左起為,主持人李博凡General Lee, 廖一如Eric Liao, 黃浩鈿 Kevin Huang, 李訓銘 James Lee, 陳旺助Wangchu Chen

全球綠色革命下減碳意識抬頭,甚至出現淨零排放浪潮,各國法規也陸續跟進。這已不僅僅是環保課題,更是新世代科技革命,電動車的發展勢不可擋,也吸引各電子或電機製造商爭先進入新市場。德凱宜特與德凱驗證,偕同MIH共同舉辦「電動車驗證領域的三大核心研討會」,探討功能安全(Functional Safety)電磁相容/射頻(EMC/RF)、與被視為檢視硬體(Hardware)品質水準的必要手法---可靠度驗證(Reliability)

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Eric Liao廖一如, MIH技術發展顧問在Keynote中分享「階層式電子電器架構設計標準化與驗證方法」

廖一如介紹EEA的趨勢以及架構,其中成熟的軟體更新技術可以提供汽車更多元、更多不同深度的服務,而軟體定義汽車的概念就在業界發酵起來。未來EEA的主要發展將受到軟體巨大的影響,這些影響帶動EEA架構設計的更新。為了要達到軟體定義汽車的這個目的,系統設計上就必須要考慮功能面的可擴展性,也因此EEA目前的發展將從Domain 架構到central,並且在未來往cluster的架構設計靠攏,不論是哪種架構,其中最重要的一個元素是centralize,將大部分的應用控制與資訊流往可控制的中央計算單元集中。

在考慮未來SDV趨勢的EEA規劃中,並不是一味的中心化所有功能,而是要綜合考慮研發端上的軟體成本到生產端上的安裝生產成本,以形成合理化的架構設計,其中包含:
- SDV的軟體與通訊架構
- ECU的數量與配置
- 重量與安裝的難易度
考量以上因素做整體的評估,才能達成一個有效率的EEA架構。


使用全車ethernet有兩個關鍵決定因素,一是Sensor與Camera數量,二是使用這些大量的Camera與sensor 的流量是否能透過Ethernet做到流量集中,達成節省線束的優點。例如,有個自動駕駛系統,主機安裝在前座中央,10個攝影機安裝在車輛四周,相較於將10條同軸電纜或網路線連接到中央主機,若透過兩個zone controller做流量集中,連接到中央的線束將可以從10條縮減到2條,而ethernet的頻寬使用率也可以達到最佳化。所以使用全車ethernet的關鍵在於,該車型設計的使用情境是否有多感測器的需求,另外ethernet上的協定是否成熟到可以快速做到QoS與流量集中的目的。

MIH將推出相關的參考設計,搭配相關驗證機構進行相關軟硬體國際標準的驗證工作。例如:DEKRA iST & DEKRA就提供了在資訊安全、耐久性驗證等相關整車驗證服務

Kevin Huang黃浩鈿, DEKRA全球功能安全/網路安全經理與James Lee李訓銘,DEKRA EMC&RF法規資深經理首先針對「功能安全(Functional Safety)」與「電磁相容/射頻(EMC/RF)」分享

DEKRA德凱EMC&RF法規資深經理李訓銘分享「邁向Level 4自駕77/79 GHz汽車雷達驗證技術探索」主題,李訓銘也表示,雷達廣泛應用於各個領域,也是自駕車裡非常重要的感測器之一,因此如何符合各個國家的無線電法規驗證以及車廠測試規範要求也極其重要。

李訓銘強調電磁相容性(EMC)是針對於出口到各個國家對於電子產品的重要要求,而汽車電子產品電磁相容性(Automotive EMC)不僅適用於後裝市場(After market E-mark),也是各大車廠參照了ISO,SAE,JASO以及CISPR以及本身車廠的研究等等,而定義出各車廠對於汽車電子嚴格的車廠法規,確保汽車電子產品在裝入整車能降低甚至避免互相干擾引起的失效問題。現在的汽車有熟悉的Wi-Fi、Bluetooth,汽車雷達等等無線電產品,未來還會有更多的技術與產品應用在未來的自駕車中,而無線電頻譜管制則因應各國有不同之頻段使用及認證測試及申請要求,以常見的規範為例,FCC/IC/NCC/CE認證等等產品,都必須要符合各國主管機關認證要求。此外,無線通訊協定測試的部份也是對於無線電產品通訊協定相關之要求,如熟知的GCF.PTCRB.5GAA.WiFi logo等等,主要是讓不同裝置能有通信協定定義及符合要求,進而達到使用者在使用不同產品時能有效的互通互聯。


隨著智慧車輛發展,汽車系統變得越來越複雜。在人工智能和機器學習的幫助下,現代車輛可以執行類似於虛擬助手的任務。這給汽車製造商(OEM)和汽車供應商在安全和資安方面帶來了新的挑戰。由於汽車 ASPICE 框架和網絡安全 (ISO 21434)、功能安全 (ISO 26262) 和 SOTIF (ISO 21448) 的 ISO 標準相結合,集成品質管理系統是可能的,因為它們之間存在一些共同性。DEKRA德凱全球功能安全/網路安全經理黃浩鈿也在此次研討會中分享「How to Integrate Functional Safety, Automotive SPICE, and ISO 21434 into Your Company?」。黃浩鈿表示,這種將 ASPICE 框架和 ISO 標準集成到一個品質管理系統中的混合方法節省了開發成本,實施效率高,並且產品設計的優化以最少的修改次數和更少的返工發生。

