2024 TI 智慧汽車技術研討會 引領未來的移動革命 智慧應用 影音
Microchip
ADI

2024 TI 智慧汽車技術研討會 引領未來的移動革命

  • 李佳玲台北

日前 TI 智慧汽車技術研討會,吸引近400位產業菁英蒞臨會場,TI揭示其先進智慧車解決方案如何引領未來的移動革命,協助業者佈局智慧汽車創新應用。TI
日前 TI 智慧汽車技術研討會,吸引近400位產業菁英蒞臨會場,TI揭示其先進智慧車解決方案如何引領未來的移動革命,協助業者佈局智慧汽車創新應用。TI

智慧化與電氣化風潮正推動著汽車產業的革命性轉型,特別是汽車電氣化、先進駕駛輔助系統(ADAS)和區域架構等三大關鍵領域的發展。這其中,半導體創新技術扮演了重要角色,以協助汽車系統持續發展,打造更智慧、安全和節能的汽車未來。

TI深耕汽車市場多年,已建構了完備的產品組合。在今年度的TI智慧汽車技術研討會中,特別聚焦於這些重要議題,並揭示其先進解決方案如何引領未來的移動革命,協助業者佈局智慧汽車創新應用。

TI應用工程師David Ho。TI

TI應用工程師David Ho。TI

TI資深應用工程師James Hsu。TI

TI資深應用工程師James Hsu。TI

TI應用工程師Pin Tsai。TI

TI應用工程師Pin Tsai。TI

TI應用工程師Barton Tung。TI

TI應用工程師Barton Tung。TI

TI資深應用工程師Roy Chan。TI

TI資深應用工程師Roy Chan。TI

TI應用工程師Roy Chou。TI

TI應用工程師Roy Chou。TI

車用處理器在先進駕駛輔助系統之應用

TI應用工程師David Ho表示,TI針對汽車市場開發了TDA4x SoC系列產品,具備整合精密感測與控制、邊緣AI與邊緣運算、節能、功能安全性、網路連接性,以及統一的軟體開發套件支援等特性。

TI截至目前已出貨11億顆安全MCU給汽車產業,3.5億顆的車用處理器以及1.2億顆的ADAS處理器。由於累積了深厚經驗並充分了解市場,因此將能引領、定義並滿足汽車市場需求。

現今汽車市場主要有兩大發展趨勢:大量部署ADAS技術、以及改為數據及軟體導向。未來將有更多汽車導入先進ADAS,尤其是在停車、駕駛、以及車艙內監控等各種創新應用。此外,由於汽車的ECU數量增加,需要數據在ECU之間能有效移動,推動了區域架構的發展,對於即時處理以及更具智慧的閘道器有更高的要求。

針對這兩大趨勢,TI提供TDA4系列及DRA8系列SoC,可為汽車帶來更佳的駕駛體驗,並推動軟體定義汽車的發展。透過此統一的汽車平台,以及TI提供的完整軟體開發套件,能夠協助業者加速創新汽車應用的開發。以目前新興的邊緣運算為例,TDA4x的深度學習工具可使AI演算法的部署更簡易與正確。

最後,David Ho介紹了多家合作夥伴採用TDA4x開發的實際產品,包括智慧駕駛、智慧停車、以及多重攝影機等。

車用毫米波雷達應用日益普及

TI資深應用工程師James Hsu指出,毫米波感測器的特點在於,能夠以高準確度提供偵測物件的距離、速度以及角度。與攝影機不同的是,毫米波能在黑暗、濃霧、大雨等較差的環境條件下正常運作。因此,近來毫米波已日益獲得汽車的廣泛應用。

TI毫米波技術的優勢包括:透過整合前端元件,可提供單晶片的感測解決方案、採用RFCMOS製程,具備更佳的整合性,效能優於SiGe。此外,以封裝天線形式供應,可簡化設計與製造挑戰。

