联网与智慧化,已成为汽车电子不可逆的发展趋势,不仅带动全球半导体市场的成长,也为资讯产业找到另一个高成长的应用领域。

除了早期的车载资通讯应用外，如今内燃机的引擎动力控制与人身的安全防护也开始导入更多的电子设计，再加上油电混合车与电动车的逐渐普及，让汽车电池的管理系统渐成显学，又进一步提升了汽车电子控制系统的需求与难度。

而台湾为全球半导体与资讯产业的要角，自然不能错过这波变革，但如何掌握这波趋势，并顺利切入相关供应链将成为未来能否持续维持成长动能的重要关键。

图一 : 「第二届连网汽车智能与安全技术论坛」于4/11假世贸中心二楼举办，多名产业人士与会

特此，CTIMES连续两年举办了连网汽车智慧与安全研讨会，希望能协助相关业者及早了解其关键技术与发展脉动，以下为今年第二届技术论坛的重点报导：

车用 CAN Bus 网路技术探讨

CAN Bus自1983年问世以来，已有30多年的历史，随着越来越多的电子技术，如资讯系统、安全控制等，运用到汽车上，也带动了CAN Bus的发展，成为发展汽车电子的一项基础技术。

南台科技大学电子系教授唐经洲说：「当电子的东西越来越多，就越需要控制。」

唐经洲表示，CAN的全名为Controller Area Network，是用来控制汽车里的电子产品的技术。而除了电子系统的增加带动CAN发展外，另一个促使CAN技术前进的驱力就是碳排放量的控制。

图二 : 南台科技大学电子系教授唐经洲

由于汽车电子产品的数量增加，直接带动了汽车Flash memory的使用量提升，1994年时，一部车仅使用到2MB的Flash，到了2003年，便增加到90MB；另一个被大量使用的则是ECU，也从94年到5个，到2003年的70个，都让CAN Bus成为不可或缺的技术。

唐经洲指出，CAN最早是处理Harness配线的设计，也就是解决组装的问题，1983年由Bosch所提出，概念是简化汽车的配线，而经过二三十年的发展后，已成为一项成熟的技术。为随着极具提升的传输量需求，也开始有了其他的标准出现，例如：Flex-ray和MOST等。

虽然目前有多种新标准，而且传输的速度更快、传输量也大，但唐教授依然看好CAN Bus的未来，原因是CAN Bus拥有成本和安全优势。他表示，CAN Bus虽然速度慢，但却是一个很可靠的技术，而且成本非常经济，即使未来汽车电子持续发展，都还是很有竞争力。

在CANBus的实务工作上,CANBus的错误问题是非常需要考量的要点,目前主要有两大类,第一是CAN Node的错误、第二是电源系统的错误。

唐教授特别指出反极性与ESD测试两项。他表示，防止反极性电源（reverse polarity）的错误，要注意缆线连接到没电或是过度放电电池，还有ECU的失地性(Loss Ground)，尤其在关闭引擎的时候；另外，CAN ESD的测试也是一个庞大的问题，因为汽车应用的能量很大，因此相关的EMC和EMS的问题也必须要注意。

电动汽车电池安全性能及汇流排测试

在电动车电池的安全测试上，安捷伦有四个主要项目：一为大功率与高电压的瞬态电压模拟；其次为电池组与电池管理的BMS测试；第三是电池保护电路的测试；最后为大电流设备耗电性能的评估。

安捷伦科技电子量测事业群应用工程部资深专案经理祁子年表示，由抛负载或感性器件所产生的过冲电压，可能会造成供电中断或故障。例如ECU通常为感性负载，截止时常会伴随着很大的过冲电压，幅度可能达上百伏。

图三 : 安捷伦科技电子量测事业群应用工程部资深项目经理祁子年

对于这类元件的测试，就能使用精密型电源量测设备SMU(Source Monitor Unit)来协助。 SMU具备最大电源输入和输出的测试能力，此外，也具备较佳的反应速度、内阻及高速测试的动态范围。

而在电池充放电的测试上，使用安捷伦的先进电源系统(APS)便能在同一台设备上同时实施，不需要分开进行。祁子年并强调，APS的双象限设计，具有电池充放电一致的特性。另外，该系统还能把充放电的曲线图记录下来，再去做模拟，确保电池在运作时有保护的功能。

再者，就是电池控制的保护电路，在测试时，要有过充保护电路、回应时间，以及短路保护的测试，过去这些项目都必须在多台仪器上达成，而现在都能在单一仪​​器上完成。

祁子年特别指出，车上的大功率设备例如无线电设备,在工作时的电耗很大，但在休眠时的电耗很小，如要测设这类设备的耗电性就需要很大的动态范围。

另外是汽车汇流排的测试，目前汽车的汇流排非常多样，包含CAN、FlexRay、MOST等。为什么会有这么多，有些是成本，有些是安全，有些是速度考量，由于汽车的环境有时会很严峻，即使很慢速的汇流排也可能出问题，因此必须测试。

