电子系统创新促进了汽车的环保和节能

时间:2019-03-24 13:41:58 来源:颍东门户网 作者:匿名



当人们享受乘车旅行的便利生活时,汽车已经成为人类健康的隐形杀手。燃烧汽油的汽车发动机排出的废气含有大量污染物,如一氧化碳,碳氢化合物,氮氧化物,细颗粒和硫化物。这些有害气体扩散到空气中,直接污染城市环境,危害人类健康。它将进一步扩散到大气中并发生化学反应,产生二次污染物,这将对环境产生更多不利影响。近年来,随着生态环境的恶化,各国政府逐渐关注汽车尾气排放的污染问题,半导体厂商也致力于开发新的节能技术和产品。

汽车节能柱电子系统

汽车制造商发现,半导体在提高燃油经济性,减少排放,提高安全性和维持最低总成本方面发挥着非常重要的作用。半导体首先利用发动机中的高精度控制。该发动机占整个车辆成本的约15%。电控燃油喷射系统约占发动机成本的五分之一。电子设备在汽车性能中起着重要的支撑作用。

由于汽油不完全燃烧,机械燃油喷射泵技术已被市场淘汰。电子燃油喷射系统可有效提高燃油效率,完全取代机械燃油泵的市场地位。飞思卡尔半导体大中华区业务发展总监尹刚认为,“最新的电子动力总成控制技术已被证明有助于减少排放,提高燃油效率并将更多发动机动力传递到道路上,使新车更经济,并保护“他还将传统发动机和发动机的能效与具有特定数字的电子燃油喷射系统进行了比较。在传统的二冲程发动机中,30-40%的燃油直接排放到排气中而不会燃烧。燃油喷射可将一氧化碳排放量减少约75%,碳氢化合物排放量减少约90%,并可将燃油消耗降低35%。

为了满足汽车舒适性和安全性的要求,随着越来越严格的汽车排放标准,汽车电子系统变得越来越复杂,依靠更多的电子控制单元(ECU)来实现管理功能。结果,对ECU的核心ECU的需求也在增加,并且可以在汽车上执行大规模程序的高性能MCU的数量已从先前的单个数字攀升到今天的两位数。市场研究公司Gartner预测,全球汽车MCU市场将从2008年的53亿美元迅速增长至2012年的63亿美元。该机构指出,汽车MCU市场50%的收入来自相关的节能需求和环保车辆。节能问题提高了车辆的MCU性能指标

刘鲁伟:随着越来越严格的排放标准的实施,更多的32位处理器正在应用于动力总成系统。

随着汽车工业向环保和节能方向发展,在节能问题的前提下,需要更细分的MCU性能。英飞凌科技(中国)有限公司汽车电子业务部总监刘璐薇分析了MCU的性能,以便在高计算能力,低能耗和安全性方面继续改进。在MCU控制任务加剧后,相应的计算能力得到改善。简单地提高芯片的工作频率已经不能满足这种需求,因此未来它将进入双核甚至多核。其次,MCU配备了更多的能量来节省能源。 MCU不能增加系统能量的负担。 MCU节能指数是每瓦功率可实现的计算能力。由于汽车系统的复杂性大大增加,对片上闪存和RAM的需求正在增加。预计会有RAM和闪存。 MCU进一步扩大了汽车领域的应用比例;另外,由于系统复杂性的增加,MCU的数量大大增加,并且非常需要芯片的安全性,可靠性和机密性。

AtmelASIC和基于ARM的微控制器的通信经理Peter Bishop观察到,汽车行业使用电子控制单元(ECU)来管理内燃机的运行,以最大限度地降低燃料消耗。但主要的挑战是车辆系统变得越来越复杂,MCU必须在满足系统性能的同时最大限度地降低自身能耗。此外,车辆MCU的质量和性能需要遵循汽车网络新兴标准的演变,符合汽车电子的规范。

