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ROHM:高性能IC、大功率器件和传感器模组正成为汽车不可或缺的关键零部件

发布时间:2018-09-19 责任编辑:xueqi

【导读】在车用电气/电源/电子系统、互联性及自动驾驶方面,ROHM半导体(上海)有限公司设计中心副所长 水原德健的观点及解决方案如下。
 
 
1 车用电气/电源/电子系统
 
首先,关于车用电气/电源/电子系统的发展动向,分别从如下几个方面进行阐述。
 
①<DC/DC转换器>
 
HEV/EV在行驶中频繁启停引擎,因此与传统的发电机方式相比,需要不受引擎状态影响进行电源供给的DC/DC转换器。DC/DC转换器由功率元件进行高频开关,通过变压器从直流高电压电池转换为14V直流低电压,向低电压电池充电。将低电压PCB板和高电压PCB板与所有地与信号电气分离,已达到防止火灾和触电的目的,因此需要绝缘IC。罗姆已开发出实现小型化与更长使用寿命的绝缘IC产品。
 
②<主逆变器>
 
主逆变器将电池中储备的直流电转换为三相交流电来驱动电机。以往的逆变器用功率元器件多使用IGBT和二极管组合的产品,而能够降低电阻损耗和开关损耗的SiC MOSFET和SiC肖特基势垒二极管的组合正越来越受到关注。今后会向着低导通阻抗等更高性能而努力。
 
③<车载充电器>
 
车载充电器是将家庭用100V~240V交流电流转换为直流电流,以对高压电池进行充电的AC/DC转换器。为支持世界各国的家庭用电源的电压,车载充电器的容许输入电压为85V~265V。由于输入电压的变动,要求更稳定、更高效率的元器件。罗姆除绝缘IC之外,还在量产SiC肖特基势垒二极管等功率元器件。
 
④<电动压缩机>
 
近年来,HEV、PHV和EV等节能车辆因为配备高电压电池,所以使用电动型压缩机,而非通常的皮带驱动压缩机。逆变器电路要求小型、高耐热、高抗震性。罗姆通过运用独有的微细加工技术,开发出片上变压器工艺。推出了可以实现小型、高可靠性的栅极驱动器和通用性高的IGBT产品系列。
 
其次,新能源汽车“三电”的痛点在于行驶距离、电池空间和高可靠性。ROHM凭借SiC(碳化硅)来应对这些难题。具体如下:
 
① ROHM的SiC功率元器件在EV中的应用:
 
主逆变器、DC/DC转换器、车载充电器、电动压缩机等在新能源汽车中重要性凸显的大电流区域,需要更稳定高效率的元器件。ROHM可提供以先进SiC功率元器件为首的综合电源解决方案。
 
② ROHM的SiC技术对EV性能的提高:
 
使用SiC元器件能让设备体积更小,功耗更低。因具备高耐压、高耐热特性,使在小空间和严酷环境下的安装成为可能。应用于混合动力汽车和电动汽车,可大幅降低油耗,扩大车内空间,从而有更多空间设置更大的电池,有效提高行驶距离。
 
③ ROHM的“SiC(碳化硅)功率元器件”被应用于顶级电动方程式锦标赛“Formula E”:
 
ROHM作为参加“FIA电动方程式锦标赛”的文图瑞(Venturi)电动方程式车队的官方技术合作伙伴,向该车队提供SiC功率元器件,大幅降低了赛车逆变器的能量损耗,并且通过逆变器的大幅度小型轻量化,进一步对赛车的性能提高作出贡献。
 
最后,ROHM在EV方面的解决方案如下:
 
① ROHM针对EV专用单元的综合解决方案
 
EV专用单元需要对12V系列低电压电路和电池/驱动系统高电压电路进行绝缘,进而要求较高的可靠性、小型化、低功耗。ROHM通过SiC功率元器件、IGBT、SJMOSFET等功率元器件对其作出贡献。并且,提供与功率元器件控制IC及电源、变压器、二极管、检测电流的分流电阻器等各种通用产品配套的解决方案,以此降低EV专用单元的功耗、提高效率、使之更小。通过提供整体解决方案,为EV单元的小型化、高效率化做出贡献。
 
② 48V电源系统对策
 
轻度混合动力汽车采用比以往12V电源传输效率更高的48V电源系统。另一方面,配置在车辆各个部位的ECU需要较低的3.3V驱动电压,进而要求更低的2.5V的驱动电压。ROHM挑战DC/DC转换器的“单芯片化”这一高难度关口,开发出了超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control”。搭载此项技术,可将开关导通时间缩短到9ns。这在目前的电源IC中是世界最小※的数值。
 
※截至2017年10月 ROHM调查。
 
③高可靠性-“ISO26262”认证
 
ROHM通过第三方认证机构德国莱茵TUV取得了汽车行业功能安全标准"ISO26262"的开发工艺认证。这意味着ROHM面向车载领域的元器件开发工艺被认定为可满足该标准中的最高安全等级"ASIL-D"。ROHM自创业以来一直秉承“品质第一”的企业目标,采用从开发到制造全部在集团内进行的“垂直统合”型系统,在所有工序中贯彻执行高品质理念,努力实现有效的追溯性以及供应链优化。在车载级元器件方面,ROHM打造了车载产品专用生产线,并遵行汽车行业质量管理体系“IATF 16949”及电子元器件可靠性标准“AEC-Q100”、“ AEC-Q100101”、" AEC-Q100200"等来推进产品开发。
 
2 互联性
 
随着安全、舒适、环保意识的提升,汽车进化的历史也书写着汽车电子化的进程。对于正在这一进程中逐渐呈现的新一代汽车社会,自动驾驶和智能城市的实现指日可待。其中高性能IC和大功率元器件将成为不可或缺的关键零部件。罗姆紧跟汽车技术进化,不断提供新的方案。凭借“质量第一”的产品制造理念和长期稳定的产品供应,为新一代汽车社会的汽车进化做贡献。
 
3 无人驾驶
 
高级驾驶辅助系统(ADAS)是通往自动驾驶系统的先驱,搭载ADAS车辆的市场投放以及研发速度如今正飞速发展。
 
作为系统的关键,各种传感元器件按照其特点,被运用于各种用途。近年来,除了提高识别、检测精度以及模块的小型化之外,市场还强烈要求注重功能安全的元器件。罗姆(ROHM)正在开发适用于各种传感器模块以及将其进行整合的ADAS ECU的元器件,例如系统电源、各种电源LSI、传输检测数据的接口IC等,还通过广泛推出其他周边LSI和分立式元器件产品,为旨在实现ADAS/自动驾驶的汽车的未来做贡献。
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