奥运高科技亮点之RFID门票与绿色汽车

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        在两年前的德国世界杯上,RFID电子门票进入了人们的视野,虽然它的实际使用效果难称完美。由于技术和成本的原因,上届雅典奥运会并没有使用该技术,北京2008奥运会首开奥运史上使用RFID电子门票系统之先河,这次中国人会做得比德国人更好吗?很多人都在拭目以待,本文将带领你先近距离虚拟体验这一新技术。

 

        RFID技术是自上世纪九十年代开始兴起的一项自动识别技术,它可以应用于物流、物品管理和防伪等领域,北京奥运会门票就是其在防伪领域的典型应用。

        得益于RFID软硬件技术成熟度的进一步提高以及成本的大幅度下降,在过去的一年里,RFID技术在全球的应用获得了强劲增长,在中国更是如此。在中国海量的第二代身份证中就使用了该技术,而2007年的上海特奥会上该技术的使用也为参会的智障人士带来了很大帮助。在北京奥运会中将使用RFID技术更是引起了业界的极大关注,上海贝岭的专家表示:北京奥运会的门票中使用了RFID技术被评为2007年中国RFID行业十大最有影响力事件之首,充分证明该次应用对中国RFID产业的巨大影响力。”

        据相关资料显示北京奥运会使用的RFID门票的数量将达到1200多万张,该数量是德国世界杯320万张电子门票的四倍,同时门票面向全球发行,因此北京奥运会的RFID门票系统将是一个庞大而又复杂的系统。众所周知,北京奥运门票采用公开发售的形式,发售周期也较长,这对RFID门票本身的品质也带来了挑战。不过经过前期的严格测试验证以及“好运北京”系列赛的实战考验,北京奥运会RFID门票及检票系统的可靠性已经得到初步证明。

        届时,一位持有奥运会门票的观众大约会经历如下的检票体验:首先是人工初验,工作人员首先检查观众所持门票是否为当前比赛场馆的门票;确认无误后在查验设备感应区刷卡进行真伪鉴别,有效地读卡距离为0-7厘米,查验设备将根据芯片的全球唯一代码在系统中自动查找并显示持票人信息,包括照片、姓名、性别、国籍、年龄、购票时所持的有效证件的号码,工作人员会通过人脸对比的方式进行实名制检查,如果有疑问的话,工作人员会要求观众提供有效证件的号码或者出示相关证件;最后,如果RFID设备无法正常读取观众的门票,则通过在设备上增加小键盘的形式,录入票面序列号来读取相关信息,比对的操作同上。

        一直以来,TI和NXP都是RFID芯片领域内的领导厂家,在市场研究公司ABI 2007年底发布的全球RFID收发器IC供应商评比中NXP和TI排名前两位。德国世界杯使用的RFID门票技术就是由NXP的前身飞利浦半导体提供的。TI也在最近针对金属及恶劣环境下的资产可视化应用推出了两款低频RFID产品,其中12mm多用途楔形应答器对芯片电路进行了改进,可直接安装于金属上;而24mm低频圆形电子标签则采用TI专利调谐工艺制造,可提升废物处理及工业生产等应用的读写一致性。

        事实上,中国国内的许多厂商在RFID领域也具有很强的实力,比如上海贝岭已成功开发出低频、高频、超高频RFID芯片共6个品种、数十种型号,覆盖134kHz到915MHz频段,遵循ISO14443、ISO15693、ISO18000-6、ISO11784/11785等国际标准。其中75R06产品在2007年的月出货量已经达到数百万片。2007年4月前信息产业部颁布的中国800~900MHz频段RFID技术应用的试行规定更有力的加速了RFID在中国的推广和应用,对于国内RFID行业的众多公司,也许以2008年为起点行业的春天正在到来。“乱花渐欲迷人眼",RFID的具体应用也五花八门,最重要的就如业内的一位专家所言:从2008年开始,耕耘在RFID领域的企业应该尽快找准自己的定位,否则就将坐失发展的最佳机会。

电动汽车、混合动力汽车

        电动汽车与奥运结缘始于一九七二年的德国慕尼黑奥运会,当时宝马公司提供了两辆作为运动员引导车的电动轿车。其后每届奥运会均会不同程度地使用电动汽车,本届北京奥运会,据专家预计将会有1000辆左右的电动汽车投入运营,这些电动汽车的供应商包括中国南车股份有限责任公司和东风汽车旗下的东风电动车公司。另据瑞萨电子(上海)有限公司汽车电子市场中心总经理崛田慎吉先生透露:“中国一汽集团还将为北京奥运提供五辆奔腾混合动力轿车和十辆混合动力公交客车,而中通客车公司也将提供七辆纯电动的客车。”

        然而以下几方面的原因限制了电动汽车的大范围推广,首先是配套设备不够完善,例如充电站不够普及等;第二点则主要集中在电池方面,较长的电池充电时间、较短的驾驶距离与电池容量比都是亟待解决的问题。另外电动汽车较高的售价也是限制原因之一。配套设施的完善和价格的降低都和应用的规模息息相关,非一朝一夕可以实现,而对于电池技术的制约,很多厂家都在努力开发新的方案予以解决,这其中包括燃料电池、锂聚合物电池等。现阶段比亚迪则推出了自主研发的“铁电池”技术。

