金升陽汽車電子電源選型指南概述

    概述：

    汽車整個(gè)構(gòu)造復(fù)雜，零部件數(shù)以萬計(jì)，但是整個(gè)汽車的基本構(gòu)造可以概括劃分為四大部分：發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身、汽車電子。汽車電子占整車成本的比例一直在上升，目前汽車電子占據(jù)整車成本范圍在15%-30%，對(duì)于一些高端車，汽車電子占據(jù)總成本接近40%-50%。隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車的其他模塊發(fā)展已經(jīng)固化，汽車的舒適度主要是體現(xiàn)在汽車電子智能程度。

    車載汽車電子系統(tǒng)非常多，主要包括車載供電系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、照明系統(tǒng)與燈光管理系統(tǒng)、儀表指示系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、自動(dòng)變速器電子控制系統(tǒng)、電子控制懸架系統(tǒng)、車載智能鑰匙系統(tǒng)、駐車輔助系統(tǒng)、汽車娛樂系統(tǒng)、汽車遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)、汽車設(shè)備線路及車載總線系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)組合構(gòu)成了汽車電子系統(tǒng)。

    汽車電源的組成：

    燃油汽車的電源系統(tǒng)主要由蓄電池和發(fā)電機(jī)組成，雙模汽車和純電動(dòng)電車的電源系統(tǒng)主要由動(dòng)力蓄電池、鉛酸蓄電池和DC-DC電壓逆變器組成，再到各個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部使用電源模塊或電源芯片進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。兩者的主要區(qū)別主要體現(xiàn)在：

    1. 燃油汽車的電源系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)，一般為12V，雙模汽車和純電動(dòng)汽車的電源系統(tǒng)為低壓電和高壓電并存，高壓電一般為300V-500V或者以上，由動(dòng)力蓄電池提供；低壓電為12V、24V和42V，有鉛酸蓄電池或DC-DC電壓逆變器提供。

    2. 雙模汽車或純電動(dòng)汽車的動(dòng)力蓄電池是整車的動(dòng)力源，動(dòng)力蓄電池把電能供給電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)汽車；而燃油汽車的動(dòng)力則是靠發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒汽油獲得，非電力驅(qū)動(dòng)。

    由于汽車內(nèi)部有多個(gè)系統(tǒng)屬于常電設(shè)備，那么在發(fā)電機(jī)不工作的狀態(tài)下，就需要鉛酸蓄電池供電，這對(duì)于蓄電池和電子設(shè)備都是一個(gè)不小的考驗(yàn)，尤其是電子設(shè)備的功耗大小是一個(gè)核心問題。現(xiàn)在很多廠商要求整車的常電設(shè)備的靜態(tài)功耗小于20mA，那么對(duì)于常電系統(tǒng)則要求做到幾個(gè)mA的靜態(tài)功耗。

    更多情況下，系統(tǒng)內(nèi)部需要低壓，這就需要對(duì)鉛酸電池的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。特別是在發(fā)電機(jī)供電狀態(tài)下，對(duì)轉(zhuǎn)換電源的抗干擾能力要求苛刻。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電只是經(jīng)過了全波整流就直接給系統(tǒng)進(jìn)行供電，如果整個(gè)系統(tǒng)電源濾波措施處理不當(dāng)，很容易干擾到系統(tǒng)內(nèi)部。目前，很多車載安全系統(tǒng)一般都采用隔離電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換供電，非安全系統(tǒng)由于受到成本的困擾在使用非隔離芯片搭建的電路進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。

    汽車電子電源環(huán)境及其要求：

    汽車車載電源系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境比普通電源系統(tǒng)要復(fù)雜，因?yàn)槠�車�?nèi)的電磁環(huán)境較為惡劣。汽車的電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量電磁干擾，這些干擾的頻帶很寬，通過傳導(dǎo)、耦合或者輻射的方式，傳播到電源系統(tǒng)內(nèi)，進(jìn)而影響到電子設(shè)備的正常工作。最惡劣的情況往往是由于車輛自身產(chǎn)生的干擾所產(chǎn)生的，如點(diǎn)火系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)及整流器系統(tǒng)的干擾脈沖。

    最為關(guān)鍵的原因是汽車的所有供電都是連接到一個(gè)點(diǎn)，這樣設(shè)備之間的干擾會(huì)沿著電源線直接串?dāng)_過去，干擾到其他的設(shè)備。

    除了上述內(nèi)部干擾外，汽車電子和其他普通的電子產(chǎn)品相比，外部環(huán)境的惡略程度要高出很多，尤其是溫度、濕度、振動(dòng)、雨水、耐老化性能、電壓波動(dòng)以及電壓沖擊等因素。更加重要的是，汽車作為人類常用的交通工具，它的可靠性和安全性倍受大家的關(guān)注。以下特意匯總了汽車常見電子部件的溫度規(guī)格：

