ROHM集团面向汽车电源领域的行动

1. 背景

汽车行业的全自动驾驶技术,已经取得了突飞猛进的进展。
仅从日本市场看,在新车中,不仅高级轿车甚至连普通轿车和微型轿车均已搭载自动制动系统等ADAS (Advanced driver assistance system,高级驾驶辅助系统) 功能,其市场认知度也非常高,已经越来越成为人们熟悉的概念。ROHM也拥有并供应以电源LSI为中心的ADAS用产品。(图1)
但是,实现全自动驾驶尚需要众多技术革新。本文就其中一个重要元素--智能网联汽车,特别是对汽车的无线通信方面进行介绍。
通过回顾汽车利用无线技术与众多事物之间连接的历程,来预测未来可能的发展趋势。
同时,从两个角度(是因追求舒适性还是因法律法规强制规定)分析每种功能的引入原因与现状。

车载的主要领域--ADAS
图1: 车载的主要领域--ADAS

2. 以往的智能网联(车内通信)

以往的车内搭载了各种无线功能。
为提高舒适性搭载了智能钥匙和FM发射器。
最近,汽车导航和汽车音响系统搭载了无线LAN和BlueTooth,通过与智能手机连接,可在车内享受互联网上的内容。
另一方面,虽然严密地说并非车厢内,因法规要求而搭载的有TPMS (Tire Pressure Monitoring System,胎压监测系统) 这是当轮胎的气压减少时通知驾驶员的功能,美国立法强制安装后,欧洲、韩国也相继实施。
这是汽车行业首个法律法规与无线通信相结合的例子。
引入当初是直接监测4个轮胎内的气压,通过无线来传输信息。如今,为了进一步降低成本,还有间接监测型,有通过检查车体平衡来确认气压的方式。但是,这种方式也存在一些缺点,比如当多个轮胎的气压都很低时、未达到一定速度时无法检测出问题来。(尤其是停车时无法监测的重大缺点)
不管怎么说,用某种方法监测轮胎气压的功能已经是美国、欧洲、韩国新车必须具备的功能。

3. 以往的智能网联(与车外通信)

以往的汽车搭载了ETC、VICS(图2)、TV及GPS等以基本接收功能为前提的通信功能。这些功能使得驾驶人员和乘坐人员能够获得更佳的舒适体验。
ROHM集团旗下的蓝碧石半导体开发出ETC、VICS及TV的数字广播接收用LSI,已在市场获得广泛应用。
另外,ROHM还供应这些设备所需的外围元器件,如电源LSI、汎用LSI、分立元器件、无源元件等,非常有助于相关功能稳定运行。
随着相关法规的健全,为提升安全性能而引入的功能还有智能网联。
这就是从今年1月起在俄罗斯启动的ERA-Glonass (被称为"俄版eCall")。该功能在事故发生时,与安全气囊联动,利用通信功能将急救信息和位置信息告知紧急救援机构(相当于日本消防署的机构),可缩短救护车到达时间。欧洲计划从2018年4月起也引进该功能,要求新车必须配备该功能。通过搭载该功能,尤其可预防在寒冷地区发生事故的次生灾害(因事故导致汽车制热功能失灵时的冻伤等)。

VICS用LSI方框图
图2: VICS用LSI方框图

4. 未来的智能网联

被称为"V2X" (Vehicle to Everything) 的车辆与众多事物之间的通信将成为未来的主题。(图3)

V2X是什么
图3: V2X是什么

也可以说是近期的热门话题物联网 (IoT:Internet of Things) 的汽车版—车联网。
这将带来 "汽车行业与通信行业联手" 的史无前例的重大变化。
基础技术从约10年前开始,通过被称为 "DRC (Dedicated Short Range Communication)" 的通信方式,以汽车行业与交通基础设施行业为中心在世界各地进行了车车间和路车间通信的实证试验。
当初是为了消除交通事故、提高安全性而计划搭载的各种功能。
车车通信例:在视角不佳的路口,双方车辆可以知道车辆从哪里来。
路车通信例:传递信号变化,督促减速。
为实现全球通用,通信标准也制定了以无线LAN (Wi-Fi) 为基准的DSRC专用的 "IEEE802.11p" 标准。
本来2016年年末美国已经制定相关法规,计划要求新车有安装该功能的义务。
导致延期的背景原因不一而足,一般认为是自动驾驶进程发展迅猛,这种通信与自动驾驶之间的关联性过于密切。另外,对于最近成为问题的黑客攻击的防守较弱,相关对策尚未赶上也是原因之一。
的确,用于自动驾驶的传感器有被称为 "ADAS (Advanced Driving Assistance System)" 的CMOS传感器以及毫米波、激光、超声波传感器等很多种,要想实现全自动驾驶,需要尽量多的信息源,很明显,车车间和路车间的信息也是非常重要的信息源之一。
另外,对汽车通信的黑客攻击如果不具备坚固的防御功能,与转向系统密切相关的全自动驾驶可能会引发致命事故。
基于这些原因,V2X尚未投入使用。

