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关注最新汽车电子技术 2011年12月04日 来源： 可将废弃的热能转化为电能的二极管，便宜而又可如同报纸般批量印刷的电脑芯片，越来越细小以至于可安置于针尖的机电设备。注意了，如今这些技术正在被移植到汽车行业。微型机电系统 西门子VDO汽车电子公司技术总监Mike Gauthier先生称，在每台汽车的零部件组成中，电气和电子系统的平均比重将于未来的10至15年内从目前的22%上升至35%。 而绝大部分比重的提升来源于传感器的增加。他预测说 ：“汽车中传感器的数量每年将增加25%”。而这个数字主要针对传统内燃机驱动系统的车辆，如果算上安装混合型电气系统的车辆（据Gauthier先生预测，到2015年大部分车辆将安装混合型系统），那这个数字还将翻个倍。但是，将来的传感器将与现在普遍使用的不同，绝大部分将不是现在所看到的相对笨重的磁性传感器或无线电传感器，而是只有其千分之一尺寸大小的微型机电系统（MEMS）。微型机电系统由微型机械结构、传感器、执行元件和微电子在硅片的密封环境里集合而成。尽管从本质上来说，该系统仍然是模拟其上一代产品的工作方式，但是由于其元件尺寸小得多，因此其对信号的反应可以说是瞬间完成。这使得微型机电系统非常胜任要求在毫秒内作出反应的工作，例如安全气囊系统。而且其密封的结构可以经受住发动机引起的极端的温度和振动环境（某些这类传感器已经用于发动机碰撞检测）。此外，其体积细小，可安装在车辆任意位置而不必担心组合问题。比如：有些传感器用于稳定性控制系统，必须尽可能安装在靠近车辆中心质点的位置，而这对于大体积的传感器往往是个问题。据Gauthier先生称，应用该系统即可通过将偏航传感器、倾斜传感器和滚动传感器集合成一个小部件组来有效地解决此类问题。 热流道二极管 目前的最新一代汽车冷热可调节座椅使用了珀耳帖设备，该设备不必求助于压缩机或冷却液即可将电能直接转化为温度差动。而热流道二极管则恰好相反，他们将不同平面的温度差异转化为电能，差异越大，电能产生越大。 Gauthier先生说，不象珀耳帖设备只有7-8%的效率，热流道二极管最大能利用70%损耗的热能。形象地说起来，车轮驱动每用去100千瓦热能，就有额外的100千瓦热能通过废气和60千瓦热能通过散热器损耗掉。用热流道二极管覆盖散热器和废气排放系统将能成倍地提高发动机的效能。事实上，您可以将发动机转换成一个覆盖有二极管的小火炉，从而可以生成电驱动所需的足够电能，这样一来，您可以回收发动机中泵运动、摩擦和不完全燃烧所消耗的能量。汽油驱动的里程数将剧增，而废气排放量却直线下降。是不是听上去好的令人无法置信？可是，事实确实如此。至少，目前，这项技术已经发展到了成熟阶段。 热道二极管的问题在于为了使电子能经受住热流道的量子物理效应产生电能，两个物体表面必须始终保持一个纳米的距离，但不能彼此接触到。位于Gibraltar的Power Chips plc公司研发出一种金属电镀层（银和钛是应用下来最便宜的两种金属），将之紧贴于一个中间层两端，然后对中间层进行热击，中间层将在两种金属物质的界面处突然断裂。这种方法会使得两个表面在微观底下显得比较粗糙，但是间隔距离却保持的非常完美。通过压电装置，最终可达到所需的一个纳米的间隔。但是，如何在大规模批量生产中以及在随后车辆开动的情况底下成本低廉地保持住间隔距离成为眼下最大的难题。如果一旦攻克了这项难关，就如Gauthier先生的结论所言，“那么我们将告别内燃机时代。” 有机半导体
有机半导体的推动者想象一种价格便宜的工艺可以用塑料底板取代硅底板，并可象印刷报纸一样印刷电路。照片来自Palo Alto研究中心
有时候，一项新技术也许并不如其替代的旧技术那样功能强大并且有效，但是其仍然取得成功，这是什么原因呢？那就是因为它的的确确便宜的多。而对于有机半导体来说，正是这样的情况。据Gauthier先生估算，这种使用塑料底板的有机半导体的造价只有硅底板半导体的百分之一。最大的原因在于工厂设备开支。目前一个硅晶片制造厂需要耗资35亿美元，资金主要用于配备昂贵的照相平版和腐蚀设备，这些设备用于制造在芯片中传输电子的细小通道。这些设备体积庞大，必须时刻监控，而且环境必须保持干净。而有机半导体全然不需要这些条件，只需要一个如同报纸不间断印刷的替代工艺即可。如同现在所想象的那样，成卷的塑料底板送入印刷机，印刷上半导体“墨水”。这样生产出的柔韧芯片的功能并不能与其对手硅芯片相比，这是由于其电子通道不得不相对较宽并且数量较少，但是对于功能要求较低的电脑来说，这无疑是相当具有吸引力的低价格替代品。“如果您在考虑购买自动空调系统的话，您完全没有必要使用奔腾4处理器来控制它”，Gauthier先生俏皮地说“您只需要一台Commodore 64位处理器以2G的速度运行即可。”随着汽车使用微处理器数目的不断增加，塑料Commodore 64位处理器也许正是汽车制造商们用来降低电子系统成本的理想产品。(end)