2020年04月07日 | 听 ADI 谈汽车未来

随着汽车行业的快速发展，汽车正在从传统交通工具向重要的移动生活空间转变，汽车正在变的更环保、更舒适和更智能。那么，对于未来汽车，哪些技术将重点发展？哪些技术又将增速放缓？且让我们听听 ADI 中国汽车技术市场高级经理王星炜在3月25日知乎直播“汽车新趋势中的关键技术”上的讲解。

 
 
德勤2019年全球汽车供应商调研报告显示，最具增长潜力和差异化能力的领域将是最有吸引力的，例如ADAS、信息娱乐和通信系统、电池和燃料电池、电子产品和电动传动系统等。其中电动传动系统、电池和燃料电池都有超过3倍的增长，自动驾驶ADAS及传感器，也将有超过2倍增长。与此同时，停滞或下降的领域将不那么有吸引力，即便它们拥有一定的差异化能力，例如车轮和轮胎、车身、座椅、内饰、变速器、内燃机等。最危险的领域是那些差异化能力有限，同时停滞或下降的领域，例如空调控制系统、车轴、排气系统、悬架系统、刹车系统、燃料系统和转向系统。

从报告来看，未来汽车的发展方向将会倾向于智能化、电气化、自动驾驶这三个发展方向。对此，王星炜做了详细的技术方案介绍。

 智能化座舱

“智能化座舱的目标是使身在其中的人更加舒适、更有时间去享受除家、办公室之外第三空间的车内相关设备所带来的愉悦感。“那么，智能化座舱不仅要为用户提供沉浸式的音频体验，还要具备相应的主动降噪、超宽带回声消除以及定向麦克风技术。对此，ADI通过成功与全球90%的汽车制造商合作的音频总线 A²B( Automotive  Audio  Bus) 技术，来实现支持降噪ANC，车内通话ICC，回声消除和降噪ECNR等高级音频算法。同时显著减轻现有电缆线束的重量（在主要应用中减轻75%以上），降低布线成本，从而提高汽车燃油效率。

王星炜介绍，所谓的主动降噪，就像我们熟知的主动降噪耳机一样，当你把耳塞塞到耳朵里，就会把噪音去掉，你只会听到想听的音乐或交流的声音，这个效果在出差坐飞机或在很嘈杂的工作环境下尤为明显。主动降噪技术在汽车中的应用目的也是一样，希望通过该技术把车内的道路噪音、发动机噪音等消除掉，从而使得驾驶员能够专心听音乐或与朋友沟通。

从技术角度而言，王星炜介绍，主动降噪技术的原理是通过控制器采集麦克风或传感器噪音（即相应的声音波形），利用主动降噪控制器产生反向波形，使得噪音波形被抵消为幅度比较小的音频波形，从而提升音频体验。与居家应用不同，汽车的电磁环境非常复杂，还需要适应各种各样的温度、震动等环境，所以车内音频处理需要经过严苛的EMC电磁兼容性能相关测试。对此，ADI 音频处理DSP技术可以实现控制器功能，它具有非常高的双向传输速率、传输延迟非常低、对应的线束拓扑成本也很低，这样可以带来非常好的声音处理表现。

对于未来智能化座舱，王星炜也为我们描述了一个这样的情景：未来座舱将会更加智能，座舱内将变成独立分区，坐在车内不同位置的乘客，可以听到专属于他个人的音乐。人机操控界面也将更加智能：通过红外非接触手势操控，或通过ToF( Time of flight，飞行时间 )摄像头，采集人的表情、手势，做出相应算法后进行非接触操控。同时，驾驶员监控系统也会变得越来越重要，比如注意力监控系统，评估驾驶员的注意力专注程度，从而判断是否有能力接管驾驶权；驾驶员健康状况监控，如心率、血压等，评估驾驶员的状态是否适合驾驶。如果不适合驾驶，则自动驾驶会去接管汽车，停到路边并启动紧急呼叫系统。要实现上述的情景，不仅需要芯片解决方案，还需要相应的算法支持。对此，ADI 能够提供包括芯片、软件和算法的全套支持，使得这些应用可以快速普及到应用中。

电气化

汽车动力技术的转型不仅由技术进步和市场推动，而且与清洁能源的发展紧密相关。在大幅度减少温室气体排放的紧迫背景下，实现绿色出行是整个汽车行业的发展基础。汽车电气化从传统基于发动机、内燃机的动力总成的结构正在向两个方向发展，即驱动系统和各种控制系统的电气化。

那么驱动系统是如何实现电气化的呢？正如传统燃油车的发动机一样，新能源车车的驱动则是电池系统，即电池管理和动力电池系统。一般而言，电动车的动力电池提供高达400V的高压直流电，而电机驱动则需要交流电，这就需要使用电机控制器控制直流到交流的转换，同时控制电机的方向、速度、角度、响应时间、动力分配等任务。由于是高压电池，不做隔离可能会引发安全事故，所以还需要电压控制器具备隔离功能的通信收发器。对此，ADI有相应的隔离门驱动芯片，助力实现汽车电气化。

某品牌电动车的报道中称，其电池组由超过7000多颗18650锂电池组成，重量可达900公斤，王星炜表示，对这个数量的电池进行管理，是非常有挑战的。

首要的指标是精度：电池管理通过测量电芯电压，从而转换成电量的信息。而电动汽车动力电池材料多种多样，包括磷酸铁锂LiFePO4电池，钴酸锂电池LiCoO2电池和新化学材料电池如三元素NMC电池。不同电池的材料不同，不同材料就会对应不同的放电曲线。以磷酸铁锂LiFePO4电池为例，其放电曲线平缓，每一毫伏对应的电池电量的百分比就非常关键，精度一旦有误差，测量的电量就会有非常大的安全余量，这样电池可以用的电量就变小了。

同时，电池的应用场景也各不相同，情况复杂。从最小的48V弱混系统到插电式混合动力电池包，再到串并联的电池组。”比如一些很长的大巴或电动船舶，需要不止一组电池组来提供能量，所以其内部会有多组的电池组串并联。而对于插电混动和纯电动车而言，不同的电芯需要做非常多的串并联组成一个电池组。“王星炜介绍，而不同的使用场景必然需要不同的产品去应对。

除场景外，电池也会有不同的层级，电动汽车动力电池由最基础的电芯Cell组成电池模块Module，再由模块Module组成电池组Pack，之后安装到车上组成车级应用系统，还会跟电网有相应的交互。一个典型的电池组（具有96节串联电池）以4.2 V充电时会产生超过400 V的总电压。电池组中的电池节数越多，所达到的电压就越高。这也对产品提出了不同的需求。

对此，ADI锂电池监控IC产品目前已经发展到第五代，安全性、精度和性能处于业界领先地位，例如在关键的监测功能上ADI借助独特的掩埋式齐纳基准电压源和噪声滤波模拟与数字转换器，可以实现极高的电压测量精度，对于提升续航里程这个关键指标非常重要。对此，王星炜做了一个生动的比喻：“测量精度高，就像一扎啤酒，把啤酒上的泡沫减少（浪费掉的那部分电量尽量减少），留下我们可以喝的美酒部分尽量多（能使用的电量尽量多）。也就是用高精度的测量技术，使得相应的可用的电量最大化，拥有更多的续航里程。”

王星炜介绍，ADI产品的高精度为电动车带来更长的行驶里程，高可靠性则体现在焊接完芯片后，不需要产线额外的标定，因而生产成本较低。高稳定性则从芯片级别为汽车提供长寿命、高性能的支撑。系统级的解决方案，不仅体现在相应电压电流的检测功能性上，还包括对功能安全非常全面的支持。