伝統的な自動車産業は徐々に電子化と電動化に向けて発展してきました。さまざまな電気自動車（ハイブリッド車や純電気自動車）に加えて、燃料車には内部と外部の両方に電子部品がますます多く搭載されています。この記事では、自動車の電子化・電動化の発展方向と、STが発売した関連製品の機能的特徴を紹介します。
自動車産業を電子的に変革する
自動車の電子化・電動化は、燃料自動車から電気自動車への発展だけを指すのではありません。実際、従来の燃料自動車も電子化に向けて進化を続けています。例えば、インフォテインメントシステム、車両制御システム、補助運転システム、ダッシュボード、車内照明や装飾、外部照明システムにもますます多くの電子部品が使用されるようになり、従来の車両の設計思想は大きく変化しました。自動車はさまざまな形をしており、内側から外側までさまざまな外観をしています。
純粋な電気自動車に加えて、燃料自動車と電気自動車の利点を組み合わせたハイブリッド自動車もいくつか導入されています。高速走行時には内燃機関の動力を利用し、バッテリーの充電を回収します。低速走行時やアイドリング時にはバッテリー駆動となり、燃料消費を抑えます。一般的に、ハイブリッド車は同種の純粋な内燃機関車よりも燃費と加速性能が優れていますが、販売価格が高いこと、動力システムが占めるスペースが大きいこと、バッテリー寿命が限られていることなどが欠点です。
一方、自動車のインテリジェント化は電気自動車だけの機能ではありません。従来の燃料車やハイブリッド車もネットワーク化や自動運転へと進化しています。自動車はますますインテリジェントになり、運転の負担が軽減され、安全性が向上します。これにより、自動車にはますます多くの電子部品を採用する必要が出てきます。これはエレクトロニクス業界にとって大きな市場チャンスです。
32チャンネルO/LEDドライバ 自動車用CAN FDライトインターフェース付き
現在、自動車の外装照明では、リア照明の設計にO/LEDがますます多く採用され、自動車のより未来志向の形状が提示されています。STが発表したL99LDLH32は、自動車の外装小電流O/LEDライト アプリケーションに特化した32チャンネル調整可能定電流レギュレータです。出力チャネルのハイサイド構成により、共通カソードを備えたO/LEDパネルを駆動するのに適しています。最大35Vの出力を提供し、O/LEDの広範囲をカバーし、32個の チャンネルの 独立した1mA - 15mAのプログラム可能な電流 PWM調整 O/LEDパネルの各ピクセルを個別に調整します。
L99LDLL16ファミリの他のデバイスと同様に、L99LDLH32はCAN FD Lightと互換性のあるCAN FD Light通信ネットワークを採用しています。今日の自動車照明システムに適用可能なこのCANベースの軽量ネットワークは、高速データ転送 (最大1 Mbit/s) を可能にし、長いフレーム構造にCAN FDを使用するシステムのニーズと利点を満たすことが実証されています。最大128PCSのカスケードをサポートし、大容量データ ピクセルの使用に対応します。
CAN FD Lightは互換性のある物理層を備えているだけでなく、CANトランシーバー、LDO、発振器なども統合されているため、周辺機器が非常に合理化されています。L99LDLH32は、CAN FD Light互換インターフェースに加えて、プログラム可能なEEPROM (FTP) メモリを使用して2つの独立したモード (Limp Home) を設定し、外部ポートDin/CAN BUS/電源ライン3つのPWM調光モードと互換性のあるバス モードで動作できます。
L99LDLH32は、AEC-Q100認定、ASIL B安全レベル、CAN FD Light互換シリアル インターフェイス、プロトコル ハンドラー、CAN in Automation (CiA) から入手可能なドラフト仕様提案 (DSP) を備えています。露出パッド付きQFN48L 7x7とLimp Home対応のタイムアウト ウォッチドッグを搭載しています。低スタンバイ電流、スタンドアロン/フェイルセーフ、バスモード動作を特徴としています。ASIL要件をサポートする1つの機能グループに対してダイレクト ドライブ (1つの直接入力) を備え、組み込みの不揮発性メモリと揮発性メモリによって最も幅広い構成可能性を実現します。動作電源電圧範囲は5.5V～40Vです。
L99LDLH32リニア レギュレータ セクションは、-40℃ ～ 150℃ の動作温度範囲内で動作できます。外部プリレギュレータに電圧をフィードバックして、全体的な電力消費を最小限に抑えながらレギュレーション電圧を最適化できます。8ビットDACによりチャンネルごとの電流設定を実現します。アナログ調光、8ビットPWMチャネル個別指数輝度制御、8ビット グローバルPWM調光、およびプログラム可能なPWM周波数をサポートします。より優れたEMCパフォーマンスを実現するために、オン/オフ時間が遅く、出力遅延が緩やかで、クロックがディザリングされています。
L99LDLH32には8ビットADCが統合されており、完全かつ柔軟な診断が可能です。障害バス専用のラインが1つあり、温度警告、過熱シャットダウン (2つの温度しきい値)、短絡およびオープン負荷の検出と保護を提供します。外部NTC測定とデバイス接合部温度 (TJ) を通じて、自動LED電流ディレーティングを実装できます。チップ内に温度センサーが内蔵されており、外部サーミスタをサポートして外部周囲温度を測定できます。二重温度多重保護および診断機能により、ライトの安全で安定した使用が保証されます。