在ADAS應用,TI新推出AWR2544、AWRL1432等產品,可用在前方、停車、側面雷達等設計。至於車身、底盤方面,AWRL6432可用於車內兒童感測和入侵防盜偵測,此外還有多項產品適用於安全帶提醒、腳踢尾門等各種功能。

針對ADAS雷達市場的趨勢,James Hsu表示,下一代的雷達感測器將提升25%的距離偵測、50%的角度解析度,以及30%的功耗降低,並朝1Gbps乙太網路和CANFD等不同的架構演進。

此外,毫米波雷達亦可應用在電動單車或微型交通。最後,他強調毫米波雷達將在車艙感測應用扮演重要角色,帶來創新應用。例如,雷達可偵測諸如呼吸等細微的身體動作,也能夠偵測到毯子下有熟睡的嬰兒,可有效防止意外事件。此外,雷達的強韌性更佳,能在各種照明條件下運作,不受溫度影響,而且又能兼顧隱私。

電動車充電樁及動力總成系統方案介紹

TI應用工程師Pin Tsai表示,TI是推動全球汽車充電系統標準化的CharIN協會的重要成員,我們的充電樁解決方案涵蓋高壓電源轉換、電流與電壓感測、以及邊緣處理與連接性等完整應用。。

充電樁的發展趨勢包括:更高的電池電壓,意味著充電樁必須支援250V-920V,因此需要更複雜的DC/DC設計。此外,雙向充電也是近來的重要議題,結合儲能系統設計,要求更高的電源效率。基於此趨勢,無論是CCS或NACS系統,都需遵循ISO15118標準,以提供雙向充電的V2G功能。同時,為符合消費者和充電業者的需求,電能計量功能也已成為必須。

Pin Tsai介紹多款參考設計,包括AC Level 2充電平台參考設計TIDA-010239,此參考設計著重於超低待機隔離式AC/DC輔助功率,具備高效率繼電器,支援偵測RCD(殘餘電流偵測)應用。此外,還有三相電流轉換電能計量參考設計TIDA-010243、10kW三相三級雙相逆變器/轉換器參考設計TIDA-01606、以及雙向雙主動橋式(DAB) DC/DC參考設計TIDA-010054。

在動力總成方面,就推動汽車電氣化的發展來看,涉及了四項重要技術:電池管理系統(BMS)、牽引逆變器、車載充電器(OBC)、以及DCDC轉換器。其中每一項技術都有不同的設計考量,包括電池監控準確度、高壓隔離式閘極驅動器、即時MCU控制器,以及整合式變壓器技術等。

針對OBC/DCDC,Pin Tsai指出,近來的趨勢是朝區域控制發展,把牽引逆變器和OSC/DCDC/BMU整合在一起,推升了對功能安全性和即時控制的需求。此外,除了需能支援400V和800V電池和更高電壓範圍的電池平台之外,還需能支援V2G和V2H的雙向電源功能。

對此,TI在提升電源密度、隔離式設計、即時ASIL-D控制器等各方面技術都投入許多資源,可提供完備的解決方案。同時,TI不僅是元件供應商,還專精於系統技術,可提供豐富的參考設計,協助業者縮短上市時程。因為隨著汽車電氣化的發展,新車的設計週期也逐漸縮短,這對業者來說,也是一項新的挑戰。

在電池管理系統(BMS)方面,則需要提升電池監測準確度,以支援磷酸鐵鋰(LFP)電池技術。對此TI的BQ79718-Q1 電池監控器可實現精密的電池電壓、電流和溫度量測,以有效確定車輛的實際續航里程,提高電池組的整體壽命和安全性。

TI的創新電芯電量監控及電池包監控方案

TI應用工程師Barton Tung表示,BMS正持續演進,為了簡化硬體與MCU軟體開發,已從傳統BMS移轉至智慧型BJB(電池接線盒),再朝領域(domain)/區域(zone)架構發展。

