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汽车产业驶入“新基建”快车道,ADI如何抓住机遇?

年初的一场新冠肺炎疫情,对全球的金融市场造成很大的冲击,各国股市纷纷遭遇重挫。然而,新基建板块却从中崛起,逆风成为A股市场中的香饽饽,行情大热。

新基建的热度尚未褪去,刚闭幕的两会又特别提出将建设充电桩作为产业升级的关键内容之一,如此以来,处在变革中的汽车产业或将迎来新的风口期,智能汽车该如何搭上这一快车?重点点名的充电桩领域又将迎来哪些机遇和挑战?近日,金沙网投记者与深耕汽车领域多年的ADI公司对此展开了深入的探讨。

ADI工业与能源事业部市场经理张松刚

ADI工业与能源事业部市场经理张松刚告诉记者称,充电桩与5G应用等多项重点项目被列入政府加强新型基础设施建设的名单,作为政府激发新消费需求、助力产业升级的关键产业布局。

充电桩作为新能源汽车普及的关键基础设施,随着新基建这波建设热潮无疑将有望彻底解决市场普遍的里程焦虑这个制约新能源汽车发展的主要瓶颈,将为新能源汽车产业持续快速发展注入强大推动力。

而新能源汽车作为当前自动驾驶汽车技术应用的先锋阵营,新基建对充电桩基础设施的普及将拉动新能源汽车产业的快速发展,反过来推动自动驾驶技术的快速应用与进步。

大功率直流充电,隔离式栅极驱动器或将成为最优解

借助新基建带来的机遇,充电桩市场需求量非常庞大,或将达千亿级别市场空间,提升充电速度也成为充电桩市场面临的问题之一。

张松刚称,新基建不仅带来充电基础设施的普及,更将进一步提升充电速度,大功率对于直流充电桩建设来说很关键。若要实现十五分钟或更短的时间补电50%以上,就必须借助更大功率的充电桩,但功率提高带来的问题是充电桩尺寸增大、热管理等问题,在兼顾充电桩尺寸、效率和功率的条件下,提高功率器件的开关频率非常关键。

半导体技术的进步让功率MOSFET器件开关频率得到快速有效提升,IGBT从过去的20k左右提升到现在40k到50k,而氮化镓和碳化硅(SIC)MOSFET器件可以达到更高的开关频率,凭借高开关频率、低损耗及承受高压的能力,有望逐步替代硅基电源开关成为大功率充电桩的解决方案。驱动方式是达到这些开关器件所需开关频率的关键,而开关频率决定着系统设计成本、尺寸与效率之间的最佳平衡。更高开关频率对隔离式栅极驱动器的要求越来越高,采用的隔离式栅极驱动器的传输延迟、死区时间、共模瞬变抗扰度(CMTI)等指标对提升充电桩功率和效率产生关键的影响。

与传统的基于光学隔离式栅极驱动器相比,ADI提供的iCoupler隔离式栅极驱动器提供了良好的栅极驱动特性和隔离性能。传统光耦合隔离的方式传输延时时间长(例如150—200纳秒),而iCoupler隔离式栅极驱动器传输延时在50—60个纳秒左右,从而大降低减小了传输延迟,并且传输延时一致性更好,更低的传输延迟和延时一致性有助于提高开关频率和效率。此外,隔离栅极驱动器的死区时间也是关键特性之一,iCoupler隔离式栅极驱动器更低的死区时间将有效降低损耗。对于大规模部署的充电桩来说,即使零点几个百分点效率提升都具有很大经济和社会效益,对降低充电桩的热管理、有效减小尺寸、提高效率非常关键。

增加储能系统,满足充电桩大功率普及趋势

充电桩的大功率化、广泛部署是必然的趋势,但也给相关基础设施建设提出了挑战——如何经济有效的满足充电站峰值负荷要求?例如一个二十个充电桩的充电站要满足全天候的充电状态,电网需要提供的局部充电峰值功率超过1 MW。如此高的峰值负载功率可能导致电网在多个点上崩溃,或者需要投入巨额资金改善输电线路和集中式发电厂大幅提高基本负荷能力。张松刚认为,增加储能系统是一种可行的解决方案,可以利用此储备能量增加电动汽车充负荷能力,储能系统通过调节功率峰值保持电网稳定,或是在停电的情况下提供充电电源。

长年的技术经验累积,助力实现更安全的驾驶

新基建和两会的提名,充电桩市场前景巨大,但是,长久以来,汽车安全和自动驾驶,同样也是汽车产业不可忽视的话题。ADI凭借其在汽车安全和自动驾驶领域的多年经验,为汽车领域带来更多高品质的解决方案,在这一波的浪潮推动下,或将迎来新的机遇。

ADI表示,汽车智能驾驶趋势逐步颠覆传统汽车使用模式,随之而来的挑战便是怎样确保没有人类干预下的安全可靠?汽车智能驾驶功能在最近几年获得快速发展与各种安全解决方案的进步不无关系,特别是负责感知的各类车载传感器、通信器件及负责信息处理的车载处理器是智能驾驶汽车实现安全保障的关键。

传统上,ADI的汽车安全解决方案包括适用于安全气囊的电子控制单元 (ECU) 以及用于电子稳定控制的高性能陀螺仪和低g加速度计,等等。最近几年发展起来的针对先进驾驶辅助系统和自动驾驶汽车的汽车安全解决方案进一步帮助汽车提升自主安全功能,包括:

自动驾驶车辆自动导航为目标的高性能惯性测量单元 (IMU),使其能够在隧道等 GPS 信号无法穿透的区域进行导航,或确保校准和调整车载高级驾驶辅助系统 (ADAS) 以实现最佳性能;

基于视觉的ADAS可以从多方面大大提高行车安全性,通过安装后视/前视/侧视摄像头和视觉处理ECU,可以实现多种功能来帮助驾驶员提前防范风险;主流技术采用24GHz或77GHz微波雷达,通过安装于车前、侧、后方的不同雷达模块实现基于雷达的ADAS系统,可实现ACC自适应巡航、S&G自动跟车、FCW/FCM前撞预警预防、BSD盲区探测、LCA变道辅助、CTA垂直方向预警等功能;

基于ToF技术,通过观察头部、身体位置以及眼睛注视情况,监测车内人员的睡意和注意力分散程度,以及实现基于面部、身体和手势的智能交互,提供车内人员的人脸识别功能;等等。无论是工艺流程、产品理念、上市方式还是实施系统解决方案的方式,27年来,ADI一直致力于用丰富的设计经验追求更安全的驾驶体验,并得到广泛的应用。而单传感器系统让位于多传感器数据流融合方案成为趋势,从而使得智能驾驶系统能获得必要的环境背景信息,使汽车能够自主做出更切实可靠的判断。

ADI在汽车安全和自动驾驶领域长期耕耘,自动驾驶是ADI汽车事业部的重要策略和投资方向之一,ADI可以提供业界领先的上述自动驾驶关键功能解决方案。ADI推出DRIVE360自动驾驶平台,利用高精度MEMS传感器、毫米波雷达、激光雷达等技术,构建完善无死角的360度安全驾驶方案。基于长期汽车安全技术的积累,紧密的车厂和供应商合作,以及ADI在自动驾驶以及相关半导体产品的经验,ADI有足够的能力和信心迎接高级驾驶员辅助系统的大规模应用以及自动驾驶时代的到来。

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