【導讀】傳統的汽車產業已經逐漸朝向電子化
、電氣化發展，除了各式各樣的電動汽車之外（混合動力與純電動車）

，就算是燃油車也在車身內部與外觀上使用越來越多的電子零組件。本文將為您介紹汽車電子化、電氣化的發展方向，以及由ST（意法半導體）所推出相關產品的功能特性。

從內到外翻轉汽車產業的電子化發展

汽車的電子化、電(dian)氣(qi)化(hua)並(bing)不(bu)僅(jin)是(shi)單(dan)純(chun)的(de)指(zhi)燃(ran)油(you)車(che)朝(chao)向(xiang)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)發(fa)展(zhan)
，事(shi)實(shi)上(shang)，就(jiu)算(suan)是(shi)傳(chuan)統(tong)的(de)燃(ran)油(you)車(che)

，也(ye)持(chi)續(xu)在(zai)汽(qi)車(che)內(nei)部(bu)與(yu)外(wai)部(bu)朝(chao)向(xiang)電(dian)子(zi)化(hua)發(fa)展(zhan)，像(xiang)是(shi)了(le)信(xin)息(xi)娛(yu)樂(le)係(xi)統(tong)、車輛控製係統、安全輔助駕駛係統
、儀表板
、內部照明與裝飾、外wai部bu燈deng光guang照zhao明ming係xi統tong等deng，也ye采cai用yong了le越yue來lai越yue多duo的de電dian子zi零ling組zu件jian，已yi經jing大da幅fu地di改gai變bian了le傳chuan統tong汽qi車che的de設she計ji思si維wei，汽qi車che從cong內nei到dao外wai也ye都dou呈cheng現xian出chu不bu同tong的de形xing式shi與yu樣yang貌mao。

此ci外wai，除chu了le純chun電dian動dong車che外wai
，一yi些xie混hun合he動dong力li的de汽qi車che也ye陸lu續xu問wen世shi，同tong時shi結jie合he了le燃ran油you車che與yu電dian動dong車che的de優you點dian，當dang在zai高gao速su行xing駛shi時shi采cai用yong內nei燃ran機ji動dong力li，並bing同tong時shi回hui收shou動dong能neng對dui電dian池chi充chong電dian，在zai汽qi車che慢man速su、怠(dai)速(su)行(xing)駛(shi)時(shi)，則(ze)采(cai)用(yong)電(dian)池(chi)驅(qu)動(dong)，以(yi)減(jian)少(shao)燃(ran)油(you)的(de)消(xiao)耗(hao)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)，混(hun)合(he)動(dong)力(li)汽(qi)車(che)普(pu)遍(bian)比(bi)同(tong)型(xing)純(chun)內(nei)燃(ran)機(ji)的(de)車(che)輛(liang)有(you)更(geng)好(hao)的(de)燃(ran)油(you)效(xiao)率(lv)及(ji)加(jia)速(su)表(biao)現(xian)
，而(er)缺(que)點(dian)在(zai)於(yu)售(shou)價(jia)較(jiao)高(gao)、動力係統占用空間較大、電池的壽命受限等問題。

另ling一yi方fang麵mian
，汽qi車che的de智zhi能neng化hua發fa展zhan也ye並bing不bu是shi電dian動dong汽qi車che的de專zhuan屬shu功gong能neng，傳chuan統tong燃ran油you車che或huo混hun合he動dong力li汽qi車che，也ye同tong時shi朝chao向xiang聯lian網wang與yu自zi動dong駕jia駛shi方fang向xiang發fa展zhan，汽qi車che擁yong有you越yue來lai越yue多duo智zhi能neng，能neng夠gou減jian輕qing駕jia駛shi負fu擔dan，提ti供gong更geng高gao的de安an全quan性xing
，這zhe也ye使shi得de汽qi車che必bi須xu采cai用yong越yue來lai越yue多duo的de電dian子zi零ling組zu件jian，這zhe對dui電dian子zi產chan業ye來lai說shuo是shi龐pang大da的de市shi場chang機ji遇yu。

