高速数据记录器如何设计可以承受赛车热量

     “赛车改进品种”的说法可能适用于英飞凌科技为法拉利2005款一级方程式赛车开发的高速数据记录仪。 12月1日星期三，在密歇根州迪尔伯恩举行的SAE国际赛车工程会议上发表的一篇论文中，赛车运动电子公司负责人Andreas Pechlaner指出，赛车技术应用于工程师和设备的快节奏，苛刻的环境中。他增加了公路车和赛车之间的对比，迫使开发人员以不同的方式思考。公路车基本上是一种交钥匙产品，通常强调经济，减少排放，长寿命和安全处理。 Pechlaner说，赛车“只能与工程师团队一起使用”，并且最大限度地提高性能和功率，可能只有一两个赛季的竞争力，并且可以调整到特定电路和条件的处理限制。

对于一级方程式，他特别指出，对性能的强调会导致组件和驱动器的严苛条件。例如：

• 最小化冷却气流，降低阻力，提高系统工作温度。
• 道路夹持处理产生高振动水平。
• 性能高g
• 具有各种无线电和无线设备的“实验性”赛车环境有利于射频干扰。
• 最大限度地减少惯性，阻力和发动机功率损耗会限制重量，汽车上任何设备的尺寸和功耗分别为150个传感器和执行器，加上大约10个ECU，以及连接所有设备的公共汽车，都在竞争一级方程式赛车的有限资源。

  正是在这种压力锅环境中，新的数据记录器程序是由英飞凌和法拉利于2003年春季启动的。今年6月，第一辆原型车在一辆汽车上，本月推出了首款“可降落”设备（12月） 2004）。它将于2005年3月开始在法拉利2005赛车上运行。

  Pechlaner表示，数据记录器的带宽大约为10 Mbits/sec，大约是CANbus的十倍。该器件采用英飞凌AUDO-NG系列的两个32位MCU，基于该公司的TriCore统一处理器架构。这些处理器最初设计用于豪华汽车的发动机管理。他指出，在艰苦的赛车条件下使用它们的开发将为下一代公路车提供更好的MCU。

  数据记录器处理，选择和加密数据，以及控制外围设备和运行内部诊断。在其12x12x3厘米铝合金外壳内有三个PCB：一个用于电源和高速通信，另一个用于数据处理，第三个用于高速A/D转换。

  因为数据Pechlaner表示，记录仪在其密封外壳内产生50-60W的功率，散热是一项关键的设计挑战。热传导是冷却PCB的唯一可行选择。在这里，英飞凌工程师通过其专利电路板配置向PCB制造商Schweizer Electronic AG（SEAG）寻求答案。

  SEAG PCBs在英飞凌的数据记录仪中，有两个210微米厚的铜层（这里只显示一个），仅用于将元件散热。

  PCB有12个导电信号层和2个较厚的铜层仅用于导热和散热。在它们的边缘处，板被“压接”到壳体上，确保热传导。反过来，这种情况下还有空气流过。

  Pechlaner还提到了SEAG设计的另一个优势 - PCB的有效散热可以使电路板上没有热点，因此没有机械应力来自热梯度。压力越低，PCB可靠性越高。他还注意到了电路板的大热容量，这使它们能够吸收热尖峰。

  最后，在展望F1赛车十年结束时，Pechlaner表示，取决于电子控制的方式如何该运动和需要实时处理的传感器数量可能需要30-50 Mbits/sec范围内的带宽。 “ECU间通信将是一项挑战，可能需要光网络，”他总结道。