導(dǎo)讀: 本文將分析車用直流馬達(dá)的市場(chǎng)趨勢(shì),并說(shuō)明何以從診斷功能、交換時(shí)間的優(yōu)化、減輕重量和(最重要的一點(diǎn))提升可靠度各方面來(lái)看,固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)都是比較好的設(shè)計(jì)架構(gòu)。
車內(nèi)系統(tǒng)的電子產(chǎn)品含量持續(xù)成長(zhǎng),原因是市場(chǎng)對(duì)自動(dòng)化、安全性、能耗優(yōu)化和高質(zhì)量體驗(yàn)的要求越來(lái)越高。在此背景之下,使用直流馬達(dá)的應(yīng)用數(shù)量也不斷上揚(yáng)。
本文將分析車用直流馬達(dá)的市場(chǎng)趨勢(shì),并說(shuō)明何以從診斷功能、交換時(shí)間的優(yōu)化、減輕重量和(最重要的一點(diǎn))提升可靠度各方面來(lái)看,固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)都是比較好的設(shè)計(jì)架構(gòu)。
我們還會(huì)特別加以說(shuō)明,為何在所有專為車用直流馬達(dá)控制所設(shè)計(jì)的全集成電路當(dāng)中,新推出的VIPower M0-7 H橋系列能夠成為同等級(jí)最佳選擇。
市場(chǎng)趨勢(shì)
預(yù)估車用直流馬達(dá)系統(tǒng)的需求將穩(wěn)定成長(zhǎng),未來(lái)5年的年成長(zhǎng)率約在3.1%左右。車身周邊的需求主要來(lái)于自車門鎖、電動(dòng)后照鏡、座椅調(diào)整、清潔劑幫浦、雨刷、車窗開(kāi)關(guān)、天窗和電動(dòng)滑門等傳統(tǒng)應(yīng)用。但還有許多新崛起且十分吸引消費(fèi)者的應(yīng)用逐漸面市,部分實(shí)例包括抬頭顯示器(HUD)、隱藏式車門把手、電動(dòng)尾門、電動(dòng)車換檔切換器和電動(dòng)車充電器鎖。
考慮以上狀況,估計(jì)2020年全球各地與車身相關(guān)的車用直流馬達(dá)需求將達(dá)到20億個(gè)。下圖為各種應(yīng)用所占比例,所有應(yīng)用耗電都在30W到200W之間。
在車身應(yīng)用上驅(qū)動(dòng)直流馬達(dá)使用繼電器和內(nèi)建芯片的比較
過(guò)去汽車產(chǎn)業(yè)一直將繼電器視為一種簡(jiǎn)單又便宜的解決方案,用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流馬達(dá)。但這種想法正逐漸改變,現(xiàn)在汽車制造商認(rèn)為SSD才是更適合新應(yīng)用設(shè)計(jì)的選擇。SSD因?yàn)榫哂懈叨瓤煽康馁|(zhì)量且診斷功能更為強(qiáng)化,很容易就能建置各種創(chuàng)新功能,像是驅(qū)動(dòng)各種可變負(fù)載配置文件(例如電動(dòng)尾門)或控制動(dòng)作的順暢度(例如車窗開(kāi)關(guān)或座位調(diào)整)、消除繼電器開(kāi)關(guān)噪音以及增加豪華感。
最重要的是,全世界的地方立法機(jī)構(gòu)已開(kāi)始針對(duì)汽車的污染物質(zhì)和二氧化碳排放設(shè)定新的限制,汽車結(jié)構(gòu)必須有所調(diào)整,尤其是動(dòng)力負(fù)載的供應(yīng),皆必須采用效率更高的電子組件。雖然新標(biāo)準(zhǔn)的沖擊對(duì)象將以動(dòng)力總成(power-train)系統(tǒng)為主,車身控制模塊(Body Control Module,BCM)還是有一部分關(guān)聯(lián)性。
因此我們預(yù)測(cè),2020-2025年間由SSD驅(qū)動(dòng)的直流馬達(dá)每年平均成長(zhǎng)6.7%,逐漸搶攻繼電器的市占率。
此情況下,意法半導(dǎo)體的VIPowerTM M0-7 H-橋系列產(chǎn)品將成為在汽車應(yīng)用的馬達(dá)控制方面,同等級(jí)組件當(dāng)中最佳選擇。M0-7 H-橋系列將邏輯功能和動(dòng)力結(jié)構(gòu)整合至單一封裝,讓芯片內(nèi)建智能功能因此除了從提供簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)作用到還能防止故障,提供先進(jìn)的診斷和保護(hù)功能、減少所需零件數(shù)量、提升可靠度并節(jié)省印刷電路板(PCB)面積。
可靠度提升 進(jìn)而延長(zhǎng)10倍的使用壽命
繼電器觸點(diǎn)是一種可導(dǎo)電的金屬片,相互連接好讓電流通過(guò)。機(jī)械式開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)常見(jiàn)的問(wèn)題包括會(huì)聽(tīng)見(jiàn)噪音,還有終端顧客因?yàn)楦惺艿綑C(jī)械震動(dòng)而觀感不佳(尤其是轉(zhuǎn)換頻率驅(qū)動(dòng)應(yīng)用)。除此之外,繼電器切換時(shí)會(huì)造成電弧噪音,進(jìn)而產(chǎn)生電磁干擾(EMI)。為了降低繼電器切換噪音,就需要電阻電容減震器(RC snubber)和續(xù)流二極管(flywheel Diode)等額外零件,但這些額外零件會(huì)對(duì)最后結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性帶來(lái)負(fù)面影響。切換時(shí)產(chǎn)生的機(jī)電應(yīng)力,中長(zhǎng)期的影響就是會(huì)降低接觸電阻和效能,讓繼電器無(wú)法使用或縮短壽命。繼電器效能的劣化則會(huì)降低可靠度。
固態(tài)切換器沒(méi)有活動(dòng)零件,因?yàn)闄C(jī)械式觸點(diǎn)已被晶體管所取代:因此不會(huì)有電弧接觸、磁場(chǎng)或可聞噪音等問(wèn)題。輸入控制兼容于大部份的IC邏輯系列產(chǎn)品,無(wú)須額外增加緩沖器、驅(qū)動(dòng)器或放大器,可大幅降低印刷電路板的復(fù)雜性和面積。結(jié)果就是可靠度提升,交換時(shí)間最多可增加10倍。