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目前汽車電子的9大差異化應(yīng)用
2010/2/16 23:14:01    

對于成長中的新興中國本土品牌汽車制造商來說,要想在如此龐大的汽車市場搶到更多的份額,就必須快速在市場上樹立起自己獨(dú)特的品牌形象和為人稱道的口碑,而在歐美日韓系汽車制造商擁有深厚技術(shù)積累的傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)(如發(fā)動(dòng)機(jī)/車身機(jī)械設(shè)計(jì)及制造)上正面強(qiáng)攻顯然并非良策,最聰明的競爭戰(zhàn)略無疑應(yīng)該將重點(diǎn)放在大家都差不多處于同一起跑線上的新興汽車電子領(lǐng)域。事實(shí)上,對于喜歡追求時(shí)尚、標(biāo)新立異、使用體驗(yàn)、以及具有強(qiáng)烈攀比心理的中國消費(fèi)者而言,這也是投資最少、上市周期最短和最易見效的一條捷徑。

以下介紹汽車電子的差異化亮點(diǎn),例如前視/側(cè)視雷達(dá)系統(tǒng)、可視/雷達(dá)混合倒車系統(tǒng)、電動(dòng)/加熱后視鏡、LED尾燈/HID車頭燈、電動(dòng)防夾車窗、遙控智能車匙、GPS/GSM導(dǎo)航防盜系統(tǒng)、移動(dòng)電視/DVD影音播放系統(tǒng)、以及智能空調(diào)系統(tǒng)。


(1)前視/側(cè)視雷達(dá)系統(tǒng)

前視/側(cè)視雷達(dá)系統(tǒng)可極大地增強(qiáng)汽車在大霧或大雨天氣下行駛的安全性,特別是在高速公路上,因?yàn)樗蓪Ⅰ{駛員的能見度從肉眼的幾米擴(kuò)大到前方270度扇區(qū)內(nèi)2百米左右半徑的地方,并將前方和兩側(cè)2百米半徑范圍內(nèi)的障礙物與本車的距離、相對速度、追及時(shí)間實(shí)時(shí)在汽車平板顯示器上以醒眼方式顯示出來,或在超過警戒門限后自動(dòng)以語音報(bào)告駕駛員,駕駛員在接獲警報(bào)后再以自動(dòng)或半自動(dòng)的方式轉(zhuǎn)換車道、減速、打信號(hào)燈、甚至剎車。由于前視/側(cè)視雷達(dá)的功率不能太大(如太大會(huì)影響或干擾其它無線系統(tǒng)的正常工作),因此前視和側(cè)視雷達(dá)的工作距離一般限制在2百米之內(nèi),而這要求前視/側(cè)視雷達(dá)的發(fā)射和接收器件必須工作在60GHz左右的微波頻段上。

前視/側(cè)視雷達(dá)系統(tǒng)硬件主要由微波天線、調(diào)諧器、功率放大器、PLL、ADC/DAC、帶通濾波器、解調(diào)器、調(diào)制器、DSP以及應(yīng)用處理器組成,這其中最難的是目前能做出60GHz調(diào)諧器、解調(diào)器、調(diào)制器、濾波器、PLL和功率放大器的微波器件供應(yīng)商并不多。目前市場上主要的調(diào)諧器、解調(diào)器、PLL、調(diào)制器、濾波器和功率放大器供應(yīng)商有TI、Maxim、NXP、英飛凌、IDT、瀾起、ADI、Microtune、DiBCom、RFMD、安華高、瑞薩科技、Broadcom、瑞科信(Xceive)、飛思卡爾、SiGe、Atmel、TridentMicrosystems、ETI、ST、日本村田制作所、FrontierSilicon、Linear、Micrel、Hittite和Sirenza。


(2)可視/雷達(dá)混合倒車系統(tǒng)

