About / Advertise
Forskare vill flytta bilelektroniken längre in i hettan
Allt hetare skrymslen i bilen blir tillgängliga för styrkretsar. Europeisk forskning försöker ta fram billiga styrkretsar som är funktionella upp till +165 grader C.
Allt hetare skrymslen i bilen blir tillgängliga för styrkretsar. Europeisk forskning försöker ta fram billiga styrkretsar som är funktionella upp till +165 grader C.
| Omgivningstemperatur o sammanlagt 4000 timmar i upp till 100 grader Celsius o sammanlagt 1000 timmar mellan 110 och 125 grader Celsius o en timme mellan 125 och 135 grader Celsius vid 100 tillfällen o en halvtimme mellan 135 och 140 grader Celsius vid 30 tillfällen Vibration o acceleration upp till 30g o stötar upp till 100g Ytterligare krav o begränsat utrymme för att montera komponenten o måste tåla transmissionsvätskan |
Det är 15 grader C respektive 25 grader C över de mest extrema kretsarna idag, och betydligt högre än standardkretsar.
Hotcars styrkretsar kan till exempel integreras på motorblock, vid cylindrar, i växellådor och bromsar. Omgivningstemperaturen i dessa miljöer ligger cirka 40 grader C under kretsens temperatur eftersom kretsen värmer upp sig själv.
Nya testmetoder krävs
Idag får den som vill ha intelligent styrning i heta områden nöja sig med att dra sladdar till elektronik en bit bort.
- De goda platserna för elektronik är redan upptagna, säger Thomas Riepl, på Siemens VDO och tillika koordinator för Hotcar-projektet.
- Det finns så mycket elektronik i bilen idag att man måste börja tänka mekatroniskt - man måste integrera mekaniken med elektroniken.
Miljön i bilen är brutal. Temperaturen sätter inte bara kisellogiken ur spel. Lödningar, limningar, material med olika tålighet och temperaturexpansion - allt måste klara snabba ändringar i temperatur över hela intervallet -40 grader C till +165 grader C.
Och hettan är inte det enda problemet. Kemikalier och fukt hanterar man med hermetiskt tillslutna kapslar. Vibrationer mildrar man genom att välja stresståligt material, undvika resonanser och genom att fästa kretskorten på fler punkter, inte bara i periferin som brukligt.
Kretsen ska kunna överleva även när den passerat över gränsen där den fungerar. När temperaturen gått ned måste den kunna återgå till sin funktion.
- Och den måste berätta för systemet att det håller på att bli för varmt, så att sekundära system kan ta över, säger Thomas Riepl.
Högtemperaturelektroniken behöver nya testmetoder. Accelererad testning genom temperaturhöjning fungerar dåligt när kretsarna redan befinner sig nära maxtemperaturen.
Testandet kräver en grundläggande förståelse för hur kretsarna kan gå sönder.
- Det är en kritisk detalj som vi jobbar mycket med. Först kartlägger vi alla felmöjligheter. Den stora utmaningen är sedan att förstå hur de uppkommer, säger Thomas Riepl.
Simulering kommer att användas som komplement till test.
Skeptiker finns
Alla tror inte på behovet av styrkretsar för högre temperaturer. En av skeptikerna är Per Andreasson, systemingenjör på Saab Automobile.
- Det finns en trend nu att montera elektronik nära motorblocket. Men jag tror att elektroniken istället i framtiden kommer att röra sig bort från de heta ställena, säger Per Andreasson.
Han tror inte Saab har behov av kretsar som klarar 165-gradig miljö "under överblickbar tid".
Projektet Hotcar pågår från december 2001 till november 2004. Det ingår i programmet Medea+ vilket i sin tur sorterar under det europeiska industriforskningsprogrammet Eureka.
Hela värdekedjan från substrat till biltillverkare finns med. Halvledartillverkarna representeras av Infineon, ST Microelectronics och Atmel. Bilindustrin representeras av Fiat och Daimler-Chrysler.
- Vi har undersökt gränserna för dagens teknik, och vi har börjat bygga demonstratorer, berättar Thomas Riepl.
Nästa steg är att sätta ihop och validera konstruktionerna från de olika arbetsgrupperna.
Jan Tångring