        据比亚迪汽车销售有限公司的总经理夏治冰先生表示:“汽车动力电池的难点在于低成本、高容量及高安全等三大要求。比亚迪的“铁电池”在上述三个指标上都取得了突破。夏治冰介绍:“铁电池”每块电压3.3伏,60安时,电池充电循环次数可达2,000次以上,电池的持续里程寿命大于60万公里。该电池采用资源丰富、价格低廉的铁元素材料,成本得到大幅降低;材料本身的高比容量及后续的性能设计保证该电池的能量密度与其它常用锂离子电池相近;高热稳定性材料的选择和缜密的工艺设计使该电池通过了系列安全测试,安全性能稳定。此外,它还具有长循环寿命、宽使用温度范围和优异的大电流放电性能等一系列优良特性。而且电池所用的原材料及整个制作过程不含任何污染成分,不会对环境造成任何危害。其含有的所有化学物质均可在自然界中被环境以无害的方式分解吸收,能够很好地解决二次回收等环保问题,是绿色环保的电池。

        不过就目前而言,相对于纯电动汽车,混合动力汽车是更加现实的选择,此类汽车通常具备一个电池供电的电动机和一个当电池电量下降时备用的内燃机。通过使用电动机,使得动力系统可以按照整车的实际运行状况灵活调控,而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作,从而降低油耗与排放。

        据瑞萨的崛田慎吉先生介绍,丰田从1997年12月份到2008年4月份的10年零5个月时间里共销售了102.8万辆普瑞斯混合动力汽车,其中仅在2007年,就销售了28.1万辆。他还表示:“除了丰田和本田,其他制造商在混合动力汽车量产方面都缺乏经验,他们如果要计划研发或者制造混合动力汽车的话必须首先决定所要研发和制造的混合动力汽车的类型。是采用皮带驱动启动电机(Belt Starter Generator, BSG)还是采用类似于本田的思域(Civic)混合动力车中使用的集成启动电机(Integrated Starter Generator, ISG),抑或采用类似于丰田普瑞斯(Prius)中使用的更复杂的系统。”他还表示:“总之,系统越复杂开发的周期就会越长,当然能源的节省也会更显著。另外,当仅有电动机工作时,所有使用发动机提供能量的系统(比如空调、动力方向盘)也都必须转换到电动系统。”

        在目前量产的混合动力汽车中,根据混合动力驱动的联结方式可以分为串联式、并联式和混联式三种,其中最先进的是混联式混合动力系统,与普通的并联式混合动力系统相比,混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。此联结方式系统复杂,成本高。丰田普瑞斯采用的就是混联式联结方式。采用该方式的混合动力汽车比普通的混合动力车具有更好的动力性能和更高的燃油经济性,尤其在高速行驶时,它能更高效地降低油耗。

        相对于传统的油电式混合动力汽车,目前丰田等公司还在研制推出可充电的混合动力汽车,可充电的混合动力汽车由于延长了电力驱动的时间,相对于传统的混合动力汽车,其油耗和排放都可进一步降低。比亚迪的夏治冰先生则表示:“在混合动力汽车领域,目前最先进的技术是双模混合动力汽车,目前世界上掌握该技术的只有通用、丰田和比亚迪三家企业。”所谓的双模混合动力汽车也就是辆车上既具有电动车系统又具有混合动力系统,从而实现既可充电、又可加油的多种能量补充方式。2007年,比亚迪首次发布了DM双模电动汽车F6DM。该车共使用了100块铁电池,充满电续驶里程可达430公里(电动模式100km+混合动力模式330km),最高时速可达160公里/每小时。

        谈到电动汽车和混合动力汽车对汽车电子系统的特殊要求,飞思卡尔半导体中国区汽车电子工程经理康晓敦先生表示:“混合动力汽车或者电动汽车对大功率半导体器件有着特殊的电气性能要求并且需要更多的计算性能以保证电动机工作在要求的性能范围内从而提供最大化的效率。”比亚迪的夏治冰举例:“比亚迪的纯电动汽车和双模电动汽车的汽车电子中新加入了强电的部件,需求较多的汽车级高压大功率器件;而新增较多的电子控制系统,相互之间联系紧密,尤其是动力部分,需求高速总线通讯;由于整车动力性能需求以及整车环境的变化,各电子系统需求更高的处理速度、更可靠稳定的性能。同时还有节能方面的需求,需要更高效率更低损耗的电子器件和系统。”

        飞思卡尔在很多方面为汽车工业提供绿色技术支持。它针对下一代动力总成的多核Power Architecture32位MCU采用了Power Architecture技术可提供双核性能,其中可编程的增强型定时处理单元可通过提供任务划分来优化引擎控制,SIMD DSP可以实现对基于燃烧算法的模型的复杂运算,它还具有被验证过的在苛刻的引擎环境里可正常工作的汽车级嵌入式闪存,同时MPC55xx撞击侦测软件还可以提高5%的燃油经济比,并有效延长发动机使用寿命。而瑞萨的16位、32位MCU、功率器件和CAN收发器产品都可用于全电动汽车或混合动力汽车。其中32位MCU,比如SH7058S、SH7059、SH72543R、SH72544R等可用于引擎控制单元和系统控制。特别是采用90nm工艺制造技术的上述SH725XX系列产品,在与瑞萨以前的上述SH705X系列最高80MHz工作频率相比,提高了2.5倍,达到了业界最高水平的200MHz,而CPU处理性能大约提高了四倍,该系列产品有助于实现更快速和更精确的实时引擎和传输控制,可满足高端电动汽车和混合动力汽车的各电子系统的高速处理需求。而16位的MCU,如M16C/29,32位MCU,如SH7147则可用于电动机控制;其中SH7147还可用于逆变器控制,M16C/29则还可用于电池控制。

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