目前流行的雷達(dá)倒車系統(tǒng)的一個(gè)致命缺陷是不能100%地向駕駛員精準(zhǔn)地報(bào)告尾部可能存在的危險(xiǎn)性,例如,地上的尖角石頭或橫在半空中的棱角性物體,它們都有可能因電磁波的散射特性而無法被倒車?yán)走_(dá)發(fā)現(xiàn)。這也是目前的汽車駕校一再告誡學(xué)員倒車前一定要扭頭看一看的原因。可視/雷達(dá)混合倒車系統(tǒng)很好地彌補(bǔ)了現(xiàn)有雷達(dá)倒車系統(tǒng)的弱點(diǎn),它通過在汽車尾部安裝1到2個(gè)百萬像素級的CMOS圖像傳感器,可清晰地將汽車尾部的所有細(xì)節(jié)一覽無遺地顯示在汽車儀表板上。這種混合倒車系統(tǒng)的問世與普及將使得駕駛員的扭頭倒車現(xiàn)象成為逐漸消失的一道歷史風(fēng)景線。

倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)所需的功率較小,一般最大工作距離只需要有五米即可,與前視雷達(dá)相比,它不需要太高的工作頻段,而且對功放的要求也較低,因此上述大部分微波器件供應(yīng)商大都能提供倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)所需的射頻元器件。但它對響應(yīng)速度和精度的要求比前視雷達(dá)要高,不過,這一要求可由DSP、算法和應(yīng)用軟件來完成,基本上不會(huì)出現(xiàn)無米下炊的情況。


(3)電動(dòng)/加熱后視鏡

電動(dòng)/加熱后視鏡對中國汽車消費(fèi)者來說是一個(gè)非常貼心的設(shè)計(jì),因?yàn)橹袊壳暗墓芬咽擒嚌M為患,尤其是大城市住宅小區(qū)內(nèi)的馬路停車場,往往一條狹窄的馬路上既要停一部車又要過一部車。對過路的駕駛員來說,最擔(dān)心的就是不小心刮傷停泊車的后視鏡。電動(dòng)后視鏡使得車主在車停穩(wěn)后可收起后視鏡,從而有效地避免了這一問題的發(fā)生。加熱后視鏡在大霧和大雨天氣特別有用,首先是因?yàn)檐囍鞑槐卦僭诟蓛粽麧嵉鸟{駛座邊上準(zhǔn)備一塊抹布,也不必再不勝其煩地頻繁開窗擦干擦亮后視鏡,其次也不必再為找地方安放這塊必不可少的抹布而煩惱,加熱后視鏡可保證在任何天氣環(huán)境下永遠(yuǎn)光可鑒車,上述三種汽車電子應(yīng)用不僅可確保車主在開車時(shí)總是能保持像紳士一樣的優(yōu)雅和從容不迫,而且也大大提高了開車的安全性。

電動(dòng)/加熱后視鏡的硬件實(shí)現(xiàn)主要依賴下列元器件:MCU、繼電器、驅(qū)動(dòng)器、小電動(dòng)機(jī)、伺服機(jī)構(gòu)、溫度傳感器、電熱絲或石英棒。當(dāng)需要收起后視鏡時(shí),MCU通過一個(gè)I/O口給固態(tài)繼電器的輸入端送一個(gè)直流電壓,該繼電器就會(huì)逆變輸出一個(gè)交流電壓去驅(qū)動(dòng)小電動(dòng)機(jī),然后再通過一個(gè)伺服機(jī)構(gòu)收起或打開后視鏡。需要注意的一點(diǎn)是,由于電動(dòng)機(jī)靜止時(shí)輸入阻抗很小,啟動(dòng)瞬間浪涌電流很大,因此必須在固態(tài)繼電器的輸出端接一個(gè)熱敏電阻來抑制瞬間浪涌電流,也可串接一個(gè)泰科/瑞侃的PolySwitch自恢復(fù)可變電阻器件,或并接泰科/瑞侃的SiBar晶閘管浪涌保護(hù)器。

