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无论是在汽车动力总成、中央控制单元,还是在车身及舒适性系统中,电子元部件的使用比例都在不断增加,与此趋势相伴的是,车内安装的系统日益复杂,这使得设计师们需不断对其方案作相应的修正。现在,来自产品研发各个环节的6家合作伙伴已携起手来,努力探索总体化解决方案。RESCAR 2.0研究项目(RESCAR是德文首字母缩写,意指适用于电动车领域各项应用的新型电子元部件的鲁棒性设计)的成员,致力改善汽车电子元部件的可靠性和鲁棒性。德国联邦教育和研究部将该项目纳入由其出资开展的“STROM”(德文首字母缩写,意指适用于电动车的关键技术)计划的范畴,计划出资大约650万欧元,支持该研究项目的开展。加上合作伙伴的配套资金,这一合作研究项目在今后三年内的总预算为1,330万欧元左右。

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张少华:电动车安全需闯4道坎 必合力跨越

由于汽车中使用的电子元器件的比例不断增长,各模块之间的交互正变得前所未有的复杂。而且,如果要将汽车中央系统中——譬如转向和制动系统——的机械和液压装置用相应的电子电气部件替换,必须遵守严格的安全标准。这些安全因素以及元器件之间相互关联性,必须在半导体研发阶段就开始考虑,以符合各项应用要求。

汽车正发挥着越来越大的作用:汽车间相互通信,缓解严峻交通路况,并可在未来实现自动驾驶。所有这一切均可降低燃油消耗,减少二氧化碳排放。由英飞凌科技股份有限公司主导的“RESCAR 2.0”项目,其研究成果可助力汽车行业找到应对以下困境的解决方案:更短的创新周期必须与汽车不断提高的复杂性、汽车电子系统及其内部芯片的可靠性等更高要求协调一致。为期三年的RESCAR项目主要关注对电子部件具有相当高要求的电动汽车。

2011-12-30作者:guozhw来源:新能源汽车网【www.xnyauto.com】

动力电池的性能,常常制约着电动汽车的发展。

但是,即便是研制出高性能的动力电池,也并不意味着万事大吉。

专家指出,"机械故障"、"电池燃烧"、"高压漏电"和"电磁干扰",仍然是电动车安全上路之前必须闯过的4道坎。

在某些情况下,电动汽车受到的电磁干扰可能比传统内燃机汽车高出100倍。

所以,德国成立了EM4EM联合研发团队,以攻克难关。

据德国媒体报道,在这个研发项目下,奥迪汽车公司、戴姆勒集团、Conti-Temic微电子有限公司、罗伯特·博世有限公司、英飞凌科技股份公司、NXP半导体、Zuken公司以及ELMOS半导体公司,都统统参与进来。

此外,还有汉诺威大学、埃尔兰根-纽伦堡大学、多特蒙德和哈姆-利普施塔特大学等高校也进行同步协同,组成了高效率的产学研联盟。

众所周知,电磁干扰潜在因素造成的电火花脉冲,会对那些处理毫瓦级信号的传感器、控制装置和通信系统造成严重影响,甚至带来致命后果。

为了确保上述装置和系统的电磁兼容性,以前科研人员常常使用昂贵的、笨拙的屏蔽和过滤措施,但这样一来,加重了车辆的重量,从而又影响了电动汽车的续驶里程和行驶范围。

在德国奥迪汽车公司的领导下,OEM原始设备制造商、零部件供应商、半导体公司以及8个欧洲国家的高等学府携手共进,期望从根本上解决电动汽车的电磁兼容问题。

联盟的目的,就是为了研制出更加抗电磁干扰的电子设备。另一方面,减少电子传动系统(例如脉冲逆变器、DC-CD转换器以及电动马达)和车辆电子-电气系统的干扰发射。

项目的跨行业联合,将首次研究全价值链中,电磁干扰的一些新的潜在因素。

从最小元件、电路板上的电路、零部件、控制设备以及电缆系统直到整车,在项目设计和设计指南中,都将加以考虑。所有的实际技术,也均先采用平台进行模拟。

通过测试和模拟相结合,最终制定出相关测试方法和测试技术的国际标准。

EM4EM联合研发项目是德国联邦教育与研究部名为"IKT2020"的联邦政府高新技术规划,总投资大约720万欧元。

电磁兼容领域的跨行业协作,是确立德国电动汽车技术引领地位的关键组成部分。

此前,奥迪汽车公司、宝马汽车公司、ELMOS半导体公司、FZI信息研究中心、罗伯特·博世有限公司和英飞凌科技股份公司,联手展开了一项名为RESCAR2.0整体解决方案的科研项目(德语缩写,适用于电动车领域各项应用的新型电子元部件的鲁棒性设计),旨在为电动汽车开发出更可靠、更耐用的全新电子元件。

