環(huán)保與安全并重，ADI賦能汽車電動化與智能化完美融合

　　以電動汽車為代表的新能源汽車因?yàn)楦N合“青山綠水就是金山銀山”的可持續(xù)發(fā)展理念，受到了從”廟堂到江湖”的普遍歡迎。進(jìn)入2018年，抑制燃油汽車的“雙積分”政策和鼓勵(lì)新能源汽車發(fā)展的補(bǔ)貼政策繼續(xù)推進(jìn)，蘿卜大棒齊揮之下，車廠、Tier 1更追求符合政策預(yù)期的長續(xù)航、低能耗的新能源汽車，以期通過技術(shù)優(yōu)勢與資金優(yōu)勢、市場優(yōu)勢并重，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，助力市場更快增長，達(dá)到2020年產(chǎn)量超200萬輛的發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)。

　　在這波席卷中國汽車業(yè)的綠色浪潮中，全球領(lǐng)先的高性能模擬芯片大廠ADI基于長期積累的汽車電氣化廣泛經(jīng)驗(yàn)，通過提供更低排放、更高效率、更高可靠性和安全性的解決方案，讓電池管理、動力總成和信息娛樂等系統(tǒng)保持高性能的同時(shí)變得更小、更輕、更可靠，推動更環(huán)保高效的未來汽車早日落地。

　　圖1：ADI讓未來汽車更環(huán)保、更高效。

　　監(jiān)控+隔離：電池安全管理的兩大守護(hù)神

　　動力電池因?yàn)楦吣芰棵芏忍匦猿蔀樾履茉窜囕v的主要?jiǎng)恿υ?，占整車成本比重較高，在純電動汽車中高達(dá)40%，是新能源汽車“三電”核心關(guān)鍵技術(shù)之一。BMS(電池管理系統(tǒng))技術(shù)通過對動力電池的熱管理，啟停電池冷卻系統(tǒng)，管理單體電池之間的均衡，防止單體電池過充過放產(chǎn)生危險(xiǎn)，并監(jiān)測整體電池的健康狀態(tài)，從而提高電池組效率、延長壽命并確保安全性，已成為新能源汽車提升續(xù)航里程、降低整車成本的重要設(shè)計(jì)考慮點(diǎn)。

　　由于鋰電池在混合動力汽車和純電動汽車領(lǐng)域的出色電能和功率特性，汽車行業(yè)目前普遍選用鋰電池解決方案。動力鋰離子電池組包含大量的電池單元，工作電壓和電流很高，必須正確監(jiān)控且對強(qiáng)弱電信號進(jìn)行隔離，才能提高電池效率、延長電池壽命，同時(shí)確保電池組的安全性。

　　圖2：ADI針對汽車能量管理的完整解決方案。

　　ADI第四代鋰電池主監(jiān)控IC產(chǎn)品LTC6811，能夠?qū)?2個(gè)通道的電壓和溫度進(jìn)行監(jiān)測(未來產(chǎn)品提供更靈活的通道數(shù))，極限精度優(yōu)于1.2 mV;可采用菊花鏈連接;提供業(yè)界最快的轉(zhuǎn)換速度和最佳數(shù)據(jù)保護(hù);可在290μs內(nèi)檢測12個(gè)通道的數(shù)據(jù);并提供被動式電池單元平衡控制功能。而專為汽車應(yīng)用優(yōu)化的數(shù)字隔離器iCoupler?，具有高速率下最低功耗性能的同時(shí)，還具有封裝尺寸小、通道選項(xiàng)多的優(yōu)勢，所需組件量和占用電路板面積都最小。isoPower?是 ADI 獨(dú)特的集成電源數(shù)字隔離器解決方案，它提供隔離電源和多通道數(shù)字隔離功能;與分立式DC至DC隔離器加數(shù)字隔離器的方案相比，isoPower的成本更低、占用面積更小。

　　基于LTC6811產(chǎn)品、iCoupler?和isoPower?技術(shù)的ADI最新一代鋰電池BMS解決方案，具備高精度監(jiān)控功能，在苛刻的環(huán)境下能夠保持良好的性能，提供可靠、安全的電量管理，并能有效降低系統(tǒng)的整體成本。

　　圖3：ADI高性能監(jiān)控IC+隔離方案，安全可靠的守護(hù)神。

　　48V輕混：嚴(yán)政下的過渡期優(yōu)選

　　日益復(fù)雜的車載電子功率增加引起的電流增加，伴隨著更粗的電纜提供更大電流能力的需求，由此將帶來車內(nèi)空間不足、重量增加導(dǎo)致能效降低的難題。在越來越嚴(yán)格的能耗和排放要求雙重壓力下，系統(tǒng)成本較低、節(jié)油效果相對明顯、對現(xiàn)有整車結(jié)構(gòu)改變不大的48V輕混系統(tǒng)廣受業(yè)界青睞，因此相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，48V和12V系統(tǒng)將共存。