當(dāng)碰到大雨或大霧天氣時(shí),MCU通過另一個(gè)I/O口給固態(tài)繼電器的輸入端送一個(gè)直流電壓,該繼電器就會(huì)逆變輸出一個(gè)220V的交流電壓去驅(qū)動(dòng)電熱絲或石英棒,當(dāng)內(nèi)部溫度達(dá)到一定閾值時(shí),溫度傳感器就會(huì)自動(dòng)給MCU發(fā)出一個(gè)中斷信號(hào),要求它關(guān)斷該直流繼電器。注意,直流繼電器一般需要配一個(gè)吸收電路。吸收電路是為防止從電源中傳來的尖峰、浪涌(電壓)對開關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾(甚至誤動(dòng)作)而設(shè)計(jì)的,一般是用串聯(lián)吸收電路或非線性電阻(壓敏電阻器)。

目前業(yè)內(nèi)主要的固態(tài)繼電器及其驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)商有泰科/瑞侃、松下電工、歐姆龍、廈門宏發(fā)、臺(tái)灣松川和安森美,熱敏電阻和壓敏電阻主要供應(yīng)商有愛普科斯(Epcos)。


(4)LED尾燈/HID頭燈

LED尾燈是近年來十分流行的一種設(shè)計(jì)趨勢,主要的原因是LED尾燈在有效地防止或減少汽車追尾事故方面是非常有用的,因?yàn)閯x車時(shí)點(diǎn)亮LED尾燈所需的時(shí)間比其它類型的燈都要短,而且LED尾燈的亮度更大。此外,LED尾燈的BOM成本和開發(fā)成本都較低,這些獨(dú)特的性能和成本優(yōu)勢使得它無可爭議地成為未來主流的汽車尾燈之選。

LED尾燈主要由高亮度LED及其驅(qū)動(dòng)器組成,目前生產(chǎn)高亮度LED和驅(qū)動(dòng)器的供應(yīng)商主要有:Lumileds、Cree、Nichia、歐姆龍、Avago、IR、TI、Maxim、Linear、OnSemi、Fairchild和NSC。

HID(高強(qiáng)度放電)車頭燈可以改善汽車司機(jī)的能見距離,大大提高駕駛安全性。不過,這一產(chǎn)品需要專門的啟輝器來驅(qū)動(dòng)。該啟輝器需要三個(gè)關(guān)鍵組件(即薄膜電容器、脈沖變壓器、開關(guān)火花隙)才能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)所需的高壓脈沖。由于HID車頭燈會(huì)產(chǎn)生高溫和汽車行駛會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),因此要求這三種電子組件具有很高的溫度穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。

目前市場上主要的薄膜電容器供應(yīng)商有:德國愛普科斯、日本松下、ArcotronicsItaliaSpA公司、Kyocera/AVX、德國WIMA、芬蘭Evox-Rifa公司、中國廈門法拉電子、以及中國銅峰電子。

愛普科斯目前已采用聚萘酯(簡稱PEN)開發(fā)出能經(jīng)受高達(dá)150℃工作溫度的薄膜電容器。它采用了疊層技術(shù)以實(shí)現(xiàn)較小的機(jī)械尺寸。此外,其6kV/μs的脈沖強(qiáng)度使得它特別適用于汽車啟輝線路。


(5)電動(dòng)防夾車窗

作為一種十分人性化的安全設(shè)計(jì),汽車電動(dòng)防夾車窗已經(jīng)在歐美高檔車上流行開來,它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是徹底消除目前汽車上流行的電動(dòng)車窗在自動(dòng)關(guān)閉過程中可能引起的卡死、擠壓及傷人危險(xiǎn)。因?yàn)殡妱?dòng)車窗是沒有感覺的,如果司機(jī)稍不留神,那么就很容易對乘坐的兒童帶來潛在的危險(xiǎn)性,因?yàn)樗麄兊氖只蝾^很容易被上升的玻璃夾著或傷著。對于緊盯世界高檔車設(shè)計(jì)潮流的中國本土品牌汽車制造商來說,這是一個(gè)十分容易實(shí)現(xiàn)和吸引客戶的差異化設(shè)計(jì)功能,因?yàn)檫@可使得他們能夠很快提供新的賣點(diǎn)和創(chuàng)造更高的利潤。

