如何加快汽车系统的未来发展?TI从这四大细分领域入手

2018-01-04 15:17:48 发表

汽车市场的迅猛发展不仅让整车厂商兴奋,半导体厂商也从中看到了希望。据LMC Automotive统计,2016年全球新车产量约为9310万辆,超过1亿辆指日可待。这些车辆都需要先进的半导体技术来做支撑,以满足消费者对汽车更安全、更智能和更高效的要求。Strategy Analytics 数据显示,2017年所生产的每辆汽车的半导体价值约为324美元,未来这一价值会逐年上升。因此很多半导体厂商加大了对汽车市场的关注,提前推出相关产品线以服务于汽车产品。

 

作为半导体领域的重量级公司,TI也不想错过这一市场机遇,在最近的媒体发布会上,TI详细讲述了自己在汽车市场的现状及布局。TI全球汽车系统业务总监Heinz-Peter Beckemeyer介绍,“TI在汽车领域已经有35年的历史,最初为被动安全市场开发设备,如气囊、车身稳定系统的核心安全器件。此后,TI在其广泛的嵌入式处理、模拟信号链、电源管理和DLP显示产品组合中开发了汽车级产品。去年TI推出的汽车市场产品就比2014年多出两倍。TI重点关注四大关键汽车细分市场,包括高级驾驶辅助系统(ADAS)、车身电子元件和照明系统、信息娱乐系统和仪表组和混合动力和电动汽车。”

 


左:德州仪器(TI)中国区汽车事业部总经 理沈源

右:德州仪器(TI)全球汽车系统业务总监 Heinz-Peter Beckemeyer

 

ADAS:帮汽车开发商创建自动驾驶所需的高级功能
自动驾驶发展势头迅猛,谷歌自动驾驶汽车已经上路测试,百度阿波罗平台已经开源,小米也有传言要造车,但是自动驾驶环境非常复杂,怎样让系统做出实时有效的判断?怎样让汽车更加智能地规避风险?针对ADAS市场,TI提供的不仅是单个产品,而是整体方案;不仅包括传感器融合,还包括基于摄像头(前置摄像头、后视和全景系统、后视镜替代和驾驶员监控)以及基于雷达(盲点警告和避免碰撞)的技术。

 

汽车系统需要安全功能,汽车开发商很可能都熟悉ISO 26262标准,他们可通过TI的SafeTI设计包实现,ADAS解决方案中使用SafeTI组件,如传感器、电动机驱动器、MCU和电源产品,可帮助设计人员满足行业标准的功能安全要求,同时管理系统和随机故障,加快上市时间。除ADAS技术外,该功能安全标准还适用于其他安全相关的汽车系统,包括转向、制动、电动汽车牵引逆变器和电动汽车车载充电系统。

 

针对产品融合,TI在ADAS系统里就把嵌入式处理器和模拟产品融合在一起。Heinz-Peter Beckemeyer解释,“在ADAS的参考设计里,我们提供多个摄像头,比如环视、前视、后视摄像头,每个摄像头基本都是百万像素级别。而在一个汽车系统里可能包含很多摄像头,这对系统的实时性和数据处理、带宽、传输都带来巨大挑战。具有MIPI CSI-2输出的四摄像头集线器汽车ADAS参考设计,使得开发人员能够连接4个130万像素的摄像头创建集线器设计。每个摄像头使用FPD-LinkIII连接到四端口解串器。该设计也允许连接其他类型的传感器,用于传感器融合用途,该参考设计能够实现轻松连接更多摄像头到ADAS系统。第二个参考设计——具有集成ISP和DVP输出的四摄像头集线器汽车ADAS 参考设计,可以通过使多达四个130万像素的摄像头连接到ADAS系统来解决这个问题。它通过将四个摄像头输入组合成两个并行视频端口来简化系统,每个摄像头通过一根同轴电缆连接到集线器,板上有两个ISP处理和导出视频;该参考设计在ADAS系统中复制数据,减少接线。”

 

车身电子元件和照明:为全车提供便利性、舒适性
随着汽车产品的演进,驾驶体验是用户选择购买哪辆汽车的关键点,于是我们看到在车身点在元件系统中,逐步加入了更多智能控制,包括交互式人机界面(HMI)、手势和语音控制,自动变光镜和天窗的光学感应,以及背光LED按钮和旋钮。这对车身设计来说,最大的挑战是怎样更快速、更方便地做好设计去应对市场的变化和需求?