其跨行业的科学合作伙伴包括,DFKI德国认证智能研究中心、柏林弗劳恩霍夫可靠性和微集成科研所、德累斯顿工业大学、莱布尼兹汉诺威大学以及图宾根埃伯哈德·卡尔斯大学。

该项联合研发项目同样也属于德国联邦教育与研究部"STROM电动汽车关键技术"资助的范畴,大约获得650万欧元的资金。该项目计划到2014年全部完成,预计3年内拉动的总投资,将达到1330万欧元。

RESCAR2.0整体解决方案将采用全套开发流程系统地研究低压模拟、数码电路、高压混合信号集成电路以及传感装置等,以改善车载电子元件的鲁棒性和稳固性,从而提高电动汽车的可靠性。最终使德国电动汽车制造商,在未来的电动汽车安全性、可靠性和舒适性方面的竞争中脱颖而出。

零排放的电动汽车由于能应对日益高涨的国际油价和愈加严重的空气污染,而受到了德国政府的高度重视。

德国联邦政府提出了让德国成为电动汽车生产和消费大国的目标,并于2010年5月份正式启动名为德国"国家电动汽车计划"的项目,以进一步促进电动车研发和市场化。该规划正式确立了电动汽车是德国未来若干年新能源汽车的最重要发展方向。并提出了到2020年时,使行驶在德国公路上的电动车达到100万辆以上、2030年达到600万辆以上的宏伟目标。

近两年来,德国联邦交通、建设和城市发展部资助1.3亿欧元(大约总共带动了总额为3亿欧元的投资),在慕尼黑、汉堡、莱茵-美茵、斯图加特、不来梅、奥尔登堡、柏林、波茨坦、莱茵-鲁尔以及萨克森地区,对2400辆电动交通工具进行了系列试验,并取得了可喜的成果。在2012年3月,德国将选择出3到5家地区,连同相关企业和科研机构,作为"电动汽车示范窗口"进一步展示。

为了加快电动汽车的批量化生产,德国常常聚全行业之力,协同攻克新能源汽车产业进程中的种种障碍。

除了EM4EM、RESCAR2.0联合研发项目,此前德国为了力争在锂电池研发和生产方面获得最佳协作效果和制定技术标准,巴斯夫、德国Accumotive、VARTA、赢创、西格里集团以及ZSW等29家与锂电池生产和研发相关的企业和机构,于2010年4月组建了德国"锂电池技能联盟"……

RESCAR 2.0旨在优化电动车系统电子电气元器件的整体开发流程,使得从一开始就能准确预知整个系统的鲁棒性和可靠性。该项目的任务之一是开发一套用于获取和处理有关新元器件的需求的方法。此外,还要进行鲁棒性分析来研究新元器件是否符合有关的应用。要研究的元器件包括低压模拟、数字电路及高压混合信号集成电路和传感器系统。

RESCAR 2.0项目任务:大幅提高汽车电子部件的可靠性与鲁棒性

来自产品研发各个环节的六家合作伙伴加入了RESCAR 2.0,他们分别是:奥迪股份公司、宝马集团、德国ELMOS半导体股份公司、德国国家信息技术研究中心、英飞凌科技股份公司及罗伯特 博世有限公司。此外,为该项目提供支持的机构还包括:位于柏林的弗劳恩霍夫可靠性和微整合研究院、位于德累斯顿的弗劳恩霍夫集成电路研究所、德累斯顿工业大学、汉诺威大学和图宾根大学。英飞凌是该项目的协调单位。

不论是动力传动系统、电子控制单元 的电子部件,还是汽车车身电子及便利型电子部件:电子部件的数量与复杂性不断增加。目前一辆中型汽车的电子控制单元 数量大约为 70 个,而今后五年内这一数目将增加至 100 个。这些微型 PC 采用网络化连接方式,必须能够始终准确无误、可靠地相互作用;因此,取决于汽车大小,相关的芯片约有 4,000 至 8,000 个。

