soc设计的混合动力车

混合动力汽车销量增长,受全球关注降低汽车尾气排放,对更好的经济消费需求。这引发了热潮半导体公司提供这些车辆的关键部件,因为他们更依赖电子产品比普通汽油的车辆。

但是转换并不像听起来那么简单。混合动力汽车有独特的需求和问题,和供应商在整个汽车生态系统正忙于处理它们。当他们需要更多的soc, soc需要做更多限制环境中更加复杂的任务。

首先,权力是一个关键的描述之间的混合动力和传统内燃机。

“整个动力系统和电动汽车可用功率使内燃机的设计大大不同,”亚当·谢尔说,汽车安全系统产品管理组主管验证组(SVG)节奏。“在力量训练,我们可能有一个分布式电机系统在每个轮子没有传播。这些ASIL-D (D)汽车安全完整性水平组件运行在网络环境中,因此,功能验证任务本质上必须从个体ICs规模这个复杂的子系统。此外,在电动汽车,电力消耗的电子直接影响练习场今天仍然是一个关键指标,技术汽车内燃机。”

因此,电子产品供应商遇到功耗严格要求,从而转化为需要增加需求跟踪和严格验证新系统出发。

据理查德纽约,嵌入式的副总裁手臂,传统的电力火车段是最谨慎的行业之一,因为量高,因此他们不热衷于冒险。“当你在一个大容量的市场,你不想承担风险,除非你不得不。市场到目前为止还没有发生了翻天覆地的变化。这是一个常数,稳定的变化。这意味着他们不太可能寻找新的解决方案。传统力量训练直到现在已经相当稳定,而且直到最近没有足够的变化迫使他们寻求其他解决方案。但这种情况正在改变。”

功能安全需求的传统力量训练的世界,和电动马达世界,有很大的不同,他说。“我不会说很容易使传统动力总成控制器安全,但通常用汽油或柴油发动机如果你发现缺点是相对容易切断燃料供应系统固有的,相当安全。当你这样做时,传统的发动机不会锁门。他们不倾向于表现不好。和切断燃料供应是一个相对简单的事情。你只是关闭燃料泵。这是这些系统容易实现正确的安全水平。在电力领域,它是更加困难,因为,首先,有大的电池。当前和火灾风险的的数量大得多。电动马达,如果你停止控制得当,不会倾向于附近的表现一样好汽油或柴油发动机关闭。 If you short circuit some of the things in the drive electronics, these things can really misbehave. As such, the functional safety requirements are quite a bit higher for these engine controllers, for the motor controllers than they are in a gasoline engine.”

在混合动力汽车的设计的另一个挑战是权力从不同来源的混合。“只要你再混合这些系统,混合动力的系统是相当关键的组件和混合一些更高的安全要求,这使得系统作为一个整体,很多更复杂,“纽约继续。“你想要一个两比特之间的权力的平稳过渡。一些混合动力车实际上不是一个混合。他们是完全电动的,这里有一个小引擎在后台完成电池。大多数混合动力车,不过,有两个电源被混合在一起传输系统给一个好光滑的权力在整个范围。如果你误会,混合有错,你可以有一个灾难性的问题。”

从部门的角度来看,这意味着SoC提供者就得到多少支持功能的安全,他说。“如果我们是与传统的动力系统进行交互SoC供应商,他们的要求是更容易管理。他们喜欢的功能安全支持我们给他们,但他们不给我们非常高水平的需求,因为它是更容易管理安全的系统。混合动力车改变谈话。他们更担心我们提供的文档,我们做了多少测试在我们的流程,比传统的世界。”

车辆系统的复杂性在增加
所有的新混合动力车的要求除了现有的传统汽车与内燃机的要求,这使得系统级更复杂的挑战。

“如果你考虑传统内燃机汽车,电子开始爬进这些车,“米克说Tegethoff, AMS产品营销主管导师图形。“首先你看到电子定时控制,控制火花塞的火花。然后你有电脑帮助燃油喷射,自动门锁,ABS刹车、牵引力控制系统。但即使是在传统的汽车空间,仍然存在很多挑战。我们发现在这个类别是他们构建ICs,一方面必须与控制器通信在5 v的世界里,和其他的,它实际上驱动机械制动系统的组装。这些都是非常复杂的设计。”