他也表示,Automotive SPICE框架是關於汽車產品的系統工程、軟體工程,主要關注consistency 和 traceability關鍵概念。功能安全是指車載系統內部電子設備發生故障,從而對車內的駕駛員和乘客造成傷害。SOTIF是關於不同操作環境和誤用的駕駛場景。而網絡安全是網路安全是因人而生,面向的是來自於外部環境、外來惡意者甚至內在惡意者的威脅。網絡安全可以通過識別需要保護的新網絡安全關鍵資產來影響功能安全和 SOTIF。在這裡,我們提出建議集成方式,它同時滿足了 ASPICE、ISO 26262 和 ISO 21434 的集成實施,以節省開發成本,減少返工,提高現有的有效性和效率。


最後,黃浩鈿強調,DEKRA德凱的優勢是可一次性導入相對應的標準,也擁有自己的首席評估師,DEKRA德凱已是全台多家系統廠認證合作公司,DEKRA德凱也是德國BOSCH功能安全全球唯一指定合作夥伴,並指出DEKRA德凱的網路安全、功能安全服務涉及了培訓、差距分析、諮詢、測試以及認證。

Wangchu Chen陳旺助, DEKRA iST高功率工程部資深經理緊接著分享硬體(Hardware)品質水準的必要手法---可靠度驗證(Reliability)

陳旺助資深經理從分析電動車三電出發,包括電控(On-Board Charger、DCDC converter、Traction Inverter)、電池與電機(馬達),其中馬達作為電動車關鍵零組件,也是部分台灣廠商希望積極進入供應鏈的切入點,而馬達的關鍵優勢就在於輕、有力與靜音。電動車發展趨勢著重於零組件的整合,例如電控中的OBC與DCDC converter的二合一產品、馬達中整合減速器(俗稱發電機)與逆變器,更往後端的關鍵客戶群與技術將是走向多合一產品(All in one),將三電中的電控與電機整合在一起可以大幅降低零部件重量,達到降低電能耗損、提高里程數等優勢。但多合一產品並非毫無缺點,當遇到故障時,整個模組都需要更換,將導致高昂的維修成本。然而,最終產品的發展趨勢,還是會交由市場決定。

電動車在市場上的優勢包含減少廢氣排放的環保因素、節省油錢、品牌價值等,但另一個值得探討的是目前電動車已漸漸結合智能車,發展無人駕駛技術整合。如同上述多合一產品的概念,在無人駕駛的技術中會在車體上安裝無數感測器(Sensor),而感測器(Sensor)接收到的訊號會透過連接器(connecter)傳送到AI系統做運算,也就是本次演講中的重點之一「第四電: 行車電腦」。

 電動車的電源系統(power system)運作與可靠度驗證系統 
電動車的電源系統為透過充電樁或是充電站傳輸電力至電動車,其中會區分為兩種模式,一種是AC轉DC後再傳送入電動車內電池充電,另一種則是AC傳送到車內的車載充電器(On Board Charger),轉換為DC後將電能供應給車內電池充電。隨後,電池輸出電能後,透過DC/AC Inverter提供發動機(motor)動能,以及透過DC/DC Converter供應汽車上電子零部件的動力來源。

因此在可靠度驗證上需要分別顧及AC與DC的輸出(output)與輸入(input),德凱宜特建置了完整的測試設備,包括AC/DC Source、AC/DC Load、水冷系統,以及Recorder記錄完整測試參數,提供多合一產品(All in one)測試量能。在測試手法上,可靠度驗證包括動力類型(Mechanical Loads)、氣候環境類型(Climatic Loads)、材料類型(Material Verification)與電性類型驗證(Electrical Loads)等。


 產品壽命預估與高功率零部件驗證手法 
傳統燃油汽車的產品壽命主要考量引擎在開啟(Engine on time)與關閉(Engine off time)的合計壽命,而電動車產品壽命估計相對複雜許多,還需要考量到充電時間(Charging)與待機(Inhabited)模式,甚至當未來進入到無人駕駛階段,運行耗能更將大幅提升。由此可知,高功率零部件已是必然趨勢,同時可靠度驗證的觀念與手法都需要及時跟進,以確保產品在市場上的品質與終端客戶的行車安全。

電動車中的高功率零部件包括IGBT(絕緣閘極雙極性電晶體),結合目前市場上討論熱度十分高的第三代半導體,德凱宜特亦提供了完整的驗證手法,透過收集電動車行駛中的數據(the driving profile),將相關參數套用到設備上,再透過計算溫度變化,搭配IOL(Intermittent Operational Life)驗證手法,以驗證出產品的生命週期。

閱讀相關文章,深入了解IOL(Intermittent Operational Life)驗證手法: 全球性綠色革命 掌握寬能矽(WBG)半導體關鍵決勝點 

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