具有汽車CAN FD Light接口的32通道O/LED驅動器

目前的汽車外部照明
，已經采用越來越多的O/LED來進行尾燈設計，為汽車外觀呈現出更具未來感的造型。由ST推出的L99LDLH32是一款32通道恒流調節器，專為汽車外部小電流O/LED車燈的應用。由於輸出通道的高側配置
，其適用於驅動共陰極的O/LED麵板。它可提供高達35 V的輸出涵蓋O/LED的廣泛分布，其32通道獨立的1 mA-15 mA的可編程電流及PWM調節，以獨立調節O/LED麵板的每個像素。

如同該係列中的另一款器件（L99LDLL16），L99LDLH32采用兼容CAN FD的CAN FD Light通信網絡，可應用於現今汽車的照明係統之中
，並已經證明了這種基於CAN的輕量級網絡能夠滿足係統的需求並具備優勢，可實現高速數據傳輸（高達1 Mbit/s），並使用CAN FD長幀通信結構。支持最大128PCS的級聯，兼容大數據像素的使用場所。

除了與CAN FD Light兼容的物理層外

，該器件還集成了CAN收發器
、LDO

、振蕩器等，因此其外圍器件非常精簡。L99LDLH32除了可以使用CAN FD Light兼容接口在總線模式下運行

，使用可編程的EEPROM（FTP）存儲器可以設置2種獨立模式（Limp Home）
，兼容外接端口Din/CAN BUS/power line 3種PWM調光模式。

L99LDLH32符合AEC-Q100標準，ASIL B安全等級，可從CAN in Automation（CiA）獲得CAN FD Light兼容串行接口、協議處理程序、草案規範建議（DSP），采用QFN48L 7x7外露焊盤封裝，以及用於Limp Home（跛行模式）的超時看門狗
，具有低待機電流，以及獨立／故障安全和總線模式操作
，可直接驅動（1個直接輸入）用於支持ASIL要求的1個功能組
，通過嵌入式非易失性和易失性存儲器
，可實現最廣泛的可配置性，工作電源電壓範圍為5.5 V – 40 V。

L99LDLH32的線性穩壓器部分可在-40℃– 150℃的工作溫度範圍運作，可向外部預調節器反饋電壓，以優化調節電壓，最大限度地降低整體功耗，並通過8位DAC設置每個通道的電流
，支持模擬調光、8位PWM通道獨立指數亮度控製和8位全局PWM調光
，以及可編程PWM頻率，具有緩慢的開啟／關閉時間
、漸進式輸出延遲和抖動時鍾，以獲得更好的EMC性能。

L99LDLH32集成8位ADC，可用於全麵、靈活的診斷
，具有1條故障總線專用線，提供溫度警告、過溫關斷（2個溫度閾值），短路和開路負載檢測和保護


，並可通過外部NTC測量和器件結溫（TJ）自動降低LED電dian流liu。芯xin片pian內nei部bu集ji成cheng一yi個ge溫wen度du傳chuan感gan器qi
，並bing支zhi持chi外wai接jie一yi個ge熱re敏min電dian阻zu測ce量liang外wai部bu環huan境jing溫wen度du，雙shuang溫wen度du多duo重zhong保bao護hu和he診zhen斷duan功gong能neng可ke確que保bao車che燈deng的de安an全quan和he穩wen定ding的de使shi用yong。

L99LDLH32支持控製多達2個單獨的照明功能，每個通道可以映像或不映像到直接輸入
，以及通過預調節的外部電源電壓，此功能確保了最高靈活性的控製由不同O/LED類型
、電流和燈串長度組成的不同照明功能

