电动汽车的速度

电动汽车在汽车电子创新引领。公司投资和接受的挑战EVs略好于没有它们那么敏捷,less-open-minded工程军团。

半导体和嵌入式计算机控制仪表板,镜子,席位,多年来加热和冷却。但在电动汽车、工程团队开始处理任务,很多只有经验有限,在最好的情况下,包括电池组系统管理,感应电动机的设计,和一个完整的和总反思的电线和电缆连接的所有车辆的系统,从制动到雷达系统碰撞检测和预防。

电动汽车电池子系统单独周围的工程挑战是巨大的。说:“他们就像人类医学院毕业Sinha,汽车机械分析部门经理(疯狂)导师,西门子业务。“他们不会太热或太冷。他们需要热管理非常小心。”

这里的关键是能够应用来自多个领域的知识,从electricial工程的物理降温的化学,成千上万的锂离子电池。

“这是一个真正的多学科的任务,”Sinha说。“你是看电池产生的热量,这是由锂离子电池化学和设计工作周期的函数和时间。散热是依赖于细胞设计和冷却剂循环配置。最重要的是,权力画支持冷却液流,特别是在纯电动汽车(相对于混合动力)来自电池本身,所以你必须画的电池能量最小化。”

工程师考虑电池组的总量及其汽车架构中的位置。他们必须工作在一个非常紧密的信封,依然会产生一个有效的设计。热管理的任务是足够足够强硬要求液体冷却剂,空气冷却,单独添加组件,这又增加了复杂性和成本。做错了,这可能会导致火灾。

“在电动车电池组由数百成千上万的细胞,你必须确保优雅的失败,”Sinha说。“这意味着在一个事件的一些细胞开始过热,温度急剧上升,一个(或一些细胞)是不允许传播到其他细胞。这方面的热管理不仅包括冷却液流,但也母线设计,热量从一些局部的细胞可以消散不允许它传播到其他细胞。“你也建立在硬件和软件“高效电动机的冷却,逆变器和其他电力电子,这是很重要的,以确保足够的整个动力系统的效率和可靠性。”

工具和专业技能
这种工程等挑战外不存在公司五年前特斯拉。弗朗茨Maidl,主任奥腾的任务业务单位,自1984年以来一直在半导体行业工作。他说他没有见过的活动水平和投资在新汽车的硬件和软件,一些明显穿过利沃尼亚,密歇根州。,在底特律。

“每个人都there-brand新建筑,每一个公司你能想到的,挤满了工程师。这让我想起我第一次访问硅谷在80年代,”Maidl说。说,一级汽车制造商和汽车oem来硅谷在更大程度上比在80年代和90年代。

对于汽车电子,这在很大程度上是全新的技术。因此,它需要新方法、新工具,更多的责任,一个全新的水平的专业知识。

“会有短缺的电气工程师在汽车行业,到2022年,”保罗。准确地说,基于模型的系统推力地区领导人对通用汽车(General Motors)的研究和开发。“我们需要创建虚拟ecu和虚拟开发和优化框架来处理大量的约束。”

实际上,汽车制造商正在寻找同样的工具,芯片制造商已经使用在过去的几十年。“我们需要自动化配置的设计参数,准确地说。“我们需要线束设计模型来处理英里的电线。元总线的联合仿真,我们需要优化的框架,包括高保真模型和高保真的商业模式。”

的规模这个机会没有了工具公司,当然可以。所有主要的EDA厂商汽车units-Mentor、节奏、Synopsys对此和ANSYS。IP供应商,如手臂和想象力的技术。芯片制造商英特尔等也是如此,只是购买Mobileye, Xilinx, NXP、高通、英飞凌和英伟达,嵌入式FPGA Achronix等公司。事实上,汽车电子是芯片制造商援引的五大新市场的机会,随着人工智能、机器学习、云计算、虚拟/增强现实技术和物联网/ IIoT。所有的这些关系到汽车、。所有这些提供巨大的新的机会,因为所有这些市场开始刮伤或被改造新技术。

“现在无人驾驶ADAS的2级,“说,总裁兼首席执行官节奏。“你到5级必须未雨绸缪。你需要什么样的传感器?你需要什么样的软件?这是一个长的路要5级。”

这些变化影响半导体行业的方方面面。汽车只是一块。和每一个有自己的一套规则,半导体行业从未真正应对外面的防御和mil /航空。

“汽车行业存活大约60到70年之前,任何监管,”西蒙segar表示的首席执行官手臂。“直到60年代中期在美国有任何法律关于你可以开车在路上,你必须坚持安全标准。”

segar补充说,在某种程度上,这是一切照旧。但在其他方面,它是一个激进的转变。“复杂性不断增加和起来了,”他说。

,包括网络安全,这从来都不是一个问题在汽车行业的电子产品在汽车前。

“在未来,50%到75%的汽车将有无线功能,”克里斯·克拉克说主要战略行动安全工程师Synopsys对此的软件的完整性。“黑暗的一面是,介绍了漏洞,并没有办法限制所有漏洞。你有固件,操作系统应用程序和人机界面”。

