1.3  汽车电子驱动控制技术

1.3 汽车电子驱动控制技术

总的来说,汽车电子系统包括:动力传动系统、底盘系统、安全系统、车身系统、仪表盘、汽车音响、汽车整合系统(CIS)等,如图1-2所示。

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图1-2 汽车胆子系统框图

动力传动系统的目标是提高燃油效率和减少尾气排放,在实现这两个目标的同时,必须保持系统成本不变或使发动机具有更高的功率输出。为满足这些要求,必须提高应用技术水平,开发出新的通信接口及软件。当今有很多半导体厂商,如瑞萨、飞思卡尔、英飞凌等公司提供相应的IGBT、功率MOSFET、CAN收发器、稳压器以及微控制器等产品,可以满足这样的高要求。

近年车载网络中车身网络尤为普及,各种车身微处理器的数量也随之增加。为支持这些单元,MCU需具备一些通用功能:CAN/LIN支持,对应于各种单元规模的封装/内存,克服车内线路引起的电磁辐射的低EMI设计,待机时为降低电池消耗的低功耗设计。另外,自带CAN/LIN的MCU还需适应不同的车身控制要求。目前,瑞萨公司等众多半导体厂商都能为汽车安全提供最佳的解决方案,拥有从低端到高端的微控制器产品线,包括从乘客检测到气囊展开控制器。为了满足特定系统的需要,它们还提供大量装车业绩的混合信号引爆管驱动器和传感器专用集成电路(ASIC)。伴随着如白线探测、障碍物探测等车辆安全功能的多样化,对微控制器内中央处理单元(CPU)的性能、内置存储器的容量等提出了更高的要求。为了对应安全行驶支持系统,瑞萨公司提供了M32R内置大容量存储器的32位微处理器。此外,具备可直接存取内置随机存取存储器(RAM)中的电荷耦合器件(CCD)相机及雷达数据的DRI(Direct RAM Interface,直接RAM接口)功能的多种产品正在开发中。

FlexRayTM是下一代X-by-Wire系统用车载网络协议,具有高速、高灵活性、高可靠性的特点。瑞萨公司很早就开始了内置FlexRayTM控制器的微控制器的开发和产品化。由M32C系列开始向SH、M32R拓展,使该协议在网关、制动、EPS、发动机等各项目中得到应用。其他公司也紧随其后,实现了内置FlexRayTM微控制器的产品化。

电动助力转向(Electronic Power Steering,EPS)系统电动机控制单元要求有一个高性能的CPU、大容量的嵌入式存储空间以及高速、高精度的A/D转换器,而且还必须有通信接口(FlexRay,CAN),以保证与动力传动系统的协调控制。为满足这种需要,众多半导体厂商提供用于电动机的专用驱动IC和电力MOS器件(第7代),使得汽车电子工程师们能够较为轻松地面对复杂的汽车电子控制问题。

LIN是性价比高的单主车载网络协议,用于开关输入、传感器输入、执行器控制等各种车身控制领域。市场提供封装形式丰富、低功耗、高工作温度、EMI/EMS性能优异的多种适于车身控制的LIN微控制器。

CAN在当今的车载网络中已成为事实标准网络协议,从骨干网络到动力传动系统、车身系统都得到了广泛的应用。当今的CAN微控制器具有多种封装、低功耗、高工作温度、优异的EMI/EMS性能、丰富的产品线等特点,以最大限度地满足用户的各种系统需求。

ASRB2.0网络协议是以安全气囊系统网络化为目标,由Safe-by-Wire Plus联盟制定的网络协议,被标准化为ISO 22896。瑞萨公司正在计划开发面向安全气囊系统的网络协议(ASRB2.0)的IC及微控制器。