，可用於汽車O/LED尾燈與汽車環境照明等應用。

BMS提供完整的電池監控與保護功能

汽車電池管理係統（BMS）必須能夠滿足多種關鍵功能，例如電壓、溫度和電流監控、電池充電狀態（SoC）和鋰離子（Li-ion）電池的電池平衡。BMS需要具備電池保護功能，以防止在其安全操作區域之外進行操作時的安全性，並通過估計充電和放電期間的電池組充電狀態（SoC）和健康狀態（SoH）來監控電池。電池優化得益於電池平衡功能
，可提高電池壽命和容量，從而優化混合動力（HEV）、插電式（PHEV）和純電動汽車（BEV）的行駛裏程。

ST的汽車BMS解決方案是專為滿足苛刻的設計要求而設計，提供高度集成的解決方案，采用新型高度集成的電池管理IC L9963E，以及其配套的隔離式收發器L9963T

，能夠在單向或雙向菊花鏈配置、嵌入複雜電池的情況下，對多達14節串聯電池提供最高精度測量監控和診斷功能，並完全符合嚴格的汽車安全ISO26262標準與ASIL-D係統合規性。

ST的L9963E是一款鋰離子電池監控和保護芯片，適用於高可靠性汽車應用和儲能係統，可串聯測量4到14個電池，以滿足48 V及更高電壓係統的要求
，可高精度測量每個電池電壓，以及用於片上庫侖計數的電流，該器件最多可以監控7個NTC，信息透過SPI通信或隔離接口傳輸。

多個L9963E可以采菊花鏈連接
，通過變壓器隔離接口與一個主處理器通信，具有高速
、低EMI
、遠距離、可靠的數據傳輸等特點。在正常和低功耗模式（靜默平衡）中
，均提供具有可編程通道選擇的被動平衡，平衡可以根據內部定時器中斷自動終止
，集成了9個GPIO

，可用於外部監控，L9963E具有一套全麵的故障檢測和通知功能
，可符合AEC-Q100安全標準要求。

搭配微控製器提供電池模塊完整的保護

此外
，搭配ST的32位汽車MCU係列、電源管理和係統基礎IC、VIPower智能開關、各種保護器件和用於數據記錄的汽車EEPROM，ST提供了一個全麵而靈活的解決方案，來支持客戶的汽車級電池管理係統設計。

ST的L9963電池監控和保護IC可以處理多達14個鋰離子電池單元，並且可以垂直堆棧以監控多達15個電池組
，對應於幾百伏的標稱電池電壓，並以16位分辨率監控單節電池或電池組的電壓

、電流和溫度。

L9963適合由SPC5係列汽車MCU的微控製器輔助，根據通過一個或多個L9963收集的數據，執行電池平衡和SOH以及SOC計算。此BMS解決方案采用SPC57 4S係列的高性能MCU構建，具有高達1.5 MB的閃存和128 KB的RAM。該MCU具有兩個CAN-FD接口
、8個具有廣泛觸發能力的增強型12位ADC，支持ASIL-D功能安全標準，並且采用QFP100封裝
，工作溫度高達150℃。

根據最終應用在性能和安全級別方麵的要求
，所提出的實施方案可以適應各種ST的汽車MCU。SPC58 G係列可以實現最高的整體性能
，最多支持三個內核和高達6Mbyte的內存大小，並增加了符合EVITA和SHE標準的硬件安全性。L9963的另一個優點是通用通信接口與BMS應用中
，與采用變壓器或電容器的隔離技術兼容
，器件可在不同電壓域中工作。

結語

在汽車電子化與電氣化發展的驅使之下，無論是傳統燃油車、混合動力汽車還是純電動車，汽車將越來越安全、越智能，這些改變為汽車的設計帶來了嶄新的樣貌，也為電子產業帶來龐大的商機。本文介紹的幾款ST產品僅隻是汽車電子化的縮影，仍有更多龐大的市場與空間，值得大家發揮創意，搶進汽車產業的藍海新商機。

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