安全問題要注意 汽車組件要可靠穩(wěn)定
前言:在過去10年當(dāng)中,全球汽車所使用的電子IC組件產(chǎn)值大幅增長,年平均增長率都保持在12%以上。
從市場數(shù)據(jù)很明顯地看出,車用電子組件與其它應(yīng)用類型的電子組件相比,其市場增長速度要高上許多;再加上汽車市場仍然保持高增長,且汽車電子化程度只會增加而不會減少的情況,可以預(yù)估在未來10年中,汽車電子仍是個相當(dāng)被看好的產(chǎn)業(yè)。
根據(jù)市場研究公司IC Insights預(yù)測,2008年全球汽車電子市場規(guī)?蛇_千億美元以上的汽車電子市場商機,未來幾年的年增長率可望保持過去12%的年增長率,市場商機潛力可期;另外,IEEE也評估至2010年將有40%的汽車成本來自于汽車電子,4C(Car)的需求日益顯著。不過,基于汽車制造廠所訂定出的嚴(yán)苛作業(yè)環(huán)境、有限的車體容量體積下,以及對于安全性的高良率要求,還有長達10年以上的零件供應(yīng)需求等關(guān)鍵性因素。
在在都顯示出挑戰(zhàn)電子廠商的技術(shù)能力與適應(yīng)能力,以及欲進入汽車供應(yīng)鏈?zhǔn)袌龅膹S商們,還有重重障礙與門坎尚待克服。因此,在全球電子業(yè)者致力于發(fā)展高科技汽車電子系統(tǒng)的同時,也出現(xiàn)了過去在電子產(chǎn)業(yè)中未曾遇到的棘手問題,那就是搭載于汽車上電子組件、零組件必須適應(yīng)于長時間運作,其穩(wěn)定性及可靠度問題。
汽車設(shè)備設(shè)計師在開發(fā)初期必須在系統(tǒng)設(shè)計上投注更多的精力,許多國際知名汽車電子制造商已經(jīng)清楚地證明了這么做的好處。另外,進一步與組件供貨商協(xié)同合作,將可使汽車電子設(shè)備組件更能針對性地滿足汽車應(yīng)用需求
電子設(shè)備增多 問題也就越多
隨著電子系統(tǒng)持續(xù)取代原本搭建汽車上的機械系統(tǒng),使得搭載車內(nèi)的電子設(shè)備已經(jīng)越來越多,例如:引擎與動力傳動控制系統(tǒng)、車身電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子煞車控制系統(tǒng),以及LED顯示、照明設(shè)備…等,使得許多想要購車的消費者越來越看重汽車上是否有搭載先進的電子設(shè)備,特別是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及多媒體影音娛樂設(shè)備;因此,汽車產(chǎn)業(yè)便將此類型的電子系統(tǒng)稱之為信息娛樂系統(tǒng),電子廠商更想在車載信息娛樂市場中能夠獨占先機 。
不過,以目前的市場需求來看,在汽車電子產(chǎn)品領(lǐng)域增長最快的是安全系統(tǒng);主要是因為消費者的意識型態(tài)需求,以及法規(guī)的共同推動之下,包括:車身穩(wěn)定性系統(tǒng)控制、主/被動式安全設(shè)備、防撞系統(tǒng)等諸多相似系統(tǒng)得到了快速發(fā)展。預(yù)計到2010年,在一般的汽車生產(chǎn)成本中,電子產(chǎn)品將占到37%,是目前的2倍之多。
這主要是因為眾家汽車電子廠商紛紛爭先恐后地用新型的電子技術(shù),借以吸引中高階層的汽車使用者所致,而今日的中高階車款上更搭載了70至100個以上的微處理器,這大大地增加了系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性,更不用提這些現(xiàn)代化系統(tǒng)給汽車駕駛者所帶來的困惑了。雖然有部份喜愛操控傳統(tǒng)機械的汽車駕駛者有了反對的聲音,使得目前的形勢開始出現(xiàn)改變,很多汽車制造商實際上正在減少功能,改以質(zhì)量上下更大的功夫。不過,很明顯的汽車電子產(chǎn)品增長趨勢還是不會出現(xiàn)較大的改變,未來電子產(chǎn)品還是會持續(xù)替代過去汽車上的機械系統(tǒng)。
