金升陽汽車電子電源選型指南概述

    概述：

    汽車整個構造復雜，零部件數以萬計，但是整個汽車的基本構造可以概括劃分為四大部分：發動機、底盤、車身、汽車電子。汽車電子占整車成本的比例一直在上升，目前汽車電子占據整車成本范圍在15%-30%，對于一些高端車，汽車電子占據總成本接近40%-50%。隨著智能技術的不斷發展，汽車的其他模塊發展已經固化，汽車的舒適度主要是體現在汽車電子智能程度。

    車載汽車電子系統非常多，主要包括車載供電系統、啟動系統、發動機管理系統、照明系統與燈光管理系統、儀表指示系統、空調系統、輔助系統、安全氣囊系統、自動變速器電子控制系統、電子控制懸架系統、車載智能鑰匙系統、駐車輔助系統、汽車娛樂系統、汽車遠程通訊系統、汽車設備線路及車載總線系統等，這些系統組合構成了汽車電子系統。

    汽車電源的組成：

    燃油汽車的電源系統主要由蓄電池和發電機組成，雙模汽車和純電動電車的電源系統主要由動力蓄電池、鉛酸蓄電池和DC-DC電壓逆變器組成，再到各個系統內部使用電源模塊或電源芯片進行電壓轉換。兩者的主要區別主要體現在：

    1. 燃油汽車的電源系統為低壓系統，一般為12V，雙模汽車和純電動汽車的電源系統為低壓電和高壓電并存，高壓電一般為300V-500V或者以上，由動力蓄電池提供；低壓電為12V、24V和42V，有鉛酸蓄電池或DC-DC電壓逆變器提供。

    2. 雙模汽車或純電動汽車的動力蓄電池是整車的動力源，動力蓄電池把電能供給電動機來驅動汽車；而燃油汽車的動力則是靠發動機燃燒汽油獲得，非電力驅動。

    由于汽車內部有多個系統屬于常電設備，那么在發電機不工作的狀態下，就需要鉛酸蓄電池供電，這對于蓄電池和電子設備都是一個不小的考驗，尤其是電子設備的功耗大小是一個核心問題。現在很多廠商要求整車的常電設備的靜態功耗小于20mA，那么對于常電系統則要求做到幾個mA的靜態功耗。

    更多情況下，系統內部需要低壓，這就需要對鉛酸電池的電壓進行轉換。特別是在發電機供電狀態下，對轉換電源的抗干擾能力要求苛刻。發電機產生的交流電只是經過了全波整流就直接給系統進行供電，如果整個系統電源濾波措施處理不當，很容易干擾到系統內部。目前，很多車載安全系統一般都采用隔離電源進行轉換供電，非安全系統由于受到成本的困擾在使用非隔離芯片搭建的電路進行電壓轉換。

    汽車電子電源環境及其要求：

    汽車車載電源系統的應用環境比普通電源系統要復雜，因為汽車內的電磁環境較為惡劣。汽車的電氣設備在運行時會產生大量電磁干擾，這些干擾的頻帶很寬，通過傳導、耦合或者輻射的方式，傳播到電源系統內，進而影響到電子設備的正常工作。最惡劣的情況往往是由于車輛自身產生的干擾所產生的，如點火系統、發電機及整流器系統的干擾脈沖。

    最為關鍵的原因是汽車的所有供電都是連接到一個點，這樣設備之間的干擾會沿著電源線直接串擾過去，干擾到其他的設備。

    除了上述內部干擾外，汽車電子和其他普通的電子產品相比，外部環境的惡略程度要高出很多，尤其是溫度、濕度、振動、雨水、耐老化性能、電壓波動以及電壓沖擊等因素。更加重要的是，汽車作為人類常用的交通工具，它的可靠性和安全性倍受大家的關注。以下特意匯總了汽車常見電子部件的溫度規格：

    表一：汽車電子環境溫度分析

    電子內部元器件也要承受來自各種環境因素的嚴酷考驗，自從汽車電子委員會（AEC）設立了質量控制標準后，AEC-Q-100芯片應力測試規范認證對于汽車內部芯片有了嚴格的管控，AEC 標準也逐漸向汽車電子零部件的通用測試規范發展。經過10 多年的努力，AEC-Q-100 已經成為汽車電子系統的通用標準。在AEC-Q-100 之后又陸續制定了針對離散組件的AEC-Q-101 和針對被動組件的AEC-Q-200 等規范，以及AEC-Q001、Q002、Q003、Q004 等指導性原則。

    ISO 16750 系列標準是國際標準化組織ISO 最近幾年推出的針對汽車電子的環境可靠性標準，該標準是歐系車常用的標準，并且逐漸被世界各國轉化為國家標準，也逐漸被各企業標準所引用，成為應用比較廣泛的汽車電子的環境可靠性標準。該系列標準包括五個部分：

    汽車電子電磁兼容特點及要求：

    隨著汽車車載電子產品種類越來越多，加之許多重要的監視、控制系統功能為電子裝置所代替，車輛安全行駛的性能也就與其工作的電磁環境密切聯系了起來。如果零部件的EMS能力若太低，一旦受到內部或外部的電磁騷擾，輕者可能影響產品性能，重者則可能直接影響行車安全，致使人員損傷。由于車輛及其零部件存在對安全性能要求非常高的特殊性，車輛的EMC標準的嚴酷程度往往高于一般電子產品數倍以上。

    EMS 試驗法是以外加騷擾能量到被測設備上的方式，來判定被測設備的抗擾度能力。不同的干擾能量，須通過各種不同的試驗方法，選擇適合的耦合方式，才能將能量順利的耦合到被測設備上。外加干擾能量的傳遞路徑主要分為輻射性與傳導性兩種，輻射性干擾是指騷擾能量不經由任何傳輸介質作為媒介，由空中傳遞到DUT (Device Under Test)或是DUT的線路(電源及信號線路)，而傳導性干擾則是經由電源線或信號線等線路，直接將干擾能量耦合或注入到DUT或線路上。外加騷擾能量的型態包含連續波與瞬態波兩種，分為輻射性與傳導性這兩種耦合方式。可將抗擾度試驗方法細分為連續波（Continue Wave）傳導、連續波輻射、瞬態傳導(Transiet)及靜電放電（ESD）四大類。

    針對汽車電子自身產生的干擾，國際無線電干擾委員會（CISPR）對汽車電子業提出了嚴格的要求，尤其是車載收音機、數字電視、導航設備都是這種干擾的重災區。所以 CISPR25：用于保護車載接收機的無線電騷擾特性的限值和測試方法，對汽車電子自身的發射狀態也有了明確的等級判定。EMS方面的測試項目如下所示：

    對于電動汽車方面，還有一些特殊的要求：電動汽車電子的高壓部分除了要滿足GB/T 17626系列的浪涌和脈沖群項目外，還有GB 13837（電動汽車的電場和磁場強度的測量方法及執行水平）專門針對電動汽車的自身發射的一個特殊標準。

    原文鏈接地址：http://www.mornsun.cn/news/NewDetail.aspx?id=241&channelid=132<