用更少的器件实现更多的汽车应用，既能减轻车重、降低成本，又能提高可靠性。这是集成电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)设计背后的理念。

什么是集成动力总成？

集成动力总成旨在将车载充电器(OBC)、高压直流/直流(HV DCDC)转换器、逆变器和配电单元(PDU)等终端设备结合到一起。机械、控制或动力总成级别均可进行集成，如图1所示。

图1：电动汽车典型架构概述

为什么动力总成集成有利于混合动力汽车/电动汽车？

集成动力总成终端设备组件能够实现以下优势：

• 提高功率密度。
• 提高可靠性。
• 优化成本。
• 简化设计和组装，并支持标准化和模块化。

高性能集成动力总成解决方案：电动汽车普及的关键

阅读白皮书

市场应用现状

实现集成动力总成的方法有很多。图2以车载充电器和高压直流/直流转换器集成为例，简要介绍了用于在结合动力总成、控制电路和机械组件时实现高功率密度的四种常见方法。它们分别是：

• 方法1：形成独立的系统…

用更少的器件实现更多的汽车应用，既能减轻车重、降低成本，又能提高可靠性。这是集成电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)设计背后的理念。

什么是集成动力总成？

集成动力总成旨在将车载充电器(OBC)、高压直流/直流(HV DCDC)转换器、逆变器和配电单元(PDU)等终端设备结合到一起。机械、控制或动力总成级别均可进行集成，如图1所示。

图1：电动汽车典型架构概述

为什么动力总成集成有利于混合动力汽车/电动汽车？

集成动力总成终端设备组件能够实现以下优势：

• 提高功率密度。
• 提高可靠性。
• 优化成本。
• 简化设计和组装，并支持标准化和模块化。
  

高性能集成动力总成解决方案：电动汽车普及的关键

阅读白皮书

市场应用现状

实现集成动力总成的方法有很多。图2以车载充电器和高压直流/直流转换器集成为例，简要介绍了用于在结合动力总成、控制电路和机械组件时实现高功率密度的四种常见方法。它们分别是：

• 方法1：形成独立的系统…

在混合动力汽车/电动汽车(HEV/EV)中，发动机并不会被用来运行加热和冷却系统，这与内燃机(ICE)汽车情况不同。我们使用两个关键系统来替代这一功能：使用BLDC电机驱动空调压缩机，使用正温度系数 (PTC) 加热器来加热冷却剂。

PTC加热器依靠高压电池来运行，需要几千瓦的功率。图1显示了由低侧MOSFET/IGBT电源开关驱动的典型PTC加热器方框图。

图1：汽车内部加热器模块的方框图

过去，使用双极结型晶体管(BJT)图腾柱驱动低侧配置中的电源开关。但是，由于栅极驱动器IC的诸多优势及其附加特性，它日益取代了这些分立式解决方案。图2显示了典型BJT图腾柱配置与典型栅极驱动器IC。 

图 2：BJT图腾柱（左）与栅极驱动器芯片UCC27517A-Q1（右）

分立式电路的一个显著缺点是它不提供保护，而栅极驱动器IC集成了对于确保可预测和稳定的栅极驱动非常重要的功能…

可用的技术、市场、环境法规以及基础设施建设的不断完善，正在将长期处于预测状态的电动汽车(EV)变为现实。根据国际能源署的《2020年全球电动汽车展望》报告，包括插电式混合动力电动汽车(PHEV)在内的电动汽车销售在2019年达到了210万辆的全球峰值，道路上行驶的此类车辆总数增加到720万辆。 

但即使电动汽车的年均增长率达到40%，也只占全球汽车市场的1%，以及全球汽车销量的2.6%，其余市场份额仍被内燃机(ICE)车辆占据。为了满足减少二氧化碳 (CO₂) 排放量以及遵守政府法规的需求，汽车制造商逐步采用48V轻混合动力(MHEV)车型。

