其中如半導體商英飛凌(Infineon)便提供晶片組，適合未來數代EPS使用，包括所有主要的半導體元件，例如電源供應器、微控制器、半橋驅動器、MOSFET、CAN收發器及感測器。以上所有元件都已上市，使用者可由單一供應商的微調晶片組因應所有需求，有助於縮短開發時間及降低成本。
電子動力轉向使用電控馬達輔助轉向。感測器偵測由驅動器觸發的轉向扭矩，然後將資訊轉送至電子控制單元(ECU)，計算所需的轉向輔助，並控制伺服馬達。
為什麼要供應完整的EPS晶片組？目標是提供電子動力轉向系統所有必要的半導體元件，並進行微調使其達到高可用度，實現容錯操作或失效安全操作。結果協調運作的元件，將提供可靠的互用性及整合相容性。其中有一項重點就是保證功能安全，因此所有相關元件不僅要符合最高的汽車品質標準，也必須依據ISO 26262進行設計。
EPS展示器重安全/效能/整合
英飛凌已開發的示範板中包含晶片組元件及機械展示器，可控制6相電動馬達。圖1顯示展示器配置，圖2為示範板及所有晶片組元件。其中包括電源供應晶片(OPTIREG PMIC、TLF35584)、3相半橋驅動器(TLE9183QK)、32位元微控制器(TC23x搭配200MHz及2MB快閃記憶體)、扭矩感測器(TLE4998C8D)、馬達位置感測器(TLE5309D)及角度感測器(TLE5014D)、MOSFET(採用SS08封裝)，以及CAN FD收發器(TLE9251VLE、TLE9252VLC)。
展示器的所有使用的元件都妥善搭配，並設計提供高度的功能安全、能源效率及整合密度。例如EPS系統預先指定使用安全電源供應器，並提供對應的監控及保護功能作為ASIL D功能，此外也獲得橋式驅動器支援。所有系統使用的感測器均依據ISO 26262設計，提供高測量精度。AURIX系列強大的微控制器可選擇用於效能、快閃記憶體容量、計時器架構及周邊設備。
此外，MCU具有獲得ISO 26262支援的整合式安全/維安概念、硬體備援及硬體安全性(HSM模組)。最後，MOSFET提供非常低的導通電阻(40V時RDS(ON)為0.9m)，以及良好的切換效能，採用小巧堅固的封裝(SS08或sTOLL)。
該展示器架構為6相系統，具備兩個獨立隔離的3相子系統，提供所需備援(圖3)。因此雙感測器、電源供應晶片、微控制器、半橋驅動器及MOSFET半橋，可由兩個獨立電池供電運作，實現容錯操作系統。兩個子系統互相獨立運作，每個系統提供一半扭矩至整個EPS系統。如果發生故障導致一個子系統失效，另一個子系統會按照比例接手EPS功能。
感測器備援系統提高車輛功能安全
為了確保車輛具備高度的功能安全，需要具有備援的系統分割，以及高效可靠的感測器。這是唯一確保高可用度的方式，藉此讓系統在元件故障時仍舊維持完整功能。因此電子動力轉向系統的感測器，不僅要非常精準，也必須確保功能安全。這裡使用的感測器可於ISO 26262系統中應用。像是英飛凌便因應感測器備援需求，將兩個感測器整合在雙感測器封裝中(圖4)。
而線性霍爾感測器TLE4998C8D可確保精準偵測轉向時的扭矩，較精確地掃描線性或角度位置，並以數位方式補償溫度和機械應力，確保在整個溫度範圍及使用壽命期間，都享有良好的穩定度。通訊協定可讓控制單元傳輸測量資料，TLE4998C8D以SPC(短PWM代碼)通訊協定整合兩個可獨立編程的線性霍爾感測器IC。為了彈性使用，使用者有多種介面可供選擇(SENT、SPC、PWM僅為單晶片)。
TLE5014D角度感測器也是雙晶片版本，有助於在系統設計中輕鬆實作所需備援；感測器可在完整的溫度分布及使用壽命期間，精準地運作，是動力轉向應用的理想選擇之一。感測器會預先設定，並針對溫度預先校正，協助使用者輕鬆實作。使用者也可在此選擇不同介面 (SENT、SPC、SPI及PWM)。
