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如何抓住汽车自动化、智能化和电气化的趋势?

时间:2019-01-29 作者:刘于苇 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。总结下来就是“三化”——自动化、智能化、电气化。然而在“三化”背后,有一个非常重要的基础性工作容易被人忽略,就是这些技术以及方向的实现需要依靠大量高精度的传感和测量……
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很多人可能不知道,直到上世纪90年代以前,汽车安全气囊传感器都使用一种非常原始的方式来工作。其原理就好像一个试管,留点空气气泡在里面,当车子发生移动碰撞的时候,气泡挪到一端或另一端,就知道大概这个车子在往哪个方向做加速或减速,或者说有剧烈的碰撞。

1993年,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,ADXL50也是第一款单芯片MEMS碰撞传感器。不说不知道,原来ADI在汽车安全应用领域已经深耕25年,而在24GHz和77/79GHz车载雷达领域也有15年的历史。

这些知识点,都是《电子工程专辑》小编在“欣‘芯’向荣 · ADI深圳媒体新年聚会”会上学到的。ADI中国汽车电子事业部资深战略与业务发展经理陈晟(Edward)给到场的媒体朋友完整地介绍了ADI汽车电子产品线,并探讨了汽车行业的未来趋势。
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ADI中国汽车电子事业部资深战略与业务发展经理陈晟(Edward)

自动化、智能化、电气化的大势

对于汽车行业的大方向,陈晟认为:“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。我们也不例外,对应这三个业界大方向的汽车带电子产品,一个是更安全、更智能的自动驾驶;第二是更智能化的汽车座舱系统;最后汽车的电气化会更环保、更绿色。”

总结一下,汽车行业最大的趋势就是“三化”——自动化、智能化、电气化。然而在“三化”背后,有一个非常重要的基础性工作容易被人忽略,就是这些技术以及方向的实现需要依靠大量高精度的传感和测量,然后把这些数据翻译或转译成一个计算机能够处理的信号。可能很多人觉得人工智能(AI)这类数字技术就能搞定自动驾驶,但懂行的都知道,数字技术再牛也需要好的信号源辅助。

汽车电气化浪潮掀起以来,平均一辆车内的半导体价值相较燃油汽车时代,增长了一倍,汽车电子成为近年半导体行业高速增长的功臣之一。“面对未来自动驾驶、电气化过程中那些不确定的挑战,需要半导体芯片提供相关的技术,配合着系统集成商的软件和方案,才能够解决。” 陈晟表示,“包括电池的容量、续航里程等问题。”

电动汽车最大阻碍:里程焦虑

说到电池和续航,陈晟用了一个词来精确地形容目前人们对待电动汽车的态度:焦虑。

这是现在中国非常喜欢讲两个字,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,当前90后买车的第一关注点已经不再是颜值,而依次是安全、成本和行驶里程。

里程问题,不仅仅只是电池效率、利用率的问题,还跟跟电机效率、车身重量有关系,车越轻,同样的能量驱动距离就可以更长。ADI一直在这些方面在做努力:更智能化、小型化、轻量化。

另外就是在解决能源/电能的储存,以及自动驾驶和电气化问题时,技术上都是紧密相连的。“自动驾驶和电气化是一对孪生兄弟,它们是最好的搭配。因为只有在电动汽车里,才能最好地实现很多电控方面的技术。” 陈晟表示,“而能源行业更是看好将电动汽车作为未来的移动储能设备,用电低谷期储电,用电高峰期可以放电卖钱。”

电池管理

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,开启Start/Off功能之后,在红绿灯路口踩刹车停下来发动机会完全熄火,然后松开刹车会自动点火。这个看似简单,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动作,同时又要监控电池健康状态。

ADI在这个领域占据很大的市场,在收购锂电池管理专家Linear后,电池管理系统(BMS)业务更是得到补强。据介绍,ADI的锂电池管理已经有五代产品,目前在开发第六代。陈晟表示,“我们的强项在于,即使十年的使用过程,依旧能把精度控制在非常小的波动范围内,而且无论怎样复杂的工作环境都不影响。”

ADI是一家创新驱动的公司,BMS领域也不放过,两年前推出的无线BMS就被业内认为是一个创举。传统BMS需要大量连接线缆,特别在通信方面,这些线缆增加成本的同时,还降低了劳动生产率,同时对系统可靠性要求非常高。采用无线BMS后,首先减少线材能让整个发动机舱的布置非常干净,第二是能降低整车的重量,也变相增加了续航里程。提高了劳动生产率,降低市场系统复杂度,增加系统可靠性,这就是无线BMS方案带来的好处。

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活动现场

座舱电子

ADI在汽车座舱电子方面主要关注于音、视频两个方向。其中一个主要产品线是数字音频信号处理器,据陈晟介绍,目前市面上绝大多数中高端豪华轿车的数字音响功放都采用ADI的DSP处理器。

音频DSP在新能源汽车上可以有很多有趣的应用,比如说电动汽车的最大问题是太安静,悄无声息的跟在你的背后,悄无声息的超过你,你却浑然不知,这是一个很大的安全隐患。因此,美国很多法规要求在纯电动汽车上必须有外放的喇叭,然后放出不同的声音来提醒路人。“一些用户还喜欢那种极致的体验,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。我们的音频DSP都能做到。” 陈晟表示。


另外一个方向是音频总线,ADI提出一个概念:A2B(Automotive Audio Bus)。陈晟举了个例子来形容这个总线:“它本质就像高速公路的中心,上面连接了很多站点,车辆信息流可以随时上去,然后通过这条高速公路传到任何一个想传递的节点中去。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,让他们互相之间可以任意地进行通信,这就是A2B的概念。”A2B的最大好处是减重、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。” 陈晟说到。

再来是C2B(Car Camera Bus),目前车舱智能化上,不管车外还是车内,摄像头的用量都非常大。C2B概念也和A2B类似,用一根普通的线把两个摄像头单元跟后面的处理器连在一起,达到降低成本的目标。

说到摄像头,就不得不说ToF, 这是从手机方面传过来的技术。手机已经进入刷脸时代,而过去这一两年,很多汽车也在往这个方向发展,以后就是刷脸进车了。未来在车内也会有更多需要刷脸的地方,比如购物或其他的一些需要刷脸验证的应用。除刷脸外,像手势识别、手势控制,还有驾驶员状态监控系统(Driver Monitoring System,DMS),都可以用ToF来实现。

传感器融合

摄像头虽然牛,然而任何一款传感器或雷达都无法凭一己之力搞定自动驾驶。因此未来在自动驾驶领域的关键词是——融合。每种技术都有优势和缺点,需要大家凑在一起取长补短,给自动驾驶车尽可能多的数据输入,让它能够准确判断,这就是融合的目的。

融合的主要对象除了摄像头,就是IMU(惯性导航单元,简称惯导)。为什么惯导很重要?因为在其它装置暂时失灵时,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。激光雷达(Lidar)、毫米波雷达以及超声波雷达(Ultrasound),都属于自动驾驶融合拼图的一部分,这些技术融合在一起,通过一个强大的处理单元才能实现未来自动驾驶的功能。

最后陈晟介绍了ADI的电源产品(power),它看似是个百搭的产品,但实际上决定了很多系统和子系统的性能,power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,《电子工程专辑》前段时间也在ADI Power by Linear的电源产品Work Shop活动上了解了很多。

 

本文为EET电子工程专辑 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。
刘于苇
电子工程专辑(EETimes China)副主分析师。
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