有些人仍对纯电动系统存在误解，但还是有不少人是此类系统的忠实粉丝。在本文中，我将澄清有关轻混电动车的5种不实传言。 

第1种不实传言：

市场无法再容纳48V轻混电动车这一细分领域

虽然并不是所有消费者都已做好了放弃内燃机汽车的准备，但市场已提供了内燃机系统的各种替代方案，包括插电式混合动力电动汽车和纯电动汽车…

不妨将一辆乘用车想象为多个电子控制单元(ECU)的集合，它们分布在汽车的各个位置并使用不同网络相互通信。为实现车联网(V2X)、自动驾驶和汽车电气化而添加更多先进的汽车电子产品时，ECU数量和交换数据量也都会增加。

此外，ECU数量的增加还促进了网络类型的多样化，包括本地互联网络(LIN)、控制器局域网(CAN)以及诸如平板显示器链路(FPD-Link)、PCI Express(PCIe)和以太网等高速网络。

在域架构中，ECU可根据功能不同分为不同的域。但区域架构是一种按照ECU在汽车内的实际位置分类的新方法，并利用中央网关来管理通信。这种物理接近性可减少ECU之间的布线，从而节省空间并降低汽车重量，同时还能提高处理器速度。

域架构简介

为了更好地了解域架构，可以首先了解根据功能将ECU分成的五个域，如表1所示。

如今在世界的某个地方，已经有汽车工程师开始构想新的汽车信息娱乐系统，但该系统在未来五年或更长时间内不会实现。这是因为，信息娱乐系统应用对电源有很多要求，而且该应用目前仅处于概念阶段。随着信息娱乐系统具有日益复杂的电子功能，其所需的集成电路(IC)数量越来越多，而且这些IC都会共享12V电池的功率。

设计电源架构时需要加入电源调节和保护功能，这样才能确保系统在出现各种瞬态事件时良好运行。

在这篇文章中，我将介绍应该注意的几种典型瞬态，以及TI如何帮助满足瞬态保护需求。

浏览此文章，并查看参考设计：

《汽车瞬态和过流保护滤波器参考设计》

典型瞬态

在四种常见场景中可能会发生瞬变。

图1所示为第一种场景，即在交流发电机给电池充电的过程中，电池断开导致的负载突降事件。负载突降会导致电压上升；交流发电机的集中式钳位电路将出现35V的最大电压。

图1：12V系统的负载突降曲线

图2所示为第二种场景，即电源断开时，在与电感负载并联的模块中产生较大的负电压峰值…

车身控制模块（BCM）的核心功能是监视诸如远光灯开关状态等输入信号，并启用或禁用对诸如远光灯等相应负载的供电。BCM还被用以监视不同功能电路的故障状态。检测到故障时，可通知驱动器，在某些情况下，BCM中的其他电路会将负载驱动到由跛行模式要求确定的默认状态。

本文讨论了三个优秀电路应用的简介。这些电路可监视24 V系统中的输入、驱动诸如继电器等感应电路并检测开路灯负载情况，以及将BCM运行状态转换为跛行模式。

由车身电子装置与照明系统工程师Kevin Stauder合作编写

数十年来，内燃机（ICE）一直在为汽车以及暖通系统提供动力。随着汽车工业电气化进程的发展，越来越多具有小型内燃机的混合动力汽车（HEV）或完全无引擎的全电动汽车（EV）面市，暖通空调（HVAC）系统又将如何工作？

本白皮书中，我们将描述48 V、400 V或800 V HEV和EV中的新型加热和冷却控制模块。从那里，您将通过示例和系统图了解这些模块中独特的子系统。另外，我们将通过回顾这些子系统的功能解决方案来帮您规划实现方式。

阅读 “如何为混合动力汽车/电动汽车设计加热和冷却系统。”