在能源需求和个人出行需求日益上涨的背景下,电动车的重要性正日益凸显。电动车可使用可再生能源,从而帮助降低污染物排放量。德国联邦政府提出了让德国成为电动车生产和消费大国的目标,到2020年上路的电动车要达到100万辆。RESCAR 2.0可为此作出重要的贡献,因为要想让公众接受电动车,电动车本身必须具备能媲美传统汽车的性能、安全性和便捷性。

特别一提的是,电动汽车要求使用牢固、可靠且耐用的电子控制单元 以满足前所未有的严苛要求。除了在驱动运行中需要承受应力,安装在汽车内部的这些电子部件与芯片在汽车闲置时也需承受应力;例如,在电池管理中,对电池进行快速充电或一夜充电。因此,电子系统设计必须满足运行 30,000 多个小时的要求。对于采用内燃机的车辆而言,这几乎是目前标准运行时数 的四倍。迄今为止,通过精心设计的特定手动操作使电动汽车的电子控制单元 的性能得以提高,以应对此类挑战。

RESCAR 2.0 项目任务针对开发流程研究相关的各种方法与程序,此类方法与程序兼顾汽车不断提高的复杂性以及对可靠性提出的更高要求,可在整个汽车价值链中使用。在 RESCAR 项目实施前,未曾出现过可提供经精选优化的独立式解决方案的类似项目。RESCAR 的研究成果带来了适用于整个行业的解决方案,以更加明显有效的方式对电子控制单元 进行升级。

“设计实现鲁棒性”:RESCAR 2.0针对汽车价值链中的各个环节开发标准化流程

上述五大研究合作伙伴开发出的各种流程与方法已在整个汽车价值链中(即从半导体提供商至系统生产商,再至汽车制造商)实现标准化,并且可由任何人运用于其开发活动的早期阶段。例如,已设计出专门的鲁棒性分析。此类流程与方法有助于在开发阶段便可检查并确认所规划的电子控制单元 或芯片对于预期的应用领域是否可靠。此外,还有助于将相关结果报告给汽车制造商。因此,在电子控制单元 与芯片的设计阶段,汽车制造商及相关配置要求均已纳入考虑。

配置要求文件作为电子控制单元 的技术规格固定组成部分,包括一辆汽车的所有相关数据。这些数据包括基于环境条件的应力因素(如温度、湿度、电压供应)、驱动运行的特定条件、相关应用的运输、存储、加工和持续运行方面的关键数据。RESCAR合作伙伴将此类数据细分至相关价值环节所要求的细节水准,并将此类数据标准化,使其可被所有人持续应用。

通过RESCAR项目,现可将满足鲁棒性与耐用性方面全新高标准的电子控制单元 与整个汽车价值链紧密联系。电动汽车的电子控制单元 现可满足可靠性与鲁棒性等较高要求。此外,RESCAR 项目推动用于控制方向与刹车的汽车中央电子控制单元 从完全机械式与液压式部件变更为机电系统,助力此类部件满足更高的安全标准。现在安全方面、部件之间的各种不同交互作用以及相互间的依赖性在电子控制单元 和芯片的开发阶段便可纳入考虑中。而且这些方面可针对相关的应用要求进行相应设计。

RESCAR 项目合作伙伴

RESCAR项目五大合作伙伴涵盖汽车价值链的所有环节:汽车制造商奥迪股份公司、系统供应商罗伯特·博世有限公司、德国国家信息技术研究中心 以及两大半导体公司-- Elmos半导体股份公司与英飞凌科技股份有限公司(英飞凌也负责该项目的管理工作)。此外,参与该项目的还有德国人工智能研究中心 、弗劳恩霍夫集成电路研究所 、弗劳恩霍夫可靠性和微整合研究院 、汉诺威大学、德累斯顿工业大学和图宾根大学。

RESCAR 是指“电动车领域各项应用的新型电子部件的鲁棒性设计”。在该项目的开展过程中,投资金额约为 1,330 万欧元。RESCAR 2.0 由德国联邦教育和研究部 赞助,被其纳入“电动车关键技术” 计划范畴,获得约为 650 万欧元的赞助资金。

德国联邦政府制定了一大目标,即推动德国成为电动车的领先市场与领先供应商。RESCAR 2.0 研究项目的成果对达成这一目标做出重要贡献。毕竟,只有在提供与使用内燃机的车辆相同的性能、安全与舒适度的情况下,电动汽车才可被市场普遍接受。

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