对车辆电子控制的需求增加将极大地增强输入和输出端口,存储和计算的能力,以满足动力系统,安全,底盘等复杂子系统的控制。电子车辆控制的趋势将进一步刺激32-位于汽车领域的MCU。应用。根据上述趋势,伟世通亚太区电子产品开发总监Matt Cole预测,“汽车电子将继续向高集成度发展,因为汽车需要越来越多的ECU,集成是降低价格的唯一方法。在集成了更多功能后,低端ECU和MCU的使用率将大幅下降,强大的ECU和MCU将受到青睐并在市场上得到广泛应用。 Westone现已观察到底盘和车辆控制的综合趋势。MattCole:汽车电子将继续向更高水平的集成发展,因为汽车需要越来越多的ECU,集成是降低价格和复杂性的唯一方法。

毫无疑问,MCU在节能方面发挥着重要作用。当系统功能的扩展带动了MCU的数量增加,然后是功耗,板级等问题时,汽车制造商正全力投入系统集成,力求减少ECU的数量以降低成本。一般策略是增加ECU。功能,因此有必要使用32位MCU集中处理计算任务。

各国先后引入了汽车排放标准,提高了发动机燃烧效率,减少了排放。排放标准的实施帮助32位MCU从另一个角度主导汽车市场。

“随着越来越严格的排放标准的实施,更多的32位处理器正在应用于动力总成系统。”刘鲁伟在评估排放标准对车辆MCU的影响时表示,“在实际意义上,与欧洲和北方相比美国。即使在邻国日本,目前约有80%的新车采用了32位系统。在中国,生产惯性和制造商产品线的连续性仍然存在于16位平台中,但32位MCU必须成为未来五年的总体趋势。 “。

汽车是一个复杂的系统。除了降低动力发动机的能耗之外,它还可以通过间接方式帮助汽车系统减少能量消耗。刘璐薇强调,在汽车节能方面,仅依靠MCU的性能提升还远远不够。还需要考虑更多的排放控制策略,例如直喷式发动机的稀燃等,这些策略也需要从外部电源组件开始,甚至实现设备。做更详细的工作。归根结底,它是开源和节流的。节能可以从简单的细节开始,例如泵/风扇/发电机的PWM控制,甚至是按需电源,可以系统地降低能耗。

他特别指出,电子系统节能的初始成本将不可避免地增加系统的成本,但从长远来看,添加电子元件的成本可以很容易地在未来的节能中收回成本。节约能源需要以成本为代价进行交换。类似的例子在汽车电子领域并不罕见。例如,如果将现有的油泵继电器改为单独的驱动器,则成本可能会增加15至20欧元,但可以降低80W的功耗,并且可以在一年内恢复成本。以水泵为例,现在泵主要由发动机皮带驱动。如果它由三相无刷电机驱动,总成本将增加约55欧元,但它可以将整个车辆的功耗降低300瓦。成本。流行的EPS(电动助力转向)可以减少250瓦的功耗,并通过行驶15,000公里来恢复成本。“间接节能还包括可编程速度限制和车载导航系统,可以节省浪费能源,”Bishop补充道。

混合动力汽车只是一个过渡计划?

面对原油价格上涨,汽车制造商正在努力寻找新的解决方案,混合动力汽车市场正在逐步兴起。混合动力和燃料电池车辆具有特殊的功率半导体电子要求和额外的计算性能,可在规定的性能范围内运行电动机,以实现最高效尹刚指出,混合动力汽车需要在几乎没有散热的情况下切换超高电流,这将使半导体公司能够快速生产出更强大,更快,更智能的半导体。这些半导体可以处理不断增加的电流,同时保护设备和负载。此外,预计这些相同的电源将能够检测故障状况并向潜在的微控制器通知潜在的问题。

Bishop认为,Atmel对混合动力汽车的未来持不同观点,“从中期来看,混合动力汽车是向全电动汽车过渡的中间解决方案。”混合动力汽车配备汽油动力和电动发动机。该系统在启动,加速,制动等过程中协调,可减少废气排放,节省燃油消耗。然而,两个系统的车辆成本增加仍有待研究。

相比之下,科尔对混合动力汽车的前景更为乐观。 “只要油价保持高位,有一天情况就不会好转。未来,消费者将倾向于购买经济和节能的汽车。此外,政府的规定将是坚定的。购买的意愿。“他认为限制混合动力汽车发展的价格因素得到税收激励的支持。随着OEM生产能力的提高和混合动力技术成本的下降,混合动力汽车的节能经济效应最终将突破价格。

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