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绕着汽车转一圈,你能想到哪些电子技术?

时间:2019-02-01 作者:赵明灿 阅读:
不论是车厂、系统集成商还是半导体供应商,每个厂商的PPT都有一个共同的口号:更安全、更环保绿色、更智能。这些技术和方向的实现需要依靠大量高精度的传感和测量。这就是“三化”背后一个非常重要的基础性工作。可能很多人了解人工智能这些数字类的技术。但数字类的技术再牛,也需要有很好的信号源。

如果有人在你没有做任何准备下,突然拿张汽车结构图放在你面前,让你写下里面可能用到的汽车电子器件,你会想到哪些?日前,在ADI举办的“欣‘芯’向荣·ADI深圳媒体新年聚会”上,该公司就拿了这么一张图,让在场的记者朋友们写下里面可能用到的ADI方案或器件。小编我一下子就被搞蒙了,好在咱EDN主编拿了个第一,实至名归。

在这个聚会上,ADI中国汽车电子事业部资深战略与业务发展经理陈晟(Edward)给我们好好地复习了下汽车中可能用到的各种ADI的汽车电子技术。总的来说,包括自动驾驶、智能座舱和电气化三个方向。

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陈晟介绍说,ADI的汽车业务最早起源于安全气囊的传感器。“在上世纪90年代以前,很多安全气囊传感器还是非常原始的状态,类似于一个试管,留点空气气泡在里面。当车子发生移动碰撞时,根据气泡挪动就可以知道车子是在往哪个方向做加速或减速,或者说有剧烈的碰撞。”他说道,“然后ADI第一次把半导体微机械技术应用到了安全气囊传感器里。”

汽车厂商共同的口号:更安全、更环保、更智能

他指出,不论是车厂、系统集成商还是半导体供应商,每个厂商的PPT都有一个共同的口号:更安全、更环保绿色、更智能。而ADI的三个产品方向,即自动驾驶、智能座舱和电气化,也就对应于这三个业界的大方向。这些技术和方向的实现需要依靠大量高精度的传感和测量。高精度传感能够把各种信号测量出来,然后翻译成计算能够处理的信号。“这就是‘三化’背后一个非常重要的基础性工作。可能很多人了解人工智能这些数字类的技术。但数字类的技术再牛,也需要有很好的信号源。所以,ADI这样的公司及其技术是整个行业不可或缺的。”

随着汽车电子热潮的到来,整个半导体行业在最近这几年开始兴起,占据了越来越重要的比重。相比传统燃油车里汽车电子可能占有的价值,未来进入到汽车电气化(包括自动驾驶)时代,半导体的价值几乎会翻倍甚至更多。未来的自动驾驶、电气化里有很多非常不确定的挑战,例如电池容量、续航里程等问题,需要半导体芯片提供相关的技术,配合系统集成商的软件和系统方案才能解决。

汽车行业最大焦虑:里程焦虑

他谈到,现在中国非常喜欢讲两个字:“焦虑”,升学焦虑、医疗焦虑、各种焦虑。但在汽车行业最大的焦虑就是里程焦虑。

根据调查,现在的90后买车,第一关注点已不一定是颜值,而是安全、成本,然后里程。而ADI现在提供的方案,就是为了解决成本、里程以及安全性的问题,即三个方面的主基调:更智能化、小型化、轻量化。

电池管理创新:无线BMS

ADI在汽车电池管理方面已经有近22年的历史。他介绍说,在进入新能源汽车时代之前,每辆传统燃油车都需要一个铅酸电池,也就需要很强大的电池管理。开启Start/Off功能之后,开到红绿灯路口踩刹车停下来,发动机马上会完全熄火。然后松开刹车就会自动点火。这个功能看似简单,但是需要非常强大的铅酸电池管理,因为它需要反复做充放电的动作,同时又要监控铅酸电池的健康状态。

除此以外,ADI在锂电池方面也有很长的历史。在收购Linear后,ADI在锂电池管理芯片方面占据了很大比例。在这方面,ADI已经有五代的产品,目前在开发第六代。经过这五代产品,AD积累了非常丰富的系统经验,能够把各种需求和要求带到新品的设计上去。这六代产品,ADI最大的强项是在锂电池的电池管理精度上,能够做到在长达十年的使用过程中,把精度控制在非常小的波动范围内,而且不论是怎样的复杂工况,比如潮湿环境、干燥环境下,都能保持非常高的精度。

