中心議題：

• TE針對HEV/EV的電路保護方案

汽車設計中越來越多的功率器件和高數據速率連接使得人們更加迫切地需要可靠、具有成本效益的電路保護解決方案。TE針對HEV|EV的電路保護方案係統從功率電子、可替代的電源係統 、汽車聯網進行分享。

tigaoranyoujingjixinghejianshaoeryanghuatanpaifangdequanqiuhuaxingdongxiangqichexingyetichulejudadetiaozhan，jianqingqichezhongliangshimuqianzhizaoshangcaiqudezuichangjiancelvezhiyi。youyudiandongqiche(EV)和混合動力汽車(HEV)也可用於解決全球的能源與碳排放危機，汽車製造商和電池製造商正在迅速開發新的材料和解決方案以推進這些技術的發展。

聯(lian)網(wang)生(sheng)活(huo)方(fang)式(shi)也(ye)已(yi)經(jing)滲(shen)透(tou)到(dao)汽(qi)車(che)中(zhong)


，並(bing)已(yi)極(ji)大(da)地(di)影(ying)響(xiang)新(xin)的(de)汽(qi)車(che)設(she)計(ji)。消(xiao)費(fei)者(zhe)需(xu)求(qiu)和(he)競(jing)爭(zheng)壓(ya)力(li)迫(po)使(shi)汽(qi)車(che)製(zhi)造(zao)商(shang)在(zai)汽(qi)車(che)上(shang)增(zeng)加(jia)了(le)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)功(gong)能(neng)和(he)特(te)性(xing)，這(zhe)些(xie)功(gong)能(neng)和(he)特(te)性(xing)進(jin)而(er)影(ying)響(xiang)到(dao)汽(qi)車(che)的(de)電(dian)子(zi)/電氣架構和所用的元器件。


更環保、更輕的設計

對今天的汽車工程師來說
，提高燃油經濟性和減少溫室氣體(GHG)排pai放fang已yi經jing成cheng為wei重zhong要yao的de設she計ji準zhun則ze。顯xian而er易yi見jian，電dian動dong汽qi車che和he混hun合he動dong力li汽qi車che是shi應ying對dui這zhe些xie挑tiao戰zhan的de解jie決jue方fang案an，但dan減jian輕qing汽qi車che重zhong量liang的de技ji術shu也ye能neng提ti供gong一yi些xie明ming顯xian的de好hao處chu

，因yin為wei減jian輕qing汽qi車che重zhong量liang和he滾gun動dong阻zu力li可ke以yi降jiang低di對dui能neng源yuan的de需xu求qiu
，並bing有you效xiao地di減jian少shao二er氧yang化hua碳tan排pai放fang。


除(chu)了(le)提(ti)高(gao)元(yuan)器(qi)件(jian)集(ji)成(cheng)度(du)和(he)使(shi)用(yong)先(xian)進(jin)材(cai)料(liao)有(you)助(zhu)於(yu)汽(qi)車(che)製(zhi)造(zao)商(shang)減(jian)輕(qing)汽(qi)車(che)重(zhong)量(liang)之(zhi)外(wai)
，線(xian)束(shu)重(zhong)量(liang)也(ye)是(shi)一(yi)個(ge)讓(rang)人(ren)特(te)別(bie)感(gan)興(xing)趣(qu)的(de)領(ling)域(yu)，並(bing)已(yi)經(jing)吸(xi)引(yin)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)重(zhong)新(xin)審(shen)視(shi)他(ta)們(men)的(de)設(she)計(ji)方(fang)案(an)，以(yi)防(fang)止(zhi)汽(qi)車(che)電(dian)源(yuan)功(gong)能(neng)因(yin)大(da)電(dian)流(liu)故(gu)障(zhang)情(qing)況(kuang)而(er)受(shou)損(sun)。


設計工程師麵臨的一個挑戰是保留和/huozengjiadianlubaohuqijian，tamenyouzhuyubaohuqichedianzixitongyinkenengdeguozaiqingkuangershousun，tongshijiangdizongtichengbenhezhongliang。youyuyiliangqichetongchangkenengbaohanshubaigedianluhechaoguoyigonglidedaoxian，buxianxitongdefuzaxingkenengshidechuantongdianlushejijishunanyishiyong
，bingkenengdaozhibubiyaodeguodusheji。