說:汽車電子設(shè)備或電子系統(tǒng)導(dǎo)入車內(nèi)應(yīng)用之后,車用電力供應(yīng)逐漸呈現(xiàn)不足的現(xiàn)象,使得汽車制造廠必須開始面對功率的控制,以及功率轉(zhuǎn)換技術(shù)提出更高的要求,借以推動車用功率半導(dǎo)體、相關(guān)封裝技術(shù)。
因應(yīng)苛刻的汽車環(huán)境
除非采取不同的理念和方式,否則過去這10年當(dāng)中所出現(xiàn)的汽車電子化的現(xiàn)象還是會持續(xù)發(fā)生。出現(xiàn)今天這種可靠性問題的部分原因是,主要是因為電子化過程讓今日的汽車變得非常復(fù)雜,不過去除掉電子化的復(fù)雜性,還有另一個因素,就是汽車的應(yīng)用環(huán)境是目前所知道的最為嚴(yán)苛的環(huán)境之一。
再者,搭在于汽車上的電源系統(tǒng),是以12V電池電源為主,對電子產(chǎn)品而言是非常難以適應(yīng)的,因為在某些天冷的環(huán)境中,欲啟動引擎,又可稱之為冷車起動,可能導(dǎo)致電池電壓降至 4V,甚至有部分汽車制造商所要求的冷車發(fā)動電壓甚至更低。若電池連接不牢固或重負載斷開常常導(dǎo)致負載突降,因此要如何在此情況下,12V電池上的電壓瞬間可能超過100V,就一個所謂的12V系統(tǒng)而言,這也許不是人們期望出現(xiàn)的情況。讓事情更加困難的事當(dāng)電池的正負極搭載錯誤,也不允許電子設(shè)備會發(fā)生任何損壞的情況。
在傳統(tǒng)的汽車引擎系統(tǒng)關(guān)閉時,整個電氣系統(tǒng)都不進行通電的動作,但與過去不同的是現(xiàn)代汽車若設(shè)計有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),即便是汽車處于未啟動的關(guān)閉狀態(tài),網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還是會持續(xù)進行通電的動作,雖然系統(tǒng)是處于備用狀態(tài),然而電子系統(tǒng)仍可能會逐漸耗用掉電池的電量。有些高檔歐系汽車設(shè)有不少在未啟動時會進入備用狀態(tài)的系統(tǒng),它們消耗了大量電池電流,因此引擎至少必須要每隔兩天就運轉(zhuǎn)30分鐘以上,才可避免電池電量耗盡的情況。簡單說,一旦汽車持續(xù)朝著此方向發(fā)展,那么要不了多久,汽車即便是在短期不使用的狀況下,也要像移動3C產(chǎn)品一樣插上插座充電,才有足夠電能負荷引擎啟動所需的電量,否則就得每天啟動汽車,讓引擎運轉(zhuǎn)30分鐘以上。
再由環(huán)境溫度及工作電壓的角度來看,汽車電子產(chǎn)品所處的環(huán)境非?量獭2粌H如此,汽車環(huán)境對空間的利用設(shè)計也十分強調(diào)講究,由于汽車中的電子產(chǎn)品越來越多,因此容納這些系統(tǒng)的空間越來越小了,要讓復(fù)雜極高的電子系統(tǒng)現(xiàn)在必須塞進引擎室、儀表板、頭墊等狹小空間中,也成為汽車電子設(shè)計上的挑戰(zhàn)。此外,在空間有限的情況下,熱量管理也變成了嚴(yán)重問題,讓汽車電子設(shè)備不但必須在炎熱的環(huán)境下保持正常工作,還要能在一個受限的空間中排除、承受自身產(chǎn)生的熱量。因此,發(fā)展高效率的開關(guān)穩(wěn)壓器逐漸取代線性穩(wěn)壓器,以減輕熱量問題,就成為現(xiàn)今產(chǎn)品開發(fā)重點。
說:汽車電子制造商不僅要依靠組件的嚴(yán)格測試,還要評估組件供貨商過去在可靠性方面的表現(xiàn),以此判定廠商的合格性,這不僅是一個廠商選擇問題,再加上汽車電子多需因不同車種有不同的客制設(shè)計,因此汽車電子制造商也必須能與組件供貨商展開更密切的先期開發(fā)合作。
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