无论是调整座椅至最佳位置还是能够轻松打开行李箱，车身电子设备系统都可使用电机来提高驾乘人员的舒适性和便利性。

金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）控制这些应用的电动装置。但将MOSFET用作开关给电子控制模块设计（包括电磁干扰（EMI）和热管理、电流感应、断电制动以及诊断与保护）带来了新的技术性挑战。德州仪器开发的集成电路（IC）电机驱动器产品集成了模拟功能，可帮助电子控制模块设计人员应对这些挑战，同时减小解决方案尺寸并缩短开发时间。

本文中，我们将讨论可帮助应对这些设计挑战、集成到电机驱动集成电路中的特定模拟功能。

降低电磁干扰（EMI）

降低EMI可通过在芯片级和PCB级的功能和解决方案来实现。降低EMI的一种关键方法是控制脉冲宽度调制（PWM）边沿速率。栅极驱动产品，如用于有刷DC（BDC）电机的DRV8705-Q1、DRV8706…

合理的功能安全设计离不开严谨的态度和大量的文档参考，也需要投入一定的时间。无论您从事工厂车间还是公路方面的设计，此白皮书中 TI 的集成电路 (IC) 设计方法都会为您提供所需的资源，从而简化功能安全设计。

详情请阅读白皮书：www.ti.com/cn/lit/pdf/zhcy125

随着自动驾驶功能以及舒适性、便利性和信息娱乐功能需求的不断增长，汽车内对电能的需求日益增长。当今汽车具有越来越多的传感器、执行器以及读取传感器并控制执行器的电子控制模块（ECU）。与此同时，对混合动力和电动汽车的需求不断增长使得能效成为重要的设计目标。毕竟，提高效率会增加车辆的行驶距离。

为提高电源效率，汽车设计工程师正在汽车中实现高压电源板网。使用较高电压的电源板网不仅有助于减轻车辆整体重量（例如，通过减少线束重量减重），而且还无需进行电压电平转换，因为较高的电压可直接为执行器供电。

尽管看似使用单个高压电源板网是最好的选择，但实际上，不同执行器和ECU的功率要求不断变化，这促使汽车系统设计人员在车辆中安装两到三个电压电源板网。

本文中，我们将讨论汽车设计师在下一代汽车架构中考虑的电压电源板网。我们还将为您提供产品系列和资源，帮您解决与不同电源板网相关的各类技术挑战。

图1所示为基于不同车辆类型的车辆中不同的电压电源板网可能性…

随着汽车摄像头技术的发展，其分辨率、动态范围和帧速率越来越高，电源架构需要根据具体的用例需求进行调整。在本文中，我将回顾三种可用于为汽车摄像头模块供电的策略：

• 全离散
• 全集成
• 部分集成

本文重点介绍小外形摄像头模块，该模块不包含任何数据处理、可将原始视频数据输出到独立的电子控制单元。这些模块通常位于环视、驾驶员监控和后视镜更换系统中，通过用于视频数据输出的相同的同轴电缆接收预先调节的电源电压。

摄像头模块所需的功率是多少？

设计摄像头模块功率部分的第一步是对每根轨道的功率预算进行简单计算。这一点连同通过PoC提供的电压，在选择电源策略时非常重要。

摄像头传感器和外部电路所需的电流消耗，在不同的传感器和任何额外的外部设备上可能差别很大。通常，较低的成像器导轨（图1中为1.2 V和1.8 V）需要的电流最大，而最大的电源电压（成像仪为2.9 V）所需电流最小。由于2.9 V导轨与成像器的模拟电源有关，而最终，它的性能与图像质量有关…

在全球范围内，无论是帮助汽车制造商减轻内燃机负担，抑或是过渡到全电动汽车，我们都需共同努力，重新构想汽车业愿景并减少排放。电气化已被证明是减少排放的较适宜的工具，但随着车辆内电压升高，如图1所示，监测和维护子系统显得格外重要。

