这些最基础的共性的关键技术。

  作为电动汽车最重要的核心动力,中国科学院院士欧阳明高在论坛上提到,目前日本、美国和欧洲正在全力研发新一代固态电池,具有成为动力电池主流技术的潜质和前景。而自 2008 年锂离子动力电池应用于电动汽车到今天已经超过 10 年,实际装车产品的能量密度提高了 2.5 倍,实现了动力电池领域百年来革命性的突破。

  一般而言,锂电池动力系统需要具备以下功能特性:监测功能;在苛刻的环境下能够保持良好的性能;提供可靠、安全的电量管理。ADI 从 2007 年发布第一款铅酸电池管理 IC,就在这个领域占据了全球领导地位,同时也跟随电动汽车的趋势向锂电池管理系统大步迈进。据 Vincent 介绍,ADI 锂电池监控 IC 产品目前已经发展到第五代,安全性、精度和性能处于业界领先地位,例如在关键的监测功能上 ADI 借助独特的掩埋式齐纳基准电压源和噪声滤波模拟与数字转换器,可以实现 1 毫伏的电压测量精度,对于提升续航里程这个关键指标非常重要。卓越的性能,也使得 ADI 前不久获得全球领先的新能源解决方案提供商宁德时代授予的优秀方案奖。

  如何对锂电池动力系统的监测管理信息进行高效连接也非常关键。Vincent 指出 ADI 全新的无线电池管理技术能将这些信号采用射频的无线连接方法,借助 SmartMesh 无线网格网络产品在 BMS 上进行整合。ADI 曾将高精度电池组监视器及无线网格网络在 BMW i3 车型上进行了整合,推出了取代电池组和电池管理系统之间有线连接的全球首个无线 BMS 概念车,解决了电动汽车中连接线长期存在的可靠性问题,并简化了 BMS 设计和制造。

  电动汽车与传统燃油车一样都有驱动装置,电机驱动系统的性能实际上决定了整车的性能,包括驾乘性能、动力性能以及它的续驶里程等等。因此,不少业内专家认为,下一代电驱动产品特征应该是以集成化、模块化、定制化、新材料和新工艺的应用达到整车对电机驱动系统高效、高功率密度、高可靠和低成本的要求,电机系统则要在器件、模块,包括电磁兼容、功能安全、健康管理、下一代宽禁带半导体技术等方面来进行攻关。

  以 ADI 高压电源 IC 芯片为例,面对恶劣的工作环境,ADI 通过取代光学器件与分立元器件来减小尺寸、减轻重量,以降低系统成本,同时还建造了专门的制造厂,在标准硅晶圆上制作高性能的金线圈,贴装电子元器件时针对系统进行优化,最大限度地提高系统效率。据 Vincent 透露,这是利用 ADI 高压隔离技术实现的,其特性非常适合于下一代碳化硅和氮化镓的驱动,而该技术中很大一部分工程设计都来自于 ADI 中国研发团队。实际上,以碳化硅为代表的新一代高频、高效电力电子将会被普遍使用,这也会推动高速电机向小型、高效、低成本的方向发展。

  而在电机控制领域,针对自动驾驶线控方案,ADI 与国际领先的磁阻供应商合作,将自身擅长的信号调理、接口等模拟器件技术与磁阻传感器相结合,推出了业界领先、高性价比、安全性更优的用于检测速度、角度和位置的磁阻方案 (xMR),可用于线控刹车、线控方向盘等高精度线控马达驱动系统。据 Vincent 透露,ADI 的 xMR 检测技术作为用于精密电机控制的线控转向和线控制动系统的核心,ADI 正在把它设计得更加适应未来的系统以支持 L4、L5 级自动驾驶。

  此外,Vincent 还在演讲中提到几项关键技术:在智能座舱领域,ADI 音频总线B 技术支持主动降噪 ANC、车内通话 ICC 以及回声消除和降噪 ECNR 等高级音频算法,同时显著减轻传统电缆线束的重量从而增加电池续航里程;最高性能的大灯驱动器可以将白炽灯替换为更加优质、更高功效比的 LED 技术;ADI 的电流控制器技术也可以为所有的测量系统提高效率、减轻重量提高里程。

  事实上,除了布局新能源汽车,ADI 通过在 LiDAR 激光雷达、24GHz 和 76GHz~81GHz 微波雷达以及 IMU(惯性导航单元)等领域的成熟技术,用完整的汽车电子系统解决方案成功布局未来的智能驾驶时代。这些关键技术上的完美布局促成了 ADI 与百度在 2018 年宣布建立合作关系,利用各自在自动驾驶领域的从传感器融合、算法平台及生态系统布局等方面的优势互补,以增强双方的核心市场与行业竞争力,共同拓展相关市场并推动实现信息与工业化的高度融合。

  ADI 与百度的合作是与中国本土企业广泛合作的一个缩影。汽车电子作为 ADI 的核心业务,而中国作为全球最大的汽车市场,ADI 对中国汽车制造行业的支持一直很给力,从最近连续宣布几起重大合作成果可见一斑:与国内汽车零配件龙头企业华域汽车技术中心合作为全球首款量产智能汽车荣威 MARVEL X 提供关键的 24 GHz 毫米波雷达;与 Momenta 联合宣布达成战略合作,ADI 的惯导单元已应用于 Momenta L3 级别面向高速公路的自动驾驶解决方案以及 L4 级别面向城市道路的自动驾驶解决方案。「ADI 汽车电子在全球和中国的市场都得到了迅速的发展,与本土汽车相关企业合作的层次和维度也双双增加。ADI 希望与更多的本地客户结为合作伙伴,并将持续扩大本地的汽车电子服务团队,为客户提供更快速更专业的支持。」Vincent 总结道。

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(来源:未知)

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