LIN總線及其對環(huán)保汽車的貢獻(xiàn)
原油價(jià)格上升及全球氣候的明顯變化增強(qiáng)了消費(fèi)者對生態(tài)環(huán)境的意識 (ecological awareness)。但即便如此,汽車工業(yè)仍然在不斷發(fā)展。那么,是否真的有所謂的綠色汽車呢?這當(dāng)然是沒有的,或者說,目前還沒有。不過,情況也不至于這樣差,例如現(xiàn)有引擎的功率比20年前增大了許多倍,但油耗卻減少了差不多三分之一。
降低油耗的因素
汽車的重量和其電子系統(tǒng)是降低油耗、進(jìn)而減少二氧化碳 (CO2) 排放的主要因素。30多年前,幾乎沒聽說過諸如電動助力轉(zhuǎn)向,主動和被動安全或空調(diào)之類的系統(tǒng),而如今這些功能甚至在各種基本汽車型款上都成了不可缺少的組成部分。正是這類 (以及許多其它的) 功能構(gòu)成了汽車額外重量的主要部分。在非電子部分,汽車業(yè)已經(jīng)發(fā)揮盡降低油耗的潛力。首先,車漆用量比過去減少了好幾倍,然后車體鋼板厚度也減到最小,并且有些部分使用輕得多的材料 (如塑料、鋁材,甚至碳纖化合物) 來替代。在可能的情況下,甚至玻璃也被輕得多的聚碳酸酯材料代替。
LIN總線的作用
因此,要進(jìn)一步降低油耗只能借助于智能電子技術(shù)。在這個(gè)領(lǐng)域中,汽車總線系統(tǒng)扮演著一個(gè)重要的角色,它們不僅能減少連接線路本身 (因而減輕車重),而且還能使LIN節(jié)點(diǎn)更加智能化,讓各節(jié)點(diǎn)在無需工作時(shí)關(guān)斷。
LIN網(wǎng)絡(luò)只是眾多汽車總線系統(tǒng)中的一種,但卻是單位節(jié)點(diǎn)成本最低的。從近年的技術(shù)變革,以及市場滲透情況來看,LIN 行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展可與電動助力轉(zhuǎn)向 (EPS) 相媲美。LIN 和 EPS 都是面向低成本市場領(lǐng)域,通過大批量而不是價(jià)格來實(shí)現(xiàn)銷售目標(biāo),與ABS系統(tǒng)或安全氣囊截然相反。因此,從全球的角度看,LIN的主要潛力在于汽車制造商的大批量平臺。LIN的應(yīng)用領(lǐng)域眾多,包括了從空調(diào)聯(lián)網(wǎng)或車門控制模塊 (目前首先或主要采用LIN連接);乘客區(qū)車燈控制和開關(guān)模塊 (目前大多采用電纜連接);直到翼板控制 (如排氣再循環(huán)(EGR)),電熱塞預(yù)熱裝置,以及各種泵 (如油泵、燃料泵或水泵) 等。而愛特梅爾的 LIN 器件更有優(yōu)勢,還可用于動力傳動系統(tǒng),這是因?yàn)樗捎玫腟OI 工藝技術(shù)可使IC 承受高達(dá)200°C 的工作溫度,也就是說,完全可應(yīng)付引擎?zhèn)}高達(dá) 150°C 的溫度范圍。
總線聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)
開發(fā)高成本效益的、穩(wěn)健的總線系統(tǒng)是贏得市場成功的先決條件,對于 LIN 總路線系統(tǒng)亦如此。未來幾年市場預(yù)測表明LIN將有快速增長。
就穩(wěn)健性而言,愛特梅爾公司的 LIN 產(chǎn)品是市場中的先驅(qū)者。其所有第二代 LIN 產(chǎn)品系列都達(dá)能承受高達(dá) 8 kV 的 ESD 電壓,且具有出色的抗電磁干擾能力,同時(shí)已得到全球所有汽車制造商的認(rèn)可。之所以具有這些優(yōu)勢,一方面是因?yàn)椴捎昧苏w優(yōu)化的電路設(shè)計(jì)(即 LIN IP);另一方面則因?yàn)椴捎昧?BCD-on-SOI 技術(shù) (即 SMART-I.S. ? )。因?yàn)檫@種技術(shù)的活動性結(jié)構(gòu)下有介質(zhì)隔離 (氧化層),故它具有極好的高溫穩(wěn)定性,并能很好地防止閉鎖和可控硅行為。
圖1:SMART-I.S.剖面圖(第一金屬層剖面)
光學(xué)總線系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在EMC方面具有極大的優(yōu)勢,而且應(yīng)用更為廣泛;但事實(shí)上,目前的情況并非如此,原因在于光波導(dǎo)在插接頭處容易中斷。這在采用所謂分段接插線束的汽車制造中尤其突出,因而汽車制造商主要采用電路數(shù)據(jù)傳輸方式。但僅通過網(wǎng)絡(luò)連接并不能達(dá)到要求,甚至在汽車中采用專用高速網(wǎng)絡(luò)也是行不通的。更何況,撇開客戶無法接受的價(jià)格不談,高速網(wǎng)絡(luò)會導(dǎo)致汽車中數(shù)據(jù)泛濫,降低抗電磁干擾輻射能力,同時(shí)產(chǎn)生的輻射也很高。
智能LIN節(jié)點(diǎn)
更重要的是讓LIN節(jié)點(diǎn)具有足夠的智能,這樣汽車中各單元就可根據(jù)需要關(guān)閉,從而降低功耗。這種智能解決方案可以使用分立模塊架構(gòu)來實(shí)現(xiàn),但僅用分立模塊不能降低成本和減小尺寸。要降低成本和減小尺寸只能借助于支持所有功能 (如收發(fā)器、電壓調(diào)節(jié)器、監(jiān)視器等) 的高集成度系統(tǒng)級IC。此外,也可將單板機(jī) (SBC) 和微控制器封裝在一起,進(jìn)一步減小模塊尺寸,以及裝配和運(yùn)行過程中的錯(cuò)誤率。8位微控制器尤其適合這種集成,考慮到目前AVR? 微控制器的功耗,設(shè)計(jì)人員可用AVR 微控制器替代16位架構(gòu),將整個(gè)系統(tǒng)容納到一個(gè)5mm x 7 mm或 7 mm x 7 mm 的SiP IC封裝中。
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