TI可針對汽車BMS提供完整產品組合,包括電池芯監控、電池包監控、固態繼電器、隔離式電壓供應、無線MCU、以及週邊介面等,均有方案可供選用。

為了提升電池壽命並最大化充電效率,電池芯的電壓量測非常重要。尤其是,LFP電池的放電曲線非常平坦,因此需要更精密的電壓量測。此外,電壓與電流的同步量測亦很重要,非同步資料有可能會導致誤差。1%的SOC誤差,就有可能造成續航里程減少1%。

Barton Tung說明了利用分流電阻以及霍爾感測器進行電流量測的原理,以及過電流偵測、溫度量測等實際應用。在產品方面,則介紹了BQ79718 18節串聯汽車類精密電池監控器平衡器和BQ79600 UART/SPI至菊花鏈橋接IC等產品。

汽車朝區域架構發展之趨勢介紹

TI資深應用工程師Roy Chan指出,隨著汽車朝智慧化與電氣化發展,汽車架構也已從過去的分散式架構朝現今的領域架構移轉,未來將改為區域架構。

在分散式架構中,一輛高階汽車中的佈線長度將大於3公里,會採用超過100個ECU(電子控制器),不僅設計複雜,還需耗費昂貴成本進行軟體驗證。改為領域架構,能夠減少15~20%的佈線,降低系統成本。其概念是在閘道器之下,依照不同功能配置領域處理器,TI有DRA821產品適用。

至於區域控制則是透過一顆整合度更、功能更強大的中央運算單元,把閘道器和ADAS運算、IVI(車用資訊娛樂系統)運算、車輛控制運算功能結合在一起,把車子分為前後側邊四個區域進行控制。

從領域朝區域架構移轉,主要是受到軟體定義汽車以及最佳化電源供應的需求所推動。據了解,目前第一代的區域架構仍是採取領域和區域的混合式設計,要完全過渡至全面的集中式區域運算架構,還需要好幾年的時間,預估要到2028年才會實現。

在現今的第一代區域架構中,中央運算單元之下會搭配多個區域控制模組(ZCM)或區域控制器,提供與中央運算和邊緣節點之間的閘道器功能,並透過將電源傳送至下游的邊緣節點或其他區域。ZCM中包含了輸入電源保護、電源管理、通訊、智慧保險絲、輸出驅動器、MCU和比較器等多種IC。TI已有完備方案,可協助業者開發緊湊且可靠的區域控制模組。

車用背光解決方案含側錄式拓撲及直下式拓撲

TI應用工程師Roy Chou表示,近年來,汽車內部的螢幕數量日益增加,包括儀表板、智慧車艙、後座,以及電子後照鏡等,顯示應用已成為提升駕駛體驗的重要一環。

針對車用背光解決方案,LED驅動器有全域調光(global dimming)和區域調光(local dimming)兩種方式。前者是把LED放置在面板側邊,後者是把多枚LED排成列陣,放在面板後面,直接照射面板。由於每個區域都可進行局部控制,因此對比度較佳,但成本也較高。儘管如此,在高階應用趨動下,區域調光已日漸普及。

TI的全域調光LED驅動器採用升壓架構,主要有LP8864/6-Q1、LP8863-Q1、LP8868-Q1等多項產品,可支援各種通道數、最大電流、電壓範圍等規格。由於顯示器對於功能安全性的要求日增,驅動器亦提供診斷與通訊功能,以回報故障。

在區域調光方面,Roy Chou介紹了TLC696x1-Q1產品,這是16通道直驅(direct-drive)驅動器,設計簡單,2層板即可實現。

區域調光除了直驅之外,還有掃瞄方式,主要差異在於,由於LED數量多,利用多一顆TCON(時序控制器)來發送資訊。對此,TI可提供TLC696x2/4/8-Q1分時多工區域調光驅動器,以及TLC696x0-Q1掃描式MOSFET控制器。運用TI完備的相關產品以及參考設計,可協助客戶加速車載顯示應用的開發。如欲進一步了解精彩的研討會內容,請立即至TI官網下載講義或線上觀看。