对此，祁子年表示，安捷伦把示波器和逻辑分析仪结合在一起，简化了汽车的汇流排测试困难，开发者只要使用一台设备，并可立即得知系统的状态。而为了满足各式不同的汇流排测试,安捷伦也提供了各式标准的范本下载,让开发者更容易上手。

汽车系统业者的终极挑战

汽车电子的安全评估，是所有汽车业者的共同命题，并不是只有电动车业者才需要在意。一个最新的新闻事件，丰田汽车继油门设计不良之外，日前又因为数个汽车电子的问题，必须进行大规模的招修行动，而所必须付出的损失高达6亿美元，显见汽车的安全性问题对业者影响甚巨。

UL检测事业部亚太区事业发展经理陈立闵说：「光方向盘的控制就是个大问题，一有故障发生，所有生产的汽车都必须招回处理。」

图四 : UL检测事业部亚太区事业发展经理陈立闵

而为了汽车安全的检测，国际标准化组织便推出了ISO26262标准，并在2011年发行正式版本，未来欧盟所有要上市的汽车都将须符合这个规范。

陈立闵表示，ISO26262是一个评估风险的指标，适用在3500公斤以下的汽车，也不包含特殊应用的汽车，主要关注在电子零组件失效时的风险，也就是当元件没有达到它预期的性能时的评估规范。

陈立闵解释到，ISO26262有一个重要的名词：Functional Safety，就是仰赖功能正确作动与否的安全性，这便是ISO26262的精神所在。而且不仅从使用者端考量，也包含设计者端。

ISO26262评估的风险共有制造生产时的风险，如机械危害、电器危害、热危害与材料危害等；另一个则是使用乃至生命终止等必需纳入考虑的其他状态，例如运输、组装与安装、启动使用、设定与一般维护与清洁等。

至于ISO 26262风险评估的模式方面,则要注意一个级别与一个级别之间的差异都是10倍,如A与B之间就是差距10倍,若跨2个级别,则是100倍的差距。

而对想切入汽车电子市场的台湾业者，陈立闵特别指出，了解汽车安全完整性等级(Automotive Safety Integrity Level，ASIL)的概念是非常重要的，特别是ISO26262的流程实施并不容易，第一次实施的时间没有短于2年的业者。重点在于独立性，要避免单点失效，并利用可靠度累加的概念来进行，便可大大提升实施效率。

陈立闵最后提醒所有业者，台湾的厂商规模皆不大，是无法承担任何一次招修的损失，因此必须彻底做好安全与风险的评估，好好的了解ISO26262的规范。

用于汽车资讯娱乐及车载资通讯的GPS/北斗卫星的发展趋势

全球定位系统(GPS)自问世以来，其功能与应用仍不断的持续发展，而近年来，除了美国拥有自己的卫星系统之外，包含俄罗斯(GLONASS)、欧洲(Galileo)与中国(北斗)，也都发射了自己的定位卫星，目前全球共有6个大型的定位卫星系统能提供定位的服务。

意法大中华暨南亚区汽车产品事业部资深经理苏振东表示，意法半导体(ST)自90年代起就开始投入GPS技术的开发，目前已经累积了许多的产品与技术，拥有全系列的晶片，能满足各式的应用与需求，包含欧盟的eCall系统，ST都有参与。而除了晶片之外，也提供开发版和软体的支援。

图五 : 意法大中华暨南亚区汽车产品事业部资深经理苏振东

苏振东表示，由于目前已有多种的定位卫星系统在服务，因此定位功能的设计也开始朝向使用多模的系统，而结合GPS与GLONASS的无线传输全球导航卫星系统(GNSS)便是现在最广泛使用的系统。

而相较于只使用单一系统的方案，使用双系统的方案不仅定位速度快，精准度也较为提升。苏振东便指出，使用越多的卫星，精准度也越好。而根据ST的实测，约可提升60%的精准度。

但于汽车定位系统来说，除了使用双系统的方案外，还必须根据不同的汽车采用不同的设计，苏振东强调，每台车都必须经过精确的调教，并没有办法使用同一种设计来大量生产，需要与车厂紧密的合作，才能做到最佳化的效果。

至于未来的定位系统发展，苏振东则是看好GPS和中国北斗卫星系统的发展，除了中国车市的快色成长外，中国政府的积极态度也是重点所在。

图六 : 与会人士于中场休息时，参观现场摊位