很多人可能不知道,直到上世紀90年代以前,汽車安全氣囊傳感器都使用一種非常原始的方式來工作。其原理就好像一個試管,留點空氣氣泡在里面,當車子發生移動碰撞的時候,氣泡挪到一端或另一端,就知道大概這個車子在往哪個方向做加速或減速,或者說有劇烈的碰撞。
1993年,ADI第一次把半導體微機械技術應用到了安全氣囊傳感器里,ADXL50也是第一款單芯片MEMS碰撞傳感器。不說不知道,原來ADI在汽車安全應用領域已經深耕25年,而在24GHz和77/79GHz車載雷達領域也有15年的歷史。
這些知識點,都是《電子工程專輯》小編在“欣‘芯’向榮·ADI深圳媒體新年聚會”會上學到的。ADI中國汽車電子事業部資深戰略與業務發展經理陳晟(Edward)給到場的媒體朋友完整地介紹了ADI汽車電子產品線,并探討了汽車行業的未來趨勢。
ADI中國汽車電子事業部資深戰略與業務發展經理陳晟(Edward)自動化、智能化、電氣化的大勢
對于汽車行業的大方向,陳晟認為:“不論是車廠、系統集成商還是半導體供應商,每個廠商的PPT都有一個共同的口號——更安全、更環保綠色、更智能。我們也不例外,對應這三個業界大方向的汽車帶電子產品,一個是更安全、更智能的自動駕駛;第二是更智能化的汽車座艙系統;最后汽車的電氣化會更環保、更綠色。”
總結一下,汽車行業最大的趨勢就是“三化”——自動化、智能化、電氣化。然而在“三化”背后,有一個非常重要的基礎性工作容易被人忽略,就是這些技術以及方向的實現需要依靠大量高精度的傳感和測量,然后把這些數據翻譯或轉譯成一個計算機能夠處理的信號。可能很多人覺得人工智能(AI)這類數字技術就能搞定自動駕駛,但懂行的都知道,數字技術再牛也需要好的信號源輔助。
汽車電氣化浪潮掀起以來,平均一輛車內的半導體價值相較燃油汽車時代,增長了一倍,汽車電子成為近年半導體行業高速增長的功臣之一。“面對未來自動駕駛、電氣化過程中那些不確定的挑戰,需要半導體芯片提供相關的技術,配合著系統集成商的軟件和方案,才能夠解決。”陳晟表示,“包括電池的容量、續航里程等問題。”
電動汽車最大阻礙:里程焦慮
說到電池和續航,陳晟用了一個詞來精確地形容目前人們對待電動汽車的態度:焦慮。
這是現在中國非常喜歡講兩個字,升學焦慮、醫療焦慮、各種焦慮……但在汽車行業最大的焦慮就是里程焦慮。根據調查,當前90后買車的第一關注點已經不再是顏值,而依次是安全、成本和行駛里程。
里程問題,不僅僅只是電池效率、利用率的問題,還跟跟電機效率、車身重量有關系,車越輕,同樣的能量驅動距離就可以更長。ADI一直在這些方面在做努力:更智能化、小型化、輕量化。
另外就是在解決能源/電能的儲存,以及自動駕駛和電氣化問題時,技術上都是緊密相連的。“自動駕駛和電氣化是一對孿生兄弟,它們是最好的搭配。因為只有在電動汽車里,才能最好地實現很多電控方面的技術。”陳晟表示,“而能源行業更是看好將電動汽車作為未來的移動儲能設備,用電低谷期儲電,用電高峰期可以放電賣錢。”
電池管理
在進入新能源汽車時代之前,每輛傳統燃油車都需要一個鉛酸電池,開啟Start/Off功能之后,在紅綠燈路口踩剎車停下來發動機會完全熄火,然后松開剎車會自動點火。這個看似簡單,但是需要非常強大的鉛酸電池管理,因為它需要反復做充放電動作,同時又要監控電池健康狀態。
ADI在這個領域占據很大的市場,在收購鋰電池管理專家Linear后,電池管理系統(BMS)業務更是得到補強。據介紹,ADI的鋰電池管理已經有五代產品,目前在開發第六代。陳晟表示,“我們的強項在于,即使十年的使用過程,依舊能把精度控制在非常小的波動范圍內,而且無論怎樣復雜的工作環境都不影響。”