 

TI有丰富的产品系列可以让客户快速升级迭代,去应对不同车型和不同的市场需求。Heinz-Peter Beckemeyer列举了一个实例,他讲道,“一辆车里有很多开关需要检测,比如车灯有没有打开?车窗是开还是关?TI为此推出了用于汽车车身控制模块的多路开关检测接口(简称MSDI)。MSDI可同时支持24路信号输入处理,集成度很高,而且可以有效地降低98%的系统能耗。车身电子另外一个部分就是汽车照明系统,从最开始的卤素、疝气大灯到现在的LED照明,整个汽车灯光设计会越来越有挑战。TI的解决方案可以给到工程师容易、简化的设计,以及更加有可靠性的设计,使用脉宽调制(PWM)来减少外部汽车照明系统,无需微控制器,但是精度优于2%占空比。该设计的输入级经EMI/EMC滤波可直接由车载电池供电。”

 

加快信息娱乐系统在汽车中的应用
下一代信息娱乐和仪表组系统正在通过集成娱乐、多媒体和信息功能,在车辆中模拟智能手机创建交互式和联网体验。而目前所面临的最大挑战是要在整车上传输大量数据,而且是在更大范围内安全传输,这不仅需要高性能处理器,还需要能够实现长距离安全性的高级功能连接。TI的汽车被动媒体集线器参考设计是一种USB Type-C参考设计,具有充电和增强数据路径性能。消费者可以很容易地把手机、电脑、平板中的音/视频系统在汽车的主机上显示出来。TI DA-00743 参考设计是一个小型模块,设计用于评估经典 AB 类音频功率放大器模块专用系统中的数字输入 D 类音频放大器,它可以很完美地替代现有的A/B 类功放,并实现更轻、更节能、更高效的设计。

 

48V电源系统,让汽车减重并提高效率
随着更先进的功能和技术被添加到车辆中,汽车对电力的需求也日益增高,传统的12V电源比较紧张,汽车电源系统需要转向更高的48V电源系统,而增加48V电源系统并不像安装更大的电池那么简单。TI的汽车参考设计是用于12 V/48 V汽车系统的四相双向直流-直流转换器开发平台,例如用于轻型混合动力汽车(HEV)中,该系统使用两个电流控制器和一个MCU进行功率级控制。

 

针对48V电源系统的推广问题,Heinz-Peter Beckemeyer表示,“TI在汽车电源设计方面经验丰富,而且是系统方面的经验,目前我们的48V系统已经被全球很多厂家选用,可以让汽车设计人员更快地完成整个设计。48V最有效地是可以让原有电池降低一些负担,毕竟现在的零部件对内耗要求越来越高,48V系统对那些千瓦级功耗要求的部件来讲,会有很好的分担,从而达到降低排放。另外,增加48V系统以后,对电源线缆的要求也会大大的降低。从而可以用更细、更轻的电缆实现同样能源的传输,这也有利于降低整车能耗。48V电源系统对汽车厂家也有挑战,所有后续大能耗设备可能都要重新设计,这不是短期可以完成的,但是随着大家越来越重视能耗,厂家一定会往这个方向继续前进。”

 

“2013年,汽车业务收入只占到TI全部营收的12%,到2016年已经占到18%。TI在其产品组合中拥有2000多个汽车半导体,目前TI拥有一个大型参考设计库,拥有超过100种汽车参考设计,能够为汽车系统的发展提供全方位的支持。” Heinz-Peter Beckemeyer补充。


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