目前,業(yè)界考慮用于實(shí)現(xiàn)這一防夾功能的技術(shù)方法主要有壓力傳感和紅外檢測兩種。紅外檢測方法是利用紅外光檢測有無異物在電動(dòng)車窗移動(dòng)范圍內(nèi),從而控制玻璃移動(dòng),這種方法可防止異物直接接觸到玻璃。這種方法的好處是,乘員的頭、手或身體永遠(yuǎn)不會(huì)有被夾的可能,除非這套系統(tǒng)工作不正常了。

紅外檢測控制系統(tǒng)主要由一排紅外光源、光學(xué)傳感器、紅外發(fā)射器和接收器組成,它一般安裝在車窗的內(nèi)飾件上或窗槽內(nèi),可連續(xù)精確地掃描指定的區(qū)域。一旦檢測到有異物,傳感器會(huì)極迅速地把信息反饋至汽車電子控制單元(ECU),ECU實(shí)時(shí)發(fā)出指令使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

不過,很多業(yè)內(nèi)專家級人士均推崇壓力傳感方案。壓力傳感方案利用霍爾組件來監(jiān)測車窗的運(yùn)動(dòng)(方向和位置),當(dāng)運(yùn)動(dòng)中的車窗受到橫向或正向壓力時(shí),它會(huì)給電動(dòng)馬達(dá)帶來更大的負(fù)載,并隨后增加電動(dòng)馬達(dá)中的電流。當(dāng)該電流增加到一定程度時(shí),該方案的算法就認(rèn)為電動(dòng)車窗的玻璃在上升過程中遇到了真實(shí)的阻力,并通過MCU發(fā)出指令要求電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)(下降),從而有效和可靠地實(shí)現(xiàn)了防夾功能。

霍爾組件用于提供馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)等信息,該方案的算法利用這些信息計(jì)算出車窗玻璃有沒有到達(dá)終端。當(dāng)車窗玻璃到達(dá)關(guān)閉的終端時(shí),MCU就會(huì)發(fā)出指令自動(dòng)切斷電流,電流被切斷后電動(dòng)機(jī)也就停止運(yùn)轉(zhuǎn)了。除了MCU之外,該方案最關(guān)鍵的組件之一就是固態(tài)繼電器,MCU利用它來控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。固態(tài)繼電器的主要供應(yīng)商上面已有說明。


(6)遙控智能車匙

遙控智能車匙的先進(jìn)程度遠(yuǎn)超今日流行的RKE遙控進(jìn)入車匙,它基本上是一個(gè)小功率的RFID識(shí)別卡,身上帶著這張卡的車主只要進(jìn)入自己座車的10米距離之內(nèi),無需把卡拿出來車門就會(huì)自動(dòng)打開,并自動(dòng)打開發(fā)動(dòng)機(jī)和空調(diào)系統(tǒng),但鎖死傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。車主坐上駕駛椅后十秒,車門自動(dòng)鎖死,并自動(dòng)根據(jù)車主上次開車時(shí)的座椅狀態(tài)進(jìn)行前后俯仰姿態(tài)調(diào)整,再等待車主輸入一串解除傳動(dòng)機(jī)構(gòu)鎖死狀態(tài)的密碼。停好車后,等車主離開座駕距離達(dá)到十米以上,再自動(dòng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)和鎖死車門。

遙控智能車匙的實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)是RFID卡使用的感應(yīng)器線圈,感應(yīng)器線圈是實(shí)現(xiàn)上述應(yīng)用所需的無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕M件,遙控智能車匙的實(shí)際工作距離取決于它的電氣性能,此外,它對遙控智能車匙的機(jī)械穩(wěn)定性也有相當(dāng)?shù)挠绊憽D壳皭燮湛扑挂涯軌蚺可a(chǎn)新一代的感應(yīng)器線圈,該產(chǎn)品集合了出色的電氣性能及通過擠壓成形和引線盤設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的高度機(jī)械穩(wěn)定性,可經(jīng)受多達(dá)1000次的距水泥地面1米處的落地試驗(yàn),此外,該產(chǎn)品的小尺寸使得可以實(shí)現(xiàn)非常緊湊的解決方案,因此特別適合汽車智能車匙應(yīng)用。