汽车行业实现全自动驾驶的进程日益加速,其核心技术是ADAS (Advanced Driver Assistance System,高级驾驶辅助系统) 和AI (Artificial Intelligence,人工智能)。ADAS、特别是AI需要借助V2X的信息来完善。
例如发生交通事故时,如果能实时从事故车辆获取事故发生前最近的视频、事故车辆与周边基础设施之间的路车间信息、与事故车辆周边的车辆之间的车车间信息、ADAS相关设备的信息等,至少可以在全世界信息共享,引起人们对事故的警惕。而且这些信息将成为AI的宝贵信息来源,如果能用于制定对策、扩大应用到所有车辆,则有助于实现安全的全自动驾驶。
ROHM拥有非常适用于V2X的各种电源LSI。
车载级开关电源 "BD9SXXX-C系列" 拥有0.6A-6.0A的2mm见方、3mm见方、4mm见方产品,非常适合制作V2X用的小型模块。(图4)

Power FET
(Hside/Lside)
Pch/Nch Pch/Nch Nch/Nch Nch/Nch
freq. (max) 2.4MHz 2.2MHz 2.2MHz 2.2MHz
Switching Adjustable
External sync.
- External sync. External sync.
Package QFN 4mm×4mm SON 2mm×2mm QFN 3mm×3mm QFN 4mm×4mm
Output
Channel
0.6A - BD9S000NUX - -
1A - BD9S100NUX - -
2A BD90521EFV
BD90521MUV
- BD9S200MUF -
3A - - BD9S300MUF -
4A BD90541MUV - BD9S400MUF -
6A - - - BD9S600MUF
非常适用于V2X、车载Wi-Fi等的电源
图4: 次级开关稳压器产品阵容

其重要特征是支持车载用所必须的高温工作 (工作温度-40-125°C),实现避开AM波段的开关频率2MHz,有助于外围元器件的线圈和电容的小型化。
另外,为支持更多电源,ROHM还准备了多种车载级LDO。特别是非常适用于模块的超小型1mm见方 "BUXXJA2MNUX-C系列",(图5)可满足不同电源结构的要求。

SSON004R1010
图5: 车载级LDO "BUxxJA2MNVX-C 系列"

为了对未来可能大量导入智能网联汽车的无线相关产品,提供从电源LSI到分立产品的丰富多彩的解决方案,ROHM计划加入5GAA (Automotive Association,汽车协会)。该协会是旨在制定 "Celluler-V2X" 标准,并在全球推广的通信行业与汽车行业首次联手的团体。这是旨在一起推动通信行业推广5G、汽车行业实现自动驾驶目标的团体,于去年9月正式成立。(图6)

5GAA (Automotive Association)
图6: 5GAA (Automotive Association)

ROHM希望加入该团体,助力实现CSV提倡的三大ECO (Eco Earth, Eco Energy, Eco Life)。具体地说,就是面向未来可能大量生产的车辆自动驾驶相关产品和5G通信相关产品,供应集成制造技术与电路技术优势的的小型产品和高效产品,从而助力实现ECO。
而要推进通信功能和自动驾驶技术的发展,电子电路会增加,对节能化、小型化的要求也越来越高。
下面简单介绍一下为此而开发的两种电源领先技术。
第一种是Nano Pulse Control® 。这种技术是在开关电源中可生成极窄脉冲(50ns以下)的技术。与以往100ns左右的脉冲相比大幅收窄,因而可实现更高频率,有助于占电源部大半体积的线圈和电容实现最小化。因此是可实现产品小型化的电路技术。
第二种是Nano Energy® 。这种技术是将电路电流降低到极限,使电源特性稳定的电路技术。通过将该技术应用到各种电源产品来实现低功耗,创造以低待机功耗提供高效电源、缩短启动时间、不消耗多余电力的产品。

虽然Celluer-V2X的引入时间尚未明确,但ROHM为了能够在未来迅速及时地提供最佳产品而积极推动相关开发,力争从引入初期阶段开始就能贡献自己的一份力量。