工程師詳解：汽車電子硬件設(shè)計(jì)九大要素

汽車電子的分支有很多，底盤和發(fā)動(dòng)機(jī)控制方向偏向于系統(tǒng)控制，能量轉(zhuǎn)換單元偏向于開關(guān)電源的優(yōu)化還有娛樂(lè)類的電子產(chǎn)品與消費(fèi)電子的重合區(qū)間較多一些。而與舊日同事的工作內(nèi)容的交流，大概也印證著著不同分支不同發(fā)展。

汽車電子硬件設(shè)計(jì)工作需要較多的時(shí)間，采取可靠性軟件已經(jīng)把完成簡(jiǎn)化;在自己需要親手做的情況下，可以選擇元件計(jì)數(shù)法或應(yīng)力分析法，前者適用于缺乏足夠的時(shí)間下得出簡(jiǎn)要結(jié)果，后者是設(shè)計(jì)到了需要確認(rèn)的階段清晰化的結(jié)果。

1.功耗

現(xiàn)在了解下來(lái)，12V鉛酸電池的容量大概在50～100Ah。這里所說(shuō)的功耗，不僅僅是指工作時(shí)候的功耗，也包括待機(jī)功耗。前者見于娛樂(lè)系統(tǒng)，萬(wàn)一把汽車玩沒(méi)電了，發(fā)動(dòng)不起來(lái)就搞笑了。用15V150A的電源是無(wú)法發(fā)動(dòng)汽車的，啟動(dòng)時(shí)候需要的瞬時(shí)功率是非常高的，也對(duì)電池的容量提出了較高的要求。

2.可靠性

與通信設(shè)備相比，惡劣的條件和與安全相關(guān)的屬性，以及人們?cè)絹?lái)越高的保修期的要求，使得所有模塊的開發(fā)模式都可能受到一定的改變。

3.熱設(shè)計(jì)與熱分析

VOLT配置了三套冷卻系統(tǒng)，相信功率轉(zhuǎn)換單元越來(lái)越多的使用，將會(huì)加大對(duì)于整個(gè)模塊熱分析與熱設(shè)計(jì)的難度。當(dāng)然當(dāng)熱累積到一定程度，就得考慮從整個(gè)車?yán)锩媾懦鋈?，器件?jí)別的散熱設(shè)計(jì)反而相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單。

4.器件采購(gòu)與成本控制

有趣的是，本土的公司，都往往使用最好的芯片。這是以前從BYQ同事告訴我的，都用好東西才可能不會(huì)出錯(cuò)，至少芯片一級(jí)可以提供支持和保證。

5.DFM和DFT

要是不能生產(chǎn)或者出廠了一些不合格品，代價(jià)會(huì)是讓人震驚。因此EOL的設(shè)備的造價(jià)往往高的嚇人。有些地方處于成本的考慮，還得在下線之前calibration之后才能使用。

6.EMC和EMI

我以前覺得電子模塊的EMC和EMI挑戰(zhàn)很大，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)源頭可能是汽車上那么多線束。由于有著諸多的感性負(fù)載和分布性的特點(diǎn)，上次電源供應(yīng)商問(wèn)我12V電池本身出來(lái)是否有紋波?讓我覺得很詫異，到了車上，從哪些地方傳導(dǎo)耦合或者空間耦合過(guò)來(lái)一定幅度的噪聲都別覺得奇怪，未來(lái)電氣化的車子更是如此。

7.法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)

我現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)有那么多的標(biāo)準(zhǔn)，地區(qū)的，行業(yè)的，國(guó)際的，國(guó)家的;主要以測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為主，還有安全標(biāo)準(zhǔn)等，前面有過(guò)一些介紹。

8.電源設(shè)計(jì)

這塊確實(shí)是一個(gè)較大的問(wèn)題，面對(duì)著越來(lái)越集成的系統(tǒng)，傳統(tǒng)的LDO好像有些變化了。與Rocky相同的觀點(diǎn)也是，遇到模擬信號(hào)采集的時(shí)候，電源的誤差與干擾本身也是需要考慮進(jìn)去的，如果某些模擬傳感器線束太長(zhǎng)，可能需要對(duì)地線也做一些考慮。

9.噪聲和振動(dòng)

繼電器，大電感和其他磁性元件，都是可能發(fā)聲的。而且后兩者對(duì)振動(dòng)也是相對(duì)敏感的，未來(lái)電氣化的過(guò)程中將會(huì)使用大量的平板變壓器和大電感，相信這塊是設(shè)計(jì)的重災(zāi)區(qū)。