ADI是一家創新驅動的公司,BMS領域也不放過,兩年前推出的無線BMS就被業內認為是一個創舉。傳統BMS需要大量連接線纜,特別在通信方面,這些線纜增加成本的同時,還降低了勞動生產率,同時對系統可靠性要求非常高。采用無線BMS后,首先減少線材能讓整個發動機艙的布置非常干凈,第二是能降低整車的重量,也變相增加了續航里程。提高了勞動生產率,降低市場系統復雜度,增加系統可靠性,這就是無線BMS方案帶來的好處。
座艙電子
ADI在汽車座艙電子方面主要關注于音、視頻兩個方向。其中一個主要產品線是數字音頻信號處理器,據陳晟介紹,目前市面上絕大多數中高端豪華轎車的數字音響功放都采用ADI的DSP處理器。
音頻DSP在新能源汽車上可以有很多有趣的應用,比如說電動汽車的最大問題是太安靜,悄無聲息的跟在你的背后,悄無聲息的超過你,你卻渾然不知,這是一個很大的安全隱患。因此,美國很多法規要求在純電動汽車上必須有外放的喇叭,然后放出不同的聲音來提醒路人。“一些用戶還喜歡那種極致的體驗,希望用比較少的錢,在新能源汽車上體驗到法拉利或保時捷引擎的轟鳴聲。我們的音頻DSP都能做到。”陳晟表示。
另外一個方向是音頻總線,ADI提出一個概念:A2B(AutomotiveAudioBus)。陳晟舉了個例子來形容這個總線:“它本質就像高速公路的中心,上面連接了很多站點,車輛信息流可以隨時上去,然后通過這條高速公路傳到任何一個想傳遞的節點中去。但是這個高速公路只有一根線,所以它的流量非常大,用一根線把車輛所有相關硬件全部連接在一起,讓他們互相之間可以任意地進行通信,這就是A2B的概念。”A2B的最大好處是減重、降低成本,同時能大大降低整個系統設計的復雜性。“工程師非常喜歡,愛得不得了。”陳晟說到。
再來是C2B(CarCameraBus),目前車艙智能化上,不管車外還是車內,攝像頭的用量都非常大。C2B概念也和A2B類似,用一根普通的線把兩個攝像頭單元跟后面的處理器連在一起,達到降低成本的目標。
說到攝像頭,就不得不說ToF,這是從手機方面傳過來的技術。手機已經進入刷臉時代,而過去這一兩年,很多汽車也在往這個方向發展,以后就是刷臉進車了。未來在車內也會有更多需要刷臉的地方,比如購物或其他的一些需要刷臉驗證的應用。除刷臉外,像手勢識別、手勢控制,還有駕駛員狀態監控系統(DriverMonitoringSystem,DMS),都可以用ToF來實現。
傳感器融合
攝像頭雖然牛,然而任何一款傳感器或雷達都無法憑一己之力搞定自動駕駛。因此未來在自動駕駛領域的關鍵詞是——融合。每種技術都有優勢和缺點,需要大家湊在一起取長補短,給自動駕駛車盡可能多的數據輸入,讓它能夠準確判斷,這就是融合的目的。
融合的主要對象除了攝像頭,就是IMU(慣性導航單元,簡稱慣導)。為什么慣導很重要?因為在其它裝置暫時失靈時,可用慣導來判斷車到底在什么位置,而且未來慣導配合高精度分層地圖,精確感知到位置后,就能從地圖上找出具體位置。激光雷達(Lidar)、毫米波雷達以及超聲波雷達(Ultrasound),都屬于自動駕駛融合拼圖的一部分,這些技術融合在一起,通過一個強大的處理單元才能實現未來自動駕駛的功能。
聲明:本文為轉載類文章,如涉及版權問題,請及時聯系我們刪除(QQ: 2737591964),不便之處,敬請諒解!