图1：从混合动力到电动汽车的路线图 

正是基于监测和维护子系统的持续创新发展，混合动力/电动汽车（HEV/EV）的上市时间正在不断提速，同时更大限度地延长驾驶时间并确保乘客安全。但与此同时，关于电池管理系统 和 牵引逆变器系统中的监测和维护，依然存在一些技术难点。以下便是最为常见的八大问题及TI的建议。

1.如何增加能量密度和系统效率提高混合动力/电动汽车续航能力？

将相同尺寸的功率输出加倍可大量节约成本，还有助于快速充电。这可通过在高开关频率下操作功率转换器（OBC或快速DC充电器中的PFC级和DCDC）实现，减小磁性元件的尺寸，从而有助于实现高功率密度。对于给定应用，更高的系统效率可带来更低损耗和更小的散热器解决方案…

（Dan Torres是本篇技术文章的合著者。）

锂电池的价格越来越经济实惠，能量密度越来越高，能够驱动混合动力汽车（HEV）和电动汽车（EV）行驶更远的距离。借助这些改进，汽车设计工程师现在可将注意力转向通过减小电池管理系统（BMS）的尺寸和重量来进一步提高效率。

有关电池管理系统的背景信息，请参阅“HEV/EV电池管理系统简介。”

传统的有线BMS架构采用基于菊花链配置的线束来连接电池组，制造工艺繁琐，需要经常维护，且维修难度高。

无线BMS技术的发展有望解决上述难题，该技术采用无线芯片组与电池监测器协同工作，可将电压和温度数据从每个电池单元传递到系统中的主微控制器。固有电缆和线束量的减少降低了车辆的重量并节省了成本。

图1所示为无线BMS架构的示例。

图1：TI的无线BMS架构

如果您正在探索转换为无线BMS架构的可行性，请思考以下三个关键问题：

1.它是否可靠？

尽管无线通信已在各类应用中替代了电缆…

雷达传感器不仅改变了车辆感知周围环境的方式，而且还改变了它们感知物体和乘员的方式。想象一下：有一辆能够检测到后座遗忘儿童或患病驾驶员，并设计了一个系统来采取行动缓解这种情况的汽车。

雷达具有穿透固体材料进行检测的能力，使其能够比以往任何时候都更精确地检测无人看管的儿童、监视乘员状态并预估驾驶员的生命体征。

在本篇技术文章中，随着越来越多的汽车制造商将注意力转向雷达传感器上，我将探讨汽车驾驶舱内感知市场的三个趋势。

趋势一：儿童在场检测之外的功能

为符合欧洲新车评估计划等监管机构的要求，汽车制造商正在转向雷达传感器来实现儿童在场检测功能。但是他们发现，他们不必止步于此。

在此视频（点击该链接可查看视频：https://v.qq.com/x/page/o096612i40f.html）中，您可看到单个雷达传感器如何检测和确定汽车内所有乘员的位置，将后排座椅中的乘员归类为成人或儿童，并跟踪乘员的生命体征。

雷达用于驾驶舱内感应的功能不断增强…

当汽车应用程序可以用更少的零件完成更多的工作时，就可以在减少重量和成本的同时提高可靠性，这就是将电动汽车（EV）和混合电动汽车（HEV）设计与多合一动力总成系统相整合的思路。

什么是多合一动力总成组合架构？

多合一动力总成组合架构整合了诸如车载充电器（OBC）、高电压DC/DC（HV DCDC）、逆变器和配电单元（PDU）等动力系统终端器件。如图1所示，可在机械、控制或动力系统级别应用整合。

图1：电动汽车标准架构概述

为什么多合一动力总成系统最适合HEV/EV？

多合一动力总成系统能够实现：

• 提高功率密度。
• 增加可靠性。
• 优化成本。
• 具有标准化和模块化能力，设计和组装更简易。

当前市场上的多合一动力总成系统应用

有多种不同的方法来实现多合一动力总成系统，但是图2概述了四种最常见的方法（以车载充电器和高电压DC/DC组合框为例），以便在组合动力系统、控制电路和机械时实现高功率密度。选项包括：

