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金升阳汽车电子电源选型指南概述

发布时间:2019-10-09 22:21:57 编辑:笔名

  金升阳汽车电子电源选型指南-概述

  汽车整个构造复杂,零部件数以万计,但是整个汽车的基本构造可以概括划分为四大部分:发动机、底盘、车身、汽车电子。汽车电子占整车成本的比例一直在上升,目前汽车电子占据整车成本范围在15%-30%,对于一些高端车,汽车电子占据总成本接近40%-50%。随着智能技术的不断发展,汽车的其他模块发展已经固化,汽车的舒适度主要是体现在汽车电子智能程度。

  车载汽车电子系统非常多,主要包括车载供电系统、启动系统、发动机管理系统、照明系统与灯光管理系统、仪表指示系统、空调系统、辅助系统、安全气囊系统、自动变速器电子控制系统、电子控制悬架系统、车载智能钥匙系统、驻车辅助系统、汽车娱乐系统、汽车远程通讯系统、汽车设备线路及车载总线系统等,这些系统组合构成了汽车电子系统。

  汽车电源的组成:

  燃油汽车的电源系统主要由蓄电池和发电机组成,双模汽车和纯电动电车的电源系统主要由动力蓄电池、铅酸蓄电池和DC-DC电压逆变器组成,再到各个系统内部使用电源模块或电源芯片进行电压转换。两者的主要区别主要体现在:

  1. 燃油汽车的电源系统为低压系统,一般为12V,双模汽车和纯电动汽车的电源系统为低压电和高压电并存,高压电一般为300V-500V或者以上,由动力蓄电池提供;低压电为12V、24V和42V,有铅酸蓄电池或DC-DC电压逆变器提供。

  2. 双模汽车或纯电动汽车的动力蓄电池是整车的动力源,动力蓄电池把电能供给电动机来驱动汽车;而燃油汽车的动力则是靠发动机燃烧汽油获得,非电力驱动。

  由于汽车内部有多个系统属于常电设备,那么在发电机不工作的状态下,就需要铅酸蓄电池供电,这对于蓄电池和电子设备都是一个不小的考验,尤其是电子设备的功耗大小是一个核心问题。现在很多厂商要求整车的常电设备的静态功耗小于20mA,那么对于常电系统则要求做到几个mA的静态功耗。

  更多情况下,系统内部需要低压,这就需要对铅酸电池的电压进行转换。特别是在发电机供电状态下,对转换电源的抗干扰能力要求苛刻。发电机产生的交流电只是经过了全波整流就直接给系统进行供电,如果整个系统电源滤波措施处理不当,很容易干扰到系统内部。目前,很多车载安全系统一般都采用隔离电源进行转换供电,非安全系统由于受到成本的困扰在使用非隔离芯片搭建的电路进行电压转换。

  汽车电子电源环境及其要求:

  汽车车载电源系统的应用环境比普通电源系统要复杂,因为汽车内的电磁环境较为恶劣。汽车的电气设备在运行时会产生大量电磁干扰,这些干扰的频带很宽,通过传导、耦合或者辐射的方式,传播到电源系统内,进而影响到电子设备的正常工作。最恶劣的情况往往是由于车辆自身产生的干扰所产生的,如点火系统、发电机及整流器系统的干扰脉冲。

  最为关键的原因是汽车的所有供电都是连接到一个点,这样设备之间的干扰会沿着电源线直接串扰过去,干扰到其他的设备。

  除了上述内部干扰外,汽车电子和其他普通的电子产品相比,外部环境的恶略程度要高出很多,尤其是温度、湿度、振动、雨水、耐老化性能、电压波动以及电压冲击等因素。更加重要的是,汽车作为人类常用的交通工具,它的可靠性和安全性倍受大家的关注。以下特意汇总了汽车常见电子部件的温度规格:

  表一:汽车电子环境温度分析

  电子内部元器件也要承受来自各种环境因素的严酷考验,自从汽车电子委员会(AEC)设立了质量控制标准后,AEC-Q-100芯片应力测试规范认证对于汽车内部芯片有了严格的管控,AEC 标准也逐渐向汽车电子零部件的通用测试规范发展。经过10 多年的努力,AEC-Q-100 已经成为汽车电子系统的通用标准。在AEC-Q-100 之后又陆续制定了针对离散组件的AEC-Q-101 和针对被动组件的AEC-Q-200 等规范,以及AEC-Q001、Q002、Q003、Q004 等指导性原则。

  ISO 16750 系列标准是国际标准化组织ISO 最近几年推出的针对汽车电子的环境可靠性标准,该标准是欧系车常用的标准,并且逐渐被世界各国转化为国家标准,也逐渐被各企业标准所引用,成为应用比较广泛的汽车电子的环境可靠性标准。该系列标准包括五个部分:

  汽车电子电磁兼容特点及要求:

  随着汽车车载电子产品种类越来越多,加之许多重要的监视、控制系统功能为电子装置所代替,车辆安全行驶的性能也就与其工作的电磁环境密切联系了起来。如果零部件的EMS能力若太低,一旦受到内部或外部的电磁骚扰,轻者可能影响产品性能,重者则可能直接影响行车安全,致使人员损伤。由于车辆及其零部件存在对安全性能要求非常高的特殊性,车辆的EMC标准的严酷程度往往高于一般电子产品数倍以上。

  EMS 试验法是以外加骚扰能量到被测设备上的方式,来判定被测设备的抗扰度能力。不同的干扰能量,须通过各种不同的试验方法,选择适合的耦合方式,才能将能量顺利的耦合到被测设备上。外加干扰能量的传递路径主要分为辐射性与传导性两种,辐射性干扰是指骚扰能量不经由任何传输介质作为媒介,由空中传递到DUT (Device Under Test)或是DUT的线路(电源及信号线路),而传导性干扰则是经由电源线或信号线等线路,直接将干扰能量耦合或注入到DUT或线路上。外加骚扰能量的型态包含连续波与瞬态波两种,分为辐射性与传导性这两种耦合方式。可将抗扰度试验方法细分为连续波(Continue Wave)传导、连续波辐射、瞬态传导(Transiet)及静电放电(ESD)四大类.

  针对汽车电子自身产生的干扰,国际无线电干扰委员会(CISPR)对汽车电子业提出了严格的要求,尤其是车载收音机、数字电视、导航设备都是这种干扰的重灾区。所以 CISPR25:用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测试方法,对汽车电子自身的发射状态也有了明确的等级判定。EMS方面的测试项目如下所示:

  对于电动汽车方面,还有一些特殊的要求:电动汽车电子的高压部分除了要满足GB/T 17626系列的浪涌和脉冲群项目外,还有GB 13837(电动汽车的电场和磁场强度的测量方法及执行水平)专门针对电动汽车的自身发射的一个特殊标准。

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