(7)GPS/GSM導(dǎo)航防盜系統(tǒng)

隨著活動(dòng)區(qū)域的擴(kuò)大,GPS導(dǎo)航儀開始廣受汽車用戶的歡迎,目前幾乎快成新款車的標(biāo)配了,不過,GPS導(dǎo)航儀只能接收單向下行衛(wèi)星信號(hào),也就是說只能實(shí)時(shí)為坐在車內(nèi)的汽車用戶提供當(dāng)下所處的位置信息。一旦汽車被盜用,車主或公安機(jī)關(guān)無法實(shí)時(shí)獲得被盜汽車的實(shí)際物理位置信息,因此必須在汽車內(nèi)建立一個(gè)廣域移動(dòng)信息回傳通道。由于目前可供選擇的成熟廣域移動(dòng)通信技術(shù)只有GSM和CDMA系統(tǒng),再考慮到中國用戶更信任GSM系統(tǒng),因此GPS/GSM導(dǎo)航防盜系統(tǒng)肯定將成為2008年汽車用戶的主流選擇。

目前市場上能提供GSM和GPS獨(dú)立解決方案的供應(yīng)商很多。值得一提的是,如果你想為汽車應(yīng)用開發(fā)GPS/GSM一體化導(dǎo)航防盜系統(tǒng)上,推薦你考慮上市周期更快的GPS/GSM綜合模塊化解決方案,除了開發(fā)周期更快和可靠性更高的優(yōu)勢之外,還具有eBOM成本更低的獨(dú)特優(yōu)勢,因?yàn)閮烧叩男盘?hào)處理任務(wù)可共享一個(gè)RISCCPU。目前法國的Wavecom和德國西門子是全球最大的兩家GPS/GSM模塊化解決方案供應(yīng)商。


(8)車載移動(dòng)電視

從理論上講,車載移動(dòng)電視可以是DVB-T、DMB-T/H和PAL的移動(dòng)接收終端,但由于現(xiàn)在中國和全世界都在從模擬PAL/NTSC/ATSC制式電視向數(shù)字電視過渡,因此PAL基本已被淘汰。

DMB-T/H標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體支持廠商還不多,目前主要是清華凌訊。不過,目前幾乎所有的主要半導(dǎo)體供應(yīng)商都支持DVB-T/H標(biāo)準(zhǔn),包括TI、飛思卡爾和NXP。


(9)智能空調(diào)系統(tǒng)

另一個(gè)能快速改善汽車用戶使用體驗(yàn)和滿意度的竅門是提供一個(gè)能快速致冷、區(qū)域可調(diào)和穩(wěn)定可靠的空調(diào)系統(tǒng)。從實(shí)現(xiàn)的角度來看,除了一個(gè)好的壓縮機(jī)以外,另一個(gè)關(guān)鍵組件就是蒸發(fā)器傳感器,愛普科斯在蒸發(fā)器傳感器的可靠性領(lǐng)域一直保持著業(yè)界的最高記錄。

在過去,蒸發(fā)器傳感器直接在蒸發(fā)器的散熱片處測量溫度。不過,這樣做需要封裝以及精密的插頭,在造價(jià)昂貴的同時(shí),也更容易引發(fā)故障。因?yàn)槿绻胀ㄆ嚳照{(diào)系統(tǒng)中的蒸發(fā)器溫度降得過低,就可能結(jié)冰,并因而阻礙空氣流動(dòng),因此需要一個(gè)響應(yīng)時(shí)間很短的傳感器發(fā)出信號(hào),以及時(shí)降低壓縮機(jī)的功率?焖、精確和可靠的傳感器是汽車空調(diào)實(shí)現(xiàn)長期可靠工作的關(guān)鍵組件。

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