圖1：典型的集中式架構。


許多製造商已經發現
，將分布式架構和可複位聚合物正溫度係數(PPTC)過流保護器件結合使用可以顯著減輕汽車重量。圖1和圖2顯示了傳統集中式架構和分布式架構之間的差異。集中式方案要求每個模塊由接線盒中一個獨立的熔絲保護，見圖中黃 色部分。在這種“星形”架(jia)構(gou)中(zhong)，每(mei)個(ge)功(gong)能(neng)也(ye)要(yao)求(qiu)獨(du)立(li)的(de)導(dao)線(xian)
，因(yin)而(er)增(zeng)加(jia)了(le)重(zhong)量(liang)和(he)成(cheng)本(ben)。相(xiang)反(fan)，在(zai)由(you)電(dian)源(yuan)總(zong)線(xian)供(gong)電(dian)多(duo)個(ge)接(jie)線(xian)盒(he)的(de)分(fen)布(bu)式(shi)架(jia)構(gou)中(zhong)，從(cong)接(jie)線(xian)盒(he)出(chu)來(lai)的(de)每(mei)根(gen)導(dao)線(xian)都(dou)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)一(yi)個(ge)可(ke)複(fu)位(wei)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)的(de)保(bao)護(hu)。


圖2：典型的分布式架構。

過去
，機械強度規定汽車中使用的最細導線直徑為0.35平方毫米(22 AWG)，它能承載的電流範圍從8A至10A。這個限製在一定程度上抵消了低電流信號電路(如8A以下)中使用PPTC器件帶來的好處。不過
，目前的導線材料技術可以在給定載流能力下支持更小直徑的導線，包括直徑0.13平方毫米(26 AWB)
、最大電流為5A的導線。當使用分布式架構和PPTC過流保護時
，這種先進技術可以減輕更多的重量。
可替代的電源係統

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可替代的電源係統


雖(sui)然(ran)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)完(wan)全(quan)成(cheng)為(wei)主(zhu)流(liu)還(hai)需(xu)要(yao)一(yi)定(ding)的(de)時(shi)間(jian)
，但(dan)一(yi)些(xie)製(zhi)造(zao)商(shang)深(shen)信(xin)麵(mian)向(xiang)大(da)眾(zhong)市(shi)場(chang)的(de)零(ling)排(pai)放(fang)汽(qi)車(che)時(shi)代(dai)已(yi)經(jing)來(lai)臨(lin)。當(dang)談(tan)到(dao)針(zhen)對(dui)未(wei)來(lai)交(jiao)通(tong)開(kai)發(fa)的(de)技(ji)術(shu)時(shi)，電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)和(he)電(dian)池(chi)產(chan)業(ye)毫(hao)無(wu)疑(yi)問(wen)是(shi)焦(jiao)點(dian)所(suo)在(zai)，當(dang)前(qian)研(yan)發(fa)工(gong)作(zuo)重(zhong)點(dian)放(fang)在(zai)提(ti)高(gao)電(dian)池(chi)存(cun)儲(chu)容(rong)量(liang)和(he)加(jia)快(kuai)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)。通(tong)過(guo)與(yu)汽(qi)車(che)和(he)電(dian)池(chi)製(zhi)造(zao)商(shang)的(de)合(he)作(zuo)
，TE Connectivity公司目前正在為這一新興市場領域開發新的技術和解決方案。


圖3顯示了PPTC技術如何應用於混合動力汽車和電動汽車電池模塊中的過溫檢測。該例使用了一個熱敏傳感器陣列來監視單節電池故障。由於給PPTC器件加熱會使器件電阻迅速非線性上升
，因此這種解決方案可以實現快速
、精確的電池溫度感測。如圖所示，一節發熱的電池由於迅速上升到指定檢測溫度而被“標記”了出來。


圖3：用於混合動力汽車和電動汽車電池模塊的熱指示陣列。在本例中
，紅色電池溫度超過了指定閾值，PPTC器件進入高阻狀態。


功率電子應用在興起


越來越多的傳統機械功能正在升級到電子應用，如電動助力轉向和電子停車係統。這些大功率、高溫度應用對功率電子係統提出了更高的要求，當powerFET、電容、電阻或IC等功率器件由於長期暴露在苛刻環境下而發生故障時，有可能產生嚴重的熱問題。