ADI在两年前还推出了无线BMS创新方案,这是业内的一个创举。现在BMS系统需要大量线缆进行连接,特别在通信方面,而线缆的连接增加了很多人工成本的负担,且降低了劳动生产率,同时对系统可靠性的要求会非常高。无线BMS能够带来的好处是,首先对于消费者来讲,当打开发动机舱的盖子时会感觉里面布线非常干净。然后是减重——减少这些线束也变相增加了续航里程。同时提高了劳动生产率,降低市场系统的复杂度,增加系统的可靠性。

另外还有隔离技术。它与整车安全以及用户安全息息相关。ADI在这里面有一个创举是,用半导体工艺把两个变压器的线圈蚀刻在芯片上来做隔离。同时,在电机驱动方面,对传感器的精度要求也很高。

座舱电子:A2B、C2B、TOF

座舱电子主要关注于音、视频两个方向。音频又大致有两个方向,一是音频的数字信号处理器产品,目前市面上绝大多数中高端豪华轿车里的数字音响功放都用了ADI的DSP处理器。二是音频总线,这就涉及一个概念:A2B(汽车音频总线)。“它本质上就像高速公路的中心,上面可以连接很多站点,然后车子的信息流可以随时上去,然后通过这个高速公路传到任何一个想传递的节点中去。”陈晟打比方说,“但是这个高速公路只有一根线,所以它的流量非常大,用一根线把车辆所有相关硬件全部连接在一起,让它们互相之间可以任意地进行通信,这就是A2B的概念。”它带来的最关键的好处是减重和降低成本,同时能大大降低整个系统设计的复杂性。“工程师非常喜欢,爱得不得了。”他补充说。

然后是C2B(汽车摄像头总线)。因为摄像头在汽车智能化方面用量非常大,不管是车外还是车内,这也是类似的概念,即用一根普通的线把两个摄像头单元和后面的处理器连接在一起,既非常简单又能降低系统成本。

再就是TOF(飞行时间传感器)。手机已经进入刷脸时代,过去这一两年很多车也在往这个方向发展,就是刷脸进入车子。未来在车里也会有需要更多刷脸的地方,比如购物或其他一些体验,也需要刷脸的方式来做验证。除刷脸外,可能还需要其他的一些应用,比如手势识别、手势控制,以及DMS(驾驶员监控系统),都可以用TOF的方式来实现。

新能源汽车:太安静反倒是问题?

新能源汽车有个最大问题是太安静。就跟电动自动车一样,它悄无声息地跟在你的背后,超过你,你却浑然不知。这是一个很大的安全隐患。美国的很多法规要求在纯电动汽车上必须要外放喇叭,放出不同的声音来提醒路人。另一方面,很多的用户还是喜欢那种极致的体验,就是希望用比较少的钱在新能源汽车上体验到法拉利或保时捷引擎的轰鸣声。还有一个很新颖的概念,叫车内卡拉OK,虽然会有一定的安全隐患,但确实有消费者很喜欢。这些用音频DSP就可以做到。

传感器融合

未来在自动驾驶领域有个非常关键的词——融合。单靠一种技术很难完成未来自动驾驶的平台,因为每个技术都有一些缺陷,需要大家凑在一起互相取长补短,完成一个完整的拼图。然后给最终的自动驾驶尽可能多的输入,让它能够有尽量准确的判断,这就是融合的目的。

第一个就是摄像头,有很多人工智能技术需要运用。第二个是IMU(惯性导航单元),简称惯导。为什么惯导在这里面很重要?它实际上是弥补很重要一环:如果其它装置暂时失灵,可用惯导来判断车到底在什么位置。而且未来惯导配合高精度分层地图,精确感知到位置后,就能从地图上找出具体位置。这是一个非常复杂的系统工程。激光雷达、毫米波雷达以及超声波,都是属于自动驾驶这个拼图的一部分。这些技术融合在一起,通过一个非常强大的处理单元才能够完成未来自动驾驶的功能。

另外一块不可或缺的就是电源。它看似是个百搭的产品,但它实际上决定了很多系统和子系统的性能,电源供电能力不足或有问题,就会影响整个系统的性能。而ADI Power by Linear的产品能够提供非常好的技术给到这些系统。

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
赵明灿
赵明灿是EDN China的产业分析师/技术编辑。他在电子行业拥有10多年的从业经验。在加入ASPENCORE之前,他曾在电源和智能电表等领域担任过4年的工程师。
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