带有独立系统的选项1；人气逐渐降低…

旋转变压器（Resolver）工作原理简介

旋转变压器是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机…

德州仪器在信号处理和汽车处理器领域有着悠久的发展历史。迄今，我们已向汽车市场交付超过1.5亿辆汽车，并且我们见证了原始设备制造商（OEMs）设计创新的高级驾驶辅助系统（ADAS）和信息娱乐应用程序的过程，这些技术突破了当前技术的限制。

德州仪器将持续开发可扩展、经济高效的汽车片上系统（SoCs），其性能和功能使原始设备制造商与自主驾驶和集成驾驶舱（多操作系统/多域系统）更近一步。但要做到这一点，首先要确保我们为处理器提供统一的软件、安全性和实现安全的解决方案来。

用于ADAS应用程序的TDA系列处理器现在将成为Jacinto™汽车处理器平台的一部分，该平台包括DRA系列的信息娱乐和片上系统集群，如图1所示。为补充其通用架构，我们的软件开发套件（SDK）和工具除了具有定期的更新节奏外，还支持TDA和DRA系列。我们的目标是通过这种协同作用使原始设备制造商和一级制造商能够利用平台的软件可扩展性来减少研发投资和缩短上市时间…

互联互通在全球无处不在，汽车行业的发展势头无疑正在增强。许多车主认为汽车无线连接是与车内信息娱乐系统的简单交互，但新应用正不断涌现，无论是对车主与车辆的互动进行个性化设置，还是在钥匙关闭状态下为低功耗连接操作创建路径，还是通过“手机即钥匙”（PaaK）使用户进入被动体验。

多年来，TI的低功耗蓝牙®技术已经连接了汽车内部的多个元件，包括音响主机、轮胎压力监测系统(TPMSs), 远程信息控制单元(TCUs)、PaaK的汽车门禁和其他配件。

2014年，TI开发了CC2541-Q1器件，随后在2017年创建了CC2640R2F-Q1器件。现在，CC2642R-Q1器件已诞生，其具有352 KB的可用闪存空间和Arm®Cortex®-M4F处理器内核，同时能够保持与先前平台相同的低功耗性能。该设备可与SimpleLink™软件开发套件(SDK)一起工作。

让我们来剖析一下如…

近年来，随着人们对驾驶安全水平需求的不断提高，高级驾驶辅助系统（ADAS）相关技术的不断成熟，伴随着ADAS市场高速发展，摄像头的需求也更加旺盛。其应用场景也是非常多的，主要是以下几个应用场景：

• 倒车后视摄像头

• 360环视摄像头

• 前向摄像头

• 电子后视镜或流媒体后视镜

• 防疲劳驾驶DMS

• 行程记录仪

数字摄像头，主要有玻璃透镜…

以汽车尾灯中的转向指示灯为例，它表示驾驶员想要变换车道或转向。LED是用于转向指示灯的一种常见且不断增强的光源，由一个双级LED驱动电路拓扑驱动。该双极LED驱动电路拓扑由一个第一级降压稳压器和一个第二级恒流线性LED驱动器构成，具有热效率优势。

图1中基于LED的转向指示灯模块包括一个典型汽车电池、开关、输入滤波器、降压稳压器和几个LED驱动器。当车灯停止正常运行时，驾驶员将如何得知？如何确定是系统的哪个部分出现故障？

图1：转向指示灯模块

降压稳压器和LED驱动器集成电路实施诊断功能，以便检测故障事件。例如，“电源正常”信号是一种诊断特征，用于指示降压的输出是否处于调节状态。同样，恒流LED驱动器输出故障信号来指示LED短路和开路。

在本文中，我将着重讨论汽车尾灯故障电路，以及如何结合降压稳压器的PWRGD信号和LED驱动器的故障信号来设计故障电路…