电动汽车作为一个起点
又增加了一层复杂性在这些系统中,并没有比电动汽车这种复杂性更加突出。这些都是汽车发展的极端边缘,而变得明显从线束电池管理的进步。

“电动汽车电缆利用经常处理非常高的电压,所以你需要增加安全与类似的汽车燃气发动机,”保罗·约翰斯顿说技术客户经理指导综合电子系统分部。“在你当地的经销商的熟悉汽油/柴油车辆,虽然工程师有目标,确保布线成本和重量不超过目标,通常有一个权衡的选择由于最终用户对汽车的特性和生产成本的许多变化。并不是不寻常的汽车有超过120种不同的可安装缓冲利用在过去的10年。工程师调整内容,通常给出一些电路,存在但不习惯在许多汽车。如果这是说,四到六磅,汽车带着这种不必要的质量,直到永远。但在电动车/ PHEV,体重是诅咒。这是消除任何人事。”

特斯拉的设计伙伴基本上是相同的,排队竞购的公司利用大会卷底特律三大业务。这些公司有工程人才,它的工具,跨度从汽油到插电式混合动力电动汽车领域,约翰斯顿说。

其他选项
但即便如此,可能会改变。与所有新市场,所有选项都表。

“现在技术在汽车爆炸,”任务的Maidl说。“汽车人一般是集中远离分布式体系结构。汽车太贵的布线集中时。ecu,越来越多越来越复杂SoC的超级计算机,这意味着一个多核主控制器和一个奴隶,是一只手臂或基于mips SoC。控制器是网关进入电信,然后从那里进入动力传动系统。”

这种架构简化有回报的。

“你巩固司机信息,仪表板,以及娱乐单位为一个ECU,”安德鲁·帕特森说汽车业务发展经理的导师。“正确的嵌入式软件使安全分离不同的领域,和股票之间的可用硬件资源不同的托管应用程序使用mutli-core框架或管理程序”。

Maidl说,已造成了软件重建。

“从单核心转移到多核,有一个巨大的压力时,在汽车软件。你信仰下你可以重用的软件,如果你好运正单芯多核,”他说。

一次性的面包和黄油的16位控制器,飞思卡尔或意法半导体,真的被基于32位ARM Cortex-M核心控制器、英飞凌、或从日本瑞萨。Maidl指出功率控制器架构来自摩托罗拉SPS和IBM在汽车更少的影响,虽然它仍在航空航天和国防。

“对于空客和波音,这个行业是如何工作的。一个稳定的过程和稳定的架构”。

更重要的一点是所有的组合——动力系统,电动汽车电池组需要,司机舒适和选项——电子自动驾驶意味着一个“爆炸车”的软件内容和爆炸的嵌入式计算机的存储。无人驾驶,在新奥迪A8 Maidl说需要4 ghz范围和低77 ghz远程雷达,80毫米激光器和摄像机。

“对我来说,雷达是应用程序现在,“Maidl补充道。“雷达将变得越来越重要。在这里你看到很多发展。”

安全吗,多长时间?
Ahmed Eisawy导师,产品营销经理谈论汽车制造商如何看这些新方法仍将产生安全、可靠的电子最终在一个安全可靠的汽车。

“比赛到下一个过程技术,受到严格的要求来自智能控制,自动驾驶,ISO 26262等等,严重依赖的地方验证方法以确保可靠性和安全要求得到满足,“Eisawy说。像德尔福公司必须模拟和验证生成的电子系统的“系统”。

在电动汽车的情况下,所有的半导体和电子系统必须执行一样好或更好比传统内燃机汽车,汽车制造商将与10年的道路上,保证100000英里。

“设计师花了很多时间验证他们的设计将会正常工作,除了典型的条件,通过关注质量方面开始他们的设计过程的变化。广泛的模拟运行,随着蒙特卡罗分析,扫描所有PVT(过程、电压、温度)场景,”Eisawy说。“然后,执行故障覆盖率和容错分析来检测故障设备和寄生在设计意图。一旦解决质量方面,设计师通常分析电路的可靠性,从温度效应的影响对他们的设计。ICs放置接近引擎忍受高温在快速变化的环境中,它可以影响电路功能。接下来,生成的热量占电力设备电热分析必须执行。最后,以确保适当的功能经过10年或更多的操作,老化模拟将是准确地预测ICs的生命周期。然而,这些老化模拟也受其他影响,如过程变化和热影响复杂验证阶段。”

结论
电动汽车站在汽车设计的先锋。它们包括设计和最极端的电源管理功能。

很可能的技术、方法和工具开发的电动汽车世界会发现进入所有的汽车随着时间的推移,就像一些数据中心的进步在笔记本电脑和智能手机,和一些节能技术在智能手机找到了回数据中心。

但也是清楚的是这只是一个开发周期的开始。经过一个多世纪的发展,汽车行业突然转向在一个完全不同的方向。

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