汽車電子硬件設(shè)計的方法

在電子工程專輯上看到博主Rocky的一篇關(guān)于通信行業(yè)硬件設(shè)計的一篇文章，感嘆不同行業(yè)之間考慮的問題是相似的，只是環(huán)境條件不同，功能有差異，可靠性要求有差異。甚至是汽車電子內(nèi)部的不同產(chǎn)品之間的硬件設(shè)計，也略有些偏重方向上的差異。汽車電子的分支有很多，底盤和發(fā)動機控制方向偏向于系統(tǒng)控制，能量轉(zhuǎn)換單元偏向于開關(guān)電源的優(yōu)化還有娛樂類的電子產(chǎn)品與消費電子的重合區(qū)間較多一些。而與舊日同事的工作內(nèi)容的交流，大概也印證著著不同分支不同發(fā)展。

1.功耗

現(xiàn)在了解下來，12V鉛酸電池的容量大概在50～100Ah。這里所說的功耗，不僅僅是指工作時候的功耗，也包括待機功耗。前者見于娛樂系統(tǒng)，萬一把汽車玩沒電了，發(fā)動不起來就搞笑了。前幾天做過一個實驗，用15V150A的電源是無法發(fā)動汽車的，啟動時候需要的瞬時功率是非常高的，也對電池的容量提出了較高的要求。而休眠的功耗將直接決定汽車的存放天數(shù)，雖說電子設(shè)備越來越多，但是少于1個月就無法發(fā)動還是讓人無法接受。特別是將來的PHEV和EV，電壓一低，主繼電器都無法吸合了。

2.可靠性

與通信設(shè)備（相信還是要細分為家庭用，野外用的）相比，惡劣的條件和與安全相關(guān)的屬性，以及人們越來越高的保修期的要求（韓國車企在美國的終身保修政策實在讓人覺得很有壓力），使得所有模塊的開發(fā)模式都可能受到一定的改變。MTBF和功能故障DFMEA的結(jié)合使用，使得整個設(shè)計需要更為的全面。

3. 熱設(shè)計與熱分析

VOLT配置了三套冷卻系統(tǒng)，相信功率轉(zhuǎn)換單元越來越多的使用，將會加大對于整個模塊熱分析與熱設(shè)計的難度。當(dāng)然當(dāng)熱累積到一定程度，就得考慮從整個車里面排出去，器件級別的散熱設(shè)計反而相對而言比較簡單（按照以前的計算和仿真結(jié)果，一般大功率應(yīng)用中IGBT和MOSFET值得注意，其他的只要選好了合適的LDO一般問題不大）。

4.器件采購與成本控制

有趣的是，本土的公司，都往往使用最好的芯片。這是以前從BYQ同事告訴我的，都用好東西才可能不會出錯，至少芯片一級可以提供支持和保證。先天的就去削減一些測試的費用，實際上降成本的前提，就是需要得到每個器件的stress和margin，才能進行技術(shù)成本優(yōu)化。沒有金剛轉(zhuǎn)，別攬瓷器活。

5.DFM 和DFT

要是不能生產(chǎn)或者出廠了一些不合格品，代價會是讓人震驚。因此EOL的設(shè)備的造價往往高的嚇人。有些地方處于成本的考慮，還得在下線之前 calibration之后才能使用。

6.EMC和EMI

我以前覺得電子模塊的EMC和EMI挑戰(zhàn)很大，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)源頭可能是汽車上那么多線束。由于有著諸多的感性負載和分布性的特點，上次電源供應(yīng)商問我12V電池本身出來是否有紋波？讓我覺得很詫異，到了車上，從哪些地方傳導(dǎo)耦合或者空間耦合過來一定幅度的噪聲都別覺得奇怪，未來電氣化的車子更是如此。其實整車級別的EMC才麻煩呢，君不見都是一輛輛打包出去測試滴。

7.法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)

我現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)有那么多的標(biāo)準(zhǔn)，地區(qū)的，行業(yè)的，國際的，國家的；主要以測試標(biāo)準(zhǔn)為主，還有安全標(biāo)準(zhǔn)等，前面有過一些介紹。幸好，國內(nèi)的始終是最容易過的，如果大家想這么沒追求的話。

8.電源設(shè)計

這塊確實是一個較大的問題，面對著越來越集成的系統(tǒng)，傳統(tǒng)的LDO好像有些變化了。與Rocky相同的觀點也是，遇到模擬信號采集的時候，電源的誤差與干擾本身也是需要考慮進去的，如果某些模擬傳感器線束太長，可能需要對地線也做一些考慮。

9.噪聲和振動

繼電器，大電感和其他磁性元件，都是可能發(fā)聲的。而且后兩者對振動也是相對敏感的，未來電氣化的過程中將會使用大量的平板變壓器和大電感，相信這塊是設(shè)計的重災(zāi)區(qū)。

對原本的11條觀點做了一些敘述吧，我感覺在以前該說的已經(jīng)說了一兩次了，該寫的已經(jīng)寫了一兩次。希望自己以一個產(chǎn)品/系統(tǒng)工程師的角度來關(guān)注和詮釋硬件設(shè)計方法，祝巖兄在此路上走得愉快些，以前的硬件組的同事們一切順利。