提高功率器件性能
、使用散熱更均勻的設計技術、caiyongxindesanrecailiaoshimuqianyijingtichudeyongyuzengqiangreguanlixingnengdeyixiejiejuefangan。buguo，shejigongchengshirengzaihendachengdushangyilaierjibaohulaizuzhiyingonglvqijianguzhanghuofushidaozhiguoreerchanshengdereshikong。


最常用的方法是使用熱熔絲/熱切斷(TCO)huorekaiguan。zhexieqijiandounengxiangshejigongchengshitigongjiaoliuhezhiliuyingyongzhongkuanfanhetedingdewendujihuotexing，danzaidianlubanzuzhuangguochengzhongcunzaiyixiewenti。yinweiyuelaiyueduodePCB隻使用表麵貼裝器件(SMD)
，ershiyongtongkongqijianxuyaozhuanmendeanzhuangguocheng

，jinerdailaiewaidechengbenhefuzaxing。ciwai
，biaozhunqijiankenengwufatigongqicheyingyongsuoxudenaiyongxinghekekaoxing。ernenggouyongyuqichehuanjingdeqijianjingguolewanzhengdeceshi，yimanzuyangedechongjihezhendongguifanyaoqiu
，bingtigongheshidezhiliuedingzhi。

泰科電子最近推出了一款適用於汽車應用的回流熱保護(RTP)器件，這是一種可以切斷電流的二級保護器件，有助於防止因功率器件故障和PCB走線過熱而出現的損害。這種解決方案通常消除了對厚重散熱器
、冗餘FET和繼電器的需求。而這些需求廣泛地存在於電子控製單元
、HVAC、ABS、電動助力轉向係統、DC/DC轉換器和PTC加熱器中。
如圖4所示，當RTP器件靠近powerFET安裝時，它能夠追蹤FET溫度。當FET超過正常工作溫度極限並出現過溫情況時
，RTP器件將激活，並斷開電源線路。

圖4：在緩慢的熱失控情況下，RTP200器件會追蹤powerFET溫度
，當溫度達到200℃時，它就會斷開電路。


使用工業標準的貼片和無鉛回流焊設備可以快速方便地安裝這種表麵貼裝器件，並且這種器件可以承受峰值溫度遠超過200℃的多次回流焊工藝。在實際應用中

，當檢測到溫度超過200℃時
，它就會切斷電流。


為了在經過標準回流焊安裝後還能在現場200℃溫度時打開
，RTP器件使用一次性電子激活工藝獲得熱敏特征。在實施激活程序之前，器件可以承受至少3次無鉛回流焊而不打開。激活程序可以在係統加電時自動實施
，也可以在製造後期的線路係統測試期間實施。

汽車聯網

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汽車聯網


在“信息娛樂高速公路”的大方向下，兩大清晰的趨勢正在快速改變汽車設計的麵貌：車載娛樂和無線連接。汽車製造商以及移動設備製造商敏銳地意識到消費者越來越高的要求：以家庭或辦公室中使用的同樣方法連接汽車內的數字設備。


今天的汽車已經變成了移動網絡
，集成各種特性和功能，包括嵌入式控製、移動媒體和無線選項。信息娛樂
、遠程信息處理、安全和電子控製等應用要求使用多種成熟的網絡標準，如LIN
、CAN
、MOST、IDB-1394、FlexRay、byteflight、用於嵌入式控製的藍牙等等。


藍牙標準已經為能夠與汽車及其係統交互的移動電子設備創建了新的市場機會
，如蜂窩電話、MP3播放器和導航設備。保護通信接口免受靜電放電(ESD)以及由天線和儀器的無線(RF)接口引起的其它電壓浪湧損害是一個關鍵的設計問題。


圖5顯示了聚合物增強型齊納二極管(PolyZen器件)如何保護藍牙模塊的電源輸入端口。該器件提供集成式過流和過壓電路保護功能，還使用了小電容聚合物ESD(PESD)器件
，用於防止天線受到ESD浪湧而損壞。


圖5：針對藍牙模塊的典型電路保護解決方案。


發展前景


汽車設計中越來越多的功率器件和高數據速率連接使得人們更加迫切地需要可靠
、具有成本效益的電路保護解決方案。TE Connectivity公司的研究、設計和應用工程師團隊正在與汽車製造商、集成商和OEM廠商合作開發所需的元器件，從而推進各種新技術、支持新興應用，並幫助汽車製造商滿足苛刻的安全標準。