然后是混合动力车。使车辆混合动力的是除了内燃机使轮子转动,将会有一个电动马达。

“当你有一个交流电动机,它是一个完全不同的游戏,”他说。“你需要以某种方式将能量从一个电池和反转,所以从交流电压的直流电压驱动电动机。有各种各样的要求,这是一套全新的规则的人。智能控制,恶劣的环境,能够使用半导体控制改变从一个直流电压存储在电池驱动电动机的东西——所有这些事情有一整套的新要求。你有不同的电池类型,必须占。镍金属氢化物电池需要包装安全。有DC-to-DC转换器、高压的到处都是。然后有极端的操作条件,电脑运行在5 v或更少,和巨大的电压电动机驱动程序。”的例子不胜枚举。

功能安全要求意义重大,指出Ahmed Eisawy Eldo产品线的产品营销经理在导师图形。”组件被解决在一个非常具体的情况。当你从机械系统,电气系统,安全隐患飞涨。你将如何确保电子将自动纠正工作吗?人后,[gettech id = " 31076 " t_name =“ISO 26262”]标准机械系统和移动电现在有更多的问题,通常的工具的信心。他们需要对每一个电气组件,不仅系统层次,以及他们如何能跟踪所有的数据和规范的所有要求的系统和组件的实际测试,他们可以应用,并追溯结果这些规格,”他说。

故障注入成为主要问题。在机械系统中,有标准类型的测试,但是在一个电力系统故障必须注入看看会发生什么。假定场景变得至关重要。

“一般而言,在这类系统中,你看到更多担忧IC包装,因为你有更多的电子在严酷的环境下,“Eisawy说。“有热可靠性。发动机工作时间因为它不会取代每四或五年,所以他们必须跟踪所有这些电子产品必须工作10年甚至20年。有更多的要求所使用的材料。我们使用常规硅或搬到碳化硅、氮化镓?所以新材料正在考虑。”

最后,有更多的担忧与DC-to-DC离散产品,因为,DC-to-AC转换器,都有大量的电力设备。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)变得越来越大量利用,还有更多的人比传统引擎。在上下文中,而且它们中的大多数都被认为是热需求。

全面的挑战
虽然功能安全是一个主要的焦点,斯文Natus,美洲汽车业务单位主管柏树半导体指出,这是有限的就不能比较传统的力量训练和电动汽车因为ISO 26262标准在所有应用领域变得越来越重要。“当然这是由功能安全关键设备如制动或steering-by-wire系统,当然运动控制时电引擎,但即使是在仪器集群、司机信息或机身设备,我们看到越来越多的。”

另一个需要解决的问题是如何处理车辆系统中的无线更新,Natus说,因为汽车制造商整个行业目前正在研究这种方法保持技术。特斯拉对这种方法设置栏,竞技比赛中,一些技术障碍。

“我们看到,特斯拉所做的相当成功,”他说。“特斯拉必须依赖无线更新解决与软件相关的问题在他们的汽车,因为他们没有一个巨大的加油站网络。他们最近还部署新功能。软件更新,有一个自动驾驶功能,提供了模型的主人,那就是,当然,神奇的东西。你进入你的车第二天早上,突然有自动驾驶仪。从市场营销的角度来看,这是一个伟大的政变。”

因此,美国三大汽车制造商-通用汽车(General Motors),福特和克莱斯勒实现这项技术非常感兴趣,Natus说。”其中一个就是把今天。然而,有半导体行业面临的主要挑战。你不想有你的车在任何时候操作,考虑到(无线更新)涉及几百兆字节的数据,以及多个ecu因为分布式功能的车辆,这个过程比更新更复杂的智能手机上的应用程序,例如。此外,还有的带宽分配问题车辆通过现有网络中的数据可以,带宽是非常有限的。需要时间提供更新数据到所有不同的节点,可以肯定的是,没有人想要的情况他们的车辆,但急需更新不能被打扰。”

因此,oem厂商想要一个背景更新,用户不承认,在某种程度上,司机可以切换到新版本。在这种情况下,每一个ECU必须同时携带两个软件版本。虽然一些虚拟化,用于小型ecu两个独立的flash宏在才能执行软件的一个内部flash,而更新。这些需要独立工作。但今天的技术不允许因为大多数市场上的微控制器有一个flash宏,它允许一个或另一个。

这种情况今天阻止oem厂商实现无线更新解决方案。柏树,然而,有一个解决方案,可以解决这个问题。虽然不是目前正在设计,利用Natus说的oem厂商正在接近。

结论
鉴于传统内燃机和混合动力车,差异的技术和监管方面的挑战是给上升到一个新的思维方式的设计。今天的许多问题正在拟定之中。解决方案将推出一段时间后,因为在汽车行业设计周期可以只要5年。但在一天结束的时候,这都是有利于长寿的半导体行业而言建立制造节点,它创造了很多有趣的工程团队来解决问题。