L99LDLH32は、最大2つの個別の照明機能の制御をサポートし、各チャネルを直接入力にマッピングすることもマッピングしないこともできます。また、事前調整された外部電源電圧にも対応しており、自動車のO/LEDリア照明や自動車のアンビエント照明などのアプリケーションで、さまざまなO/LEDタイプ、電流、ランプ ストリング長で構成されるさまざまな照明機能を制御する際の柔軟性を最大限に高めます。
BMSは完全なバッテリー監視と保護を提供します
BMSは、電圧、温度、電流の監視、バッテリーの充電状態 (SoC)、リチウムイオン (Li-ion) バッテリーのセルバランスなど、さまざまな重要な機能を満たす必要があります。BMSには、動作安全性が安全動作領域外に逸脱するのを防ぐため、また、充電および放電中にバッテリー パックの充電状態 (SoC) と健全性状態 (SoH) を推定してバッテリーを監視するためのバッテリー保護が必要です。バッテリーの最適化は、バッテリーのバランス調整からも恩恵を受けます。バッテリーの寿命と容量が向上し、ハイブリッド電気自動車 (HEV)、プラグインハイブリッド車 (PHEV)、バッテリー電気自動車 (BEV) の走行距離が最適化されます。
STの自動車アプリケーション向けBMSソリューションは、厳しい設計要件を満たすように特別に考案されています。このソリューションは、新しい高度に統合されたバッテリー管理IC L9963Eとそれに付随する絶縁トランシーバーL9963Tに基づいており、高度なセル監視および診断機能を組み込んで、モノまたは双方向デイジーチェーン構成で最大14個の直列セルの最高精度の測定を提供できます。また、厳格なISO26262規格と自動車安全度水準 (ASIL) D準拠も満たしています。
L9963Eは、高信頼性の自動車アプリケーションおよびエネルギー貯蔵システム向けのリチウムイオン バッテリー監視および保護チップです。4 ～ 14個のスタックされたバッテリー セルを監視して、48 V以上の電圧システムの要件を満たすことができます。各セルの電圧は、オンチップクーロンカウントの電流と同様に、高精度で測定されます。このデバイスは最大7個のNTCを監視できます。情報はSPI通信または分離されたインターフェースを介して送信されます。
複数のL9963Eをデイジー チェーンで接続し、トランス絶縁インターフェイスを介して1つのホスト プロセッサと通信することができます。これにより、高速、低EMI、長距離、信頼性の高いデータ伝送が実現します。プログラム可能なチャネル選択を備えたパッシブ バランシングは、通常モードと低電力モード (サイレント バランス) の両方で提供されます。バランス調整は、内部タイマー割り込みに基づいて自動的に終了できます。外部監視および制御用に9つのGPIOが統合されています。L9963Eは、AEC-Q100安全規格の要件を満たす包括的な障害検出および通知機能を備えています。
マイクロコントローラによるバッテリーモジュールの完全な保護を提供
さらに、STの32ビット車載用MCUファミリ、電源管理およびシステム ベースIC、VIPowerスマート スイッチ、幅広い保護デバイス、データログ用の車載用EEPROMとともに、STは車載グレードのBMS設計をサポートする包括的かつ柔軟なソリューションを提供します。
STのL9963バッテリ監視および保護ICは、最大14個のLi-ionバッテリ セルを処理し、垂直に積み重ねて最大15個のバッテリ パックを監視し、数百ボルトの公称バッテリ電圧に対応するとともに、1つのバッテリまたはバッテリ パックの電圧、電流、温度を16ビットの解像度で監視できます。
L9963は、SPC5ファミリの車載用MCUによって支援された1つ以上のL9963を通じて収集されたデータに基づいて、バッテリー バランス調整とSOHおよびSOC計算を実行するのに適しています。このBMSソリューションは、最大1.5 MBのフラッシュ メモリと128 KBのRAMを備えたSPC57 4Sシリーズの高性能MCUを使用して構築されています。このMCUには、2つのCAN-FDインターフェース、8つの広範囲にトリガーされる拡張12ビットADCがあり、ASIL-D機能安全規格をサポートし、QFP100でパッケージ化されており、最大150℃の温度で動作します。° C.
最終用途のパフォーマンスと安全レベルの要件に応じて、提案された実装スキームは、さまざまなSTの車載用MCUに適応できます。SPC58 Gファミリは、最高の総合パフォーマンスを提供し、最大3つのコアと最大6 MBのメモリをサポートし、EVITAおよびSHE標準へのハードウェア セキュリティ準拠を強化します。L9963のもう1つの利点は、ユニバーサル通信インターフェイスおよびBMSアプリケーションでトランスベースまたはコンデンサベースを使用する絶縁技術と互換性があり、デバイスが異なる電圧ドメインで動作できることです。
結論
自動車の電子化と電動化の発展により、従来の燃料車、ハイブリッド車、純粋な電気自動車を問わず、自動車はより安全でスマートになります。こうした変化により、自動車のデザインに新たな風が吹き込まれ、エレクトロニクス業界には大きなビジネスチャンスが生まれました。ここで紹介したST製品のいくつかは、自動車の電子化のほんの一例にすぎません。市場にはまだ多くの余地があります。彼らは自動車産業における新たなブルーシービジネスチャンスを掴むための創造力を発揮する価値がある。