自汽車工業(yè)誕生以來，安全性始終是汽車設計的重中之重。與乘客直接互動的汽車系統(tǒng)，如氣囊和安全帶，對于確保乘客在車輛內(nèi)的安全至關(guān)重要。但是，汽車安全系統(tǒng)的范疇遠不止這些直接且顯而易見的措施。儀表顯示和儀表盤為駕駛員提供了有關(guān)車輛狀態(tài)的關(guān)鍵信息，以及故障預警。

隨著汽車行業(yè)全面轉(zhuǎn)向電動汽車（EV），燃料來源和動力系統(tǒng)經(jīng)歷了徹底的革新和設計。這一變革催生了一系列新型車輛儀表需求，這些儀表不僅用于顯示狀態(tài)和安全警示，還對于保障駕駛員安全、提供充電狀態(tài)及剩余續(xù)航等信息具有非常關(guān)鍵的作用。

因此，汽車制造商們現(xiàn)在正對幾十年來基本保持不變的車輛系統(tǒng)進行重新設計。他們的目標是整合新功能，以確保功能性安全，并提升最終用戶的駕駛體驗，同時盡量減少電子系統(tǒng)復雜度潛在的增加。

從燃料加注口到充電口

對于以內(nèi)燃機（ICE）為動力的汽車而言，燃料加注口一直是其固定且不可或缺的設計元素。由于汽車的燃料箱布局和重量分布要求，加注口在車輛上的位置往往是固定的，以滿足實際運行需求。

對于電動汽車而言，其重量分布和設計限制與內(nèi)燃機汽車大相徑庭。此外，充電口與電池組之間的距離相對較遠，相較于在燃料加注口和油箱之間簡單的長燃料管道布置相比，這增加了系統(tǒng)設計的復雜性。

“這一變革為設計師提供了更多的創(chuàng)造自由，使他們能夠?qū)⒊潆娊涌谥匦掳仓迷诟臃先梭w工程學的地方，如車輛的前端。這樣的布局設計便于與停車位前端的電動汽車充電樁進行對接。”

汽車設計的新元素

充電口在電動汽車的功能性中起著至關(guān)重要的作用。由于充電接口的使用頻率極高，它們不僅需要具備高可靠性，還需要能夠清晰地向駕駛者顯示充電狀態(tài)。為了滿足這些需求，越來越多的汽車制造商開始在充電口區(qū)域安裝LED燈。

這些燈光不僅用于指示充電狀態(tài)，還能通過簡單的光效變化來提示任何可能的故障狀態(tài)。這樣的設計使得在充電連接點就可以為用戶提供明確且直觀的指示，使他們能迅速了解電池電量或是否有任何安全風險。

“動力總成的電氣化顯著增加了汽車設計的復雜性，從而對最新的充電口設計提出了額外的功能性要求。這包括監(jiān)測充電口蓋的開閉狀態(tài)以及感知高壓連接器的溫度。”

滿足新一代充電口設計需求

邁來芯憑借在汽車LED驅(qū)動芯片市場的卓越聲譽、豐富的行業(yè)經(jīng)驗和廣泛的產(chǎn)品線而備受推崇，而電動車充電口正是其全新解決方案的目標應用之一。

新推出的MLX81118是一款集成本地互連網(wǎng)絡（LIN）接口的智能24通道LED驅(qū)動芯片。這款芯片不僅符合ASIL（ISO 26262）標準，還支持系統(tǒng)集成達到ASIL B級，從而滿足電動車充電口的功能安全要求。

MLX81118集成了智能微控制器單元（MCU）和內(nèi)置閃存，為系統(tǒng)設計提供極大的靈活性，并便于后續(xù)的功能更新。作為LED驅(qū)動芯片，其核心功能是為每個通道提供可編程的電流源，最高可達60mA，適用于低側(cè)（最多可達1A LED電流）。通過16位的PWM（頻率500 Hz）還能實現(xiàn)亮度控制。系統(tǒng)支持靜態(tài)照明和基本動態(tài)LED光效。此外，MLX81118還能對每個LED進行診斷，并通過測量LED閾值電壓來確定其溫度。