雙感測器晶片TLE5309D在單一封裝結合AMR及GMR感測器，並具備診斷功能。雙GMR/AMR角度感測器可在關鍵安全馬達應用中，用於類比角度位置偵測。TLE5309D結合精確的AMR感測器，以及GMR感測器寬廣的360度量測範圍。感測器具備低傳播延遲(小於9微秒)，能夠因應電動馬達及電子動力轉向系統中有關速度及精度的要求。此外，感測器也能在70微秒內快速啟動，總耗電量也相當低。
半橋驅動器電源供應器及電壓監控
安全相關系統也需要監控電壓供應，以確保系統元件功能。電源供應及監控裝置TLF35584(圖5)可在遵循ISO 26262至ASIL D的情況下支援ECU設計。TLF35584相關的主要監控功能包括：產生供應電壓的欠電壓/過電壓監控、微控制器的外部看門狗(Watchdog)監控，以及AURIX MCU安全管理單元的外部監控。透過「安全狀態」輸出，讓系統享有不受微控制器影響的關斷路徑，就可整合監控前述監控功能的狀態；電壓監控則由自我測試(BIST)支援。
TLF35584透過獨立控制器輸出向控制器提供電壓，並提供監控電壓用於微控制器(3.3V或5.0V，可選擇)、類比數位轉換器(ADC)、待機控制器、多個收發器及感測器。感測器可使用兩個獨立的追蹤器輸出，是設定安全相關感測器系統的必備項目。電壓調節是以包含DC/DC預穩壓器及線性後穩壓器的架構為基礎。為了支援冷啟動相關系統，TLF35584提供選用的升壓轉換器以便穩定輸入電壓，並可擴大功能範圍達到3V電池電壓。
TLE9183QK 3相半橋驅動器IC也是依據ISO 26262開發，具有各式各樣的保護及監控功能，包括「緊急操作模式」(Limp Home)功能。功率循環可由0調整至100%，沒有限制。其他功能包括三電流感測器放大器、低靜態電流運作模式，以及相位電壓回饋功能搭配SPI可編程閾值。
安全微控制器具高度擴充與即時能力
AURIX系列的32元多核心微控制器，是依據傳動系統及汽車安全應用需求量身打造。該系列產品具備高度擴充能力(單、雙或三核心、80至300MHz、0.5至8MB快閃記憶體等等)，並以多種封裝選項供應。AURIX 系列具備高度即時能力，整合安全/維安功能，是各種汽車應用的平台選擇之一。其中包括引擎控制單元、變速箱控制、電動車與油電混合車控制，以及懸吊系統、煞車系統、電子動力轉向系統、安全氣囊與駕駛輔助系統。
該架構開發程序遵循ISO 26262規範，其設計方式能以非常高效的方式實作ASIL D安全需求。微控制器結合多核心架構，以及專業的安全技術，例如安全內部通訊匯流排，以及分散式記憶體保護系統；特殊保護機制可整合不同應用領域的軟體，讓多項應用程式及作業系統在AURIX平台順利執行，即使ASIL等級不同也沒問題。此外也整合硬體安全模組(HSM)，提供高度保護避免遭到操控。
市場追求可用度及可靠度高線控轉向
英飛凌自2019年年中開始供應完整的EPS晶片組將，此外之後也規畫提升效能、整合密度(更多功能，縮小封裝尺寸)及進一步加強EMC耐受度，搭配新型微控制器(新一代AURIX微控制器)、電源供應IC、半橋驅動器及感測器，用於未來的EPS晶片組產品。
至於未來的自動化階段方面(第三級以上)，電子轉向需求將增加。一般預期市場未來出現的轉向系統，不會採用目前在方向盤與轉向裝置之間使用的機械耦合。這種線控轉向(Steer-by-wire)概念需要更高的可用度及可靠度，該公司EPS晶片組以此為方向，企圖實現具未來性的轉向系統設計。
(本文作者Goran Keser為英飛凌科技汽車系統工程部門嵌入式軟體及演算法資深經理；Christoph Unterreiner為英飛凌科技汽車微控制器合作關係管理資深經理)