    表一：汽車電子環(huán)境溫度分析

    電子內(nèi)部元器件也要承受來自各種環(huán)境因素的嚴(yán)酷考驗(yàn)，自從汽車電子委員會(huì)（AEC）設(shè)立了質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)后，AEC-Q-100芯片應(yīng)力測(cè)試規(guī)范認(rèn)證對(duì)于汽車內(nèi)部芯片有了嚴(yán)格的管控，AEC 標(biāo)準(zhǔn)也逐漸向汽車電子零部件的通用測(cè)試規(guī)范發(fā)展。經(jīng)過10 多年的努力，AEC-Q-100 已經(jīng)成為汽車電子系統(tǒng)的通用標(biāo)準(zhǔn)。在AEC-Q-100 之后又陸續(xù)制定了針對(duì)離散組件的AEC-Q-101 和針對(duì)被動(dòng)組件的AEC-Q-200 等規(guī)范，以及AEC-Q001、Q002、Q003、Q004 等指導(dǎo)性原則。

    ISO 16750 系列標(biāo)準(zhǔn)是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 最近幾年推出的針對(duì)汽車電子的環(huán)境可靠性標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)是歐系車常用的標(biāo)準(zhǔn)，并且逐漸被世界各國轉(zhuǎn)化為國家標(biāo)準(zhǔn)，也逐漸被各企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所引用，成為應(yīng)用比較廣泛的汽車電子的環(huán)境可靠性標(biāo)準(zhǔn)。該系列標(biāo)準(zhǔn)包括五個(gè)部分：

    汽車電子電磁兼容特點(diǎn)及要求：

    隨著汽車車載電子產(chǎn)品種類越來越多，加之許多重要的監(jiān)視、控制系統(tǒng)功能為電子裝置所代替，車輛安全行駛的性能也就與其工作的電磁環(huán)境密切聯(lián)系了起來。如果零部件的EMS能力若太低，一旦受到內(nèi)部或外部的電磁騷擾，輕者可能影響產(chǎn)品性能，重者則可能直接影響行車安全，致使人員損傷。由于車輛及其零部件存在對(duì)安全性能要求非常高的特殊性，車輛的EMC標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)酷程度往往高于一般電子產(chǎn)品數(shù)倍以上。

    EMS 試驗(yàn)法是以外加騷擾能量到被測(cè)設(shè)備上的方式，來判定被測(cè)設(shè)備的抗擾度能力。不同的干擾能量，須通過各種不同的試驗(yàn)方法，選擇適合的耦合方式，才能將能量順利的耦合到被測(cè)設(shè)備上。外加干擾能量的傳遞路徑主要分為輻射性與傳導(dǎo)性兩種，輻射性干擾是指騷擾能量不經(jīng)由任何傳輸介質(zhì)作為媒介，由空中傳遞到DUT (Device Under Test)或是DUT的線路(電源及信號(hào)線路)，而傳導(dǎo)性干擾則是經(jīng)由電源線或信號(hào)線等線路，直接將干擾能量耦合或注入到DUT或線路上。外加騷擾能量的型態(tài)包含連續(xù)波與瞬態(tài)波兩種，分為輻射性與傳導(dǎo)性這兩種耦合方式。可將抗擾度試驗(yàn)方法細(xì)分為連續(xù)波（Continue Wave）傳導(dǎo)、連續(xù)波輻射、瞬態(tài)傳導(dǎo)(Transiet)及靜電放電（ESD）四大類。

    針對(duì)汽車電子自身產(chǎn)生的干擾，國際無線電干擾委員會(huì)（CISPR）對(duì)汽車電子業(yè)提出了嚴(yán)格的要求，尤其是車載收音機(jī)、數(shù)字電視、導(dǎo)航設(shè)備都是這種干擾的重災(zāi)區(qū)。所以 CISPR25：用于保護(hù)車載接收機(jī)的無線電騷擾特性的限值和測(cè)試方法，對(duì)汽車電子自身的發(fā)射狀態(tài)也有了明確的等級(jí)判定。EMS方面的測(cè)試項(xiàng)目如下所示：

    對(duì)于電動(dòng)汽車方面，還有一些特殊的要求：電動(dòng)汽車電子的高壓部分除了要滿足GB/T 17626系列的浪涌和脈沖群項(xiàng)目外，還有GB 13837（電動(dòng)汽車的電場(chǎng)和磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量方法及執(zhí)行水平）專門針對(duì)電動(dòng)汽車的自身發(fā)射的一個(gè)特殊標(biāo)準(zhǔn)。

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