▲ 邁來芯MLX81118方框圖及替代GPIO功能

該產(chǎn)品與現(xiàn)有產(chǎn)品的區(qū)別在于其多功能性。MLX81118提供24個通道，能夠驅(qū)動RGB和/或單色LED，這一能力遠超出了大多數(shù)專為充電接口設計的傳統(tǒng)汽車LED驅(qū)動芯片。此外，這些通道還可以靈活配置為通用輸入/輸出（GPIO）通道。GPIO功能豐富多樣，包括5V供電輸出、20mA支持、SPI/I2C通信支持以及外部喚醒能力，還能夠使用集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）配置GPIO。

“這種卓越的靈活性使得該產(chǎn)品能夠適用于更廣泛的場景，并具備高級功能和本地控制能力，遠遠超越了傳統(tǒng)LED驅(qū)動芯片的限制。”

開發(fā)更智能的充電端口

在車輛內(nèi)部，工程師可以利用邁來芯MLX81118的卓越靈活性來構(gòu)建更智能化的充電口，而無需顯著增加材料清單（BoM）中的組件數(shù)量。

在充電點安裝中，該芯片集成的10位ADC可以輕松配置到GPIO，例如，用于測量充電口高壓連接器之一或多個的傳感器溫度。在功能安全環(huán)境中，了解充電連接器的溫度至關(guān)重要。此外，MLX81118驅(qū)動芯片還配備了內(nèi)部溫度傳感器，以補充任何外部測量，并提供有關(guān)充電口環(huán)境溫度的精確信息。

在此配置中，MLX81118可以精確監(jiān)控外部溫度傳感器的信息，并將這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳遞給車輛系統(tǒng)。例如，在檢測到過溫錯誤時，芯片的智能編程可以用于通過在附近點亮紅色閃爍的LED來提醒駕駛員端口中的過熱情況。同時，這些實時數(shù)據(jù)可以通過LIN接口或配置為SPI或I2C接口的GPIO通道輸出回其他組件和控制器。

除了與溫度相關(guān)的功能外，MLX81118的靈活性還可以幫助設計改進充電口安全性的其他方面以及最終用戶的體驗。

▲ 邁來芯MLX81118充電口照明

帶有溫度傳感器和充電口蓋監(jiān)控的示例電路

監(jiān)測充電口蓋的開啟或關(guān)閉狀態(tài)的一種高效方法是結(jié)合使用霍爾傳感器與磁鐵。例如，可以使用邁來芯的MLX92292霍爾效應鎖存和開關(guān)傳感器。通過將霍爾傳感器芯片的輸出連接到MLX81118的GPIO，充電口蓋的位置狀態(tài)可以通過LED驅(qū)動芯片的LIN接口被車輛車身域控制器（BDC）實時監(jiān)測。這種智能集成有助于減少與車輛BDC的連接數(shù)量，同時允許充電口蓋位置的變化直接觸發(fā)LED。

這種智能集成和充電口蓋位置與LED驅(qū)動芯片之間的直接連接，為提升最終用戶體驗提供了豐富的可能性。例如，通過對MLX81118進行巧妙設置，可以實現(xiàn)在光線較暗的環(huán)境中，一旦充電口蓋被打開，MLX92292傳感器的狀態(tài)變化會被檢測到，隨機引起電路的響應，激活周圍的LED提供照明，從而確保駕駛員在夜間或低光條件下也能清晰地看到充電口的位置。同樣，設計師可以選擇加入額外的智能功能，比如當斷開充電器后，如果充電口蓋仍然保持打開狀態(tài)，LED可以一種可辨識的方式閃爍，降低在行駛中損壞充電口的風險。另一個可能性是通過改變亮起LED的數(shù)量或顏色來反映充電狀態(tài)。

“與實施此類功能所需的傳統(tǒng)方式相比，使用MLX81118，所有的邏輯和控制都在充電點組件上進行管理，減輕了中央或區(qū)域車輛控制系統(tǒng)的處理負擔。”

審核編輯：劉清