智能汽车

六大半导体技术助力构建更安全、更智能的车辆

2025China.cn   2023年12月19日

从前保险杠到后保险杠,从车顶到车轮,汽车上使用的高效创新型半导体技术越来越多

如今的车辆可能配备了 200 到 2000 颗半导体芯片用于供电、传感和信息处理,旨在确保我们的安全。半导体的创新成果可助力汽车制造商打造技术先进的车辆。

但是,这种先进的半导体技术对驾驶员有什么影响呢?接下来,让我们听听德州仪器 (TI) 汽车系统工程和市场总监 Fern Yoon 的自述吧。

作为一名汽车半导体行业的从业者,我深感荣幸,因为我既是一名探索车辆功能需求的驾驶员,也是一名影响汽车制造商如何采用技术设计未来汽车的工程师。如今,驾驶员对车辆的期望与 20 年前大不相同。过去,驾驶员最关心的是如何从一个地方到达另一个地方。他们更重视行车的安全性,以及到达目的地的速度。

而如今,人们需要将车辆作为移动的工具。驾驶员现在期望的是能够提供舒适性和便利性的车辆功能,例如可以帮助实现自动驾驶或温控座椅的传感器。驾驶员还希望配有能提高安全性和智能性的车辆功能,例如可以检测乘员或遗留物品的环视摄像头或系统。随着电动汽车的发展,可持续性也成为当务之急。德州仪器 (TI) 的创新技术正在帮助大家实现这些愿景,使车辆更智能、更安全。

系统演进

在半导体创新的推动下,汽车系统不断发展,致力于提供更安全、更愉悦的驾驶体验。接下来,让我们看看其中一些系统:

先进的电池管理系统 (BMS) 能够更精确地显示电池的充电和健康状态,从而帮助驾驶员延长行驶里程。电池监测技术的改进将提升电动汽车电池的续航里程并重新规划充电布局,同时整合了直流快速充电或可更换电池等功能,因此可以缩短电动汽车的充电时间,并减低总体成本。

提升无线 BMS、牵引逆变器、车载充电器、直流/直流充电器以及加热和制冷系统等多个系统的效率,并减轻其重量,可以进一步延长驾驶员单次充电达到的续航里程。

能支持高达 800V 电压的电力电子器件,可以实现高效的功率转换并提高功率密度,并提供隔离功能,为更快、更高效的充电提供更多选择。

高级驾驶辅助系统 (ADAS) 需要可靠且智能的技术,使车辆能够通过摄像头和雷达传感器准确地感知周围的世界,可靠、安全地传输传感器数据,并处理和传输数据以支持实时决策。

这些系统或电子控制单元 (ECU) 的结构也在发生变化。电气/电子架构正朝着区域架构的方向演进,这种架构会根据 ECU 在汽车中的位置而不是其功能来进行控制。以前无法集成的系统(如 ADAS 和空调系统)现在已实现本地化集成,从而降低了复杂性,并能够通过软件实现多种功能和特性。软件定义的车辆架构需要快速安全的通信网络、高精度的传感器、智能高效的负载执行器、高效的配电以及高性能的集中式计算系统。

六大基础技术

以下六大基础技术能够推动这些系统的发展,以帮助创造更安全、更智能的车辆:

1. 先进的传感技术。从电压感应到倒车摄像头,传感技术在整个车辆的安全性和可靠性方面起着至关重要的作用。例如,精确的雷达、电流、电压和位置感应。

2. 电源技术。在整个车辆中,电源技术需要在更小的空间内实现更高的功率密度和更高的效率。例如,考虑采用紧凑型封装的集成式解决方案,通过高效开关稳压器降低热管理需求,通过诊断功能提供更好地的保护。

3. 高压系统。实现电动汽车行业目标需要高达 800V 及以上的高压系统。TI 的高压技术可以提供高性能和可靠性来增强安全性。例如,采用隔离技术和尖端的功率转换拓扑。

4. 安全的数据传输。需要在汽车内外发送的数据量越来越大。TI 的接口产品组合可以在不影响信号完整性的情况下提供安全数据传输所需的带宽。例如,通过有线和无线解决方案提供随数据需求扩展的灵活带宽。

5. 电机控制。符合功能安全标准的器件为多个电机控制用例带来了可靠性和可扩展性。例如,具有控制算法的集成微控制器、带有集成模数转换器的电机驱动器以及用于支持精确运动的传感集成电路。

6. 处理技术。如果不采用车辆的大脑——处理技术,车辆便不可能变得更加智能。无论是简单的功能,还是能够支持先进自动驾驶应用的复杂处理,都需要用到处理技术。

如今汽车的发展不再像 20 年前那样受限,我迫不及待想看看 20 年后它们还可以实现什么。让驾驶更安全,车辆更经济实用,用户体验更卓越等等仅仅是开端。我很期待看到半导体将继续推动汽车技术的发展并重新定义驾驶体验。

(德州仪器)

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