　　ADI雙向兩相同步降壓或升壓型控制器LTC3871，通過允許把相同的外部功率組件用于降壓和升壓目的，將新的性能水平、控制和簡化電路帶給了48V/12V雙電池DC/DC汽車系統(tǒng);并可對多達(dá)12相實(shí)施并聯(lián)以滿足高電流大功率(3KW-10KW)應(yīng)用的需要。當(dāng)起動汽車或需要額外的功率時(shí)，LTC3871允許兩個(gè)電池同時(shí)為同一個(gè)負(fù)載提供電能。48V電池將在提高可用能量上發(fā)揮核心作用，同時(shí)還可減少線束重量和損耗。這種額外的能量為采用新技術(shù)鋪平了道路，從而可使汽車的安全性和效率得以提升，同時(shí)降低了其 CO2 排放量。

　　圖4：ADI針對48V/12V雙電池應(yīng)用的雙向多相同步降壓/升壓控制器方案。

　　針對自動駕駛汽車冗余電池系統(tǒng)應(yīng)用，ADI最新推出效率高達(dá) 98% 的雙向降壓-升壓型開關(guān)穩(wěn)壓控制器LT8708/-1，利用一個(gè)輸入電壓供電運(yùn)行，該輸入電壓可以高于、低于或等于輸出電壓，十分適合兩個(gè)各為 12V、24V 或 48V 的電池 以及48V/12V和48V/24V雙電池系統(tǒng)。該器件采用單個(gè)電感器在 2.8V 至 80V 的輸入電壓范圍內(nèi)工作，并能產(chǎn)生 1.3V 至 80V 的輸出電壓，提供高達(dá)kW級的功率，簡化了需要在正向或反向調(diào)節(jié)VOUT、VIN和/或IOUT、IIN的電池/電容器備份系統(tǒng)中的雙向電源轉(zhuǎn)換。

　　圖5：效率最高達(dá)98%的LT8708/-1可在 48V/12V 和 48V/24V雙電池系統(tǒng)中使用。

　　事實(shí)上，ADI還有很多其他的創(chuàng)新電源解決方案也適用于新能源汽車的電源管理和powertrain設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新升級，如超低噪聲(電磁干擾)、更優(yōu)的主動均衡和能量優(yōu)化(安全駕駛更長距離)、超強(qiáng)浪涌和高壓保護(hù)等。這些技術(shù)特性讓汽車相關(guān)電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高能效的同時(shí)還優(yōu)化了EMC和PCB空間，提高安全可靠性，最大限度滿足了自動駕駛和新能源汽車系統(tǒng)性能和安全性要求。

　　線控技術(shù)：澎湃動力瞬息掌控

　　線控系統(tǒng)是未來自動駕駛汽車的標(biāo)配。從技術(shù)角度來看，相較于原有底盤系統(tǒng)的剛性連接，線控系統(tǒng)布置更加柔性化，可以降低底盤設(shè)計(jì)和布局難度，不需要調(diào)整其他部件位置，有利于實(shí)現(xiàn)模塊化底盤設(shè)計(jì)。針對自動駕駛的線控方案，ADI與國際領(lǐng)先的磁阻供應(yīng)商合作，將自身擅長的信號調(diào)理、接口等模擬器件技術(shù)與磁阻傳感器相結(jié)合，推出了業(yè)界領(lǐng)先、高性價(jià)比、安全性更優(yōu)的用于檢測速度、角度和位置的的磁阻方案(xMR)，可用于線控剎車、線控方向盤等高精度線控馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)。

　　圖6：ADI高精度馬達(dá)控制檢測方案。

　　以廣受市場歡迎的ADI磁阻傳感器芯片ADA4571為例，可在廣泛的電機(jī)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)直接、非接觸式和無磨損的角度測量，適用于包括電動輔助轉(zhuǎn)向、制動、主動式懸架、穩(wěn)定性控制等汽車系統(tǒng)。借助集成式AMR和精密信號調(diào)理技術(shù)，ADA4571可以不受壽命、高溫或機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致的磁體漂移的影響，在惡劣環(huán)境下也可實(shí)現(xiàn)高精度讀數(shù);借助高精度位置反饋信息，則可提高電機(jī)換向效能，改進(jìn)對扭矩和速率性能的控制，在低轉(zhuǎn)速應(yīng)用中尤其如此;更加完善的扭矩控制能力，有利于提高電機(jī)效率，減少排放和散熱，并能延長電機(jī)壽命。尤其值得一提的是，ADA4571可以承受的磁場強(qiáng)度沒有上限，可以達(dá)到很高的信噪比。

　　在旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器(RDC)市場，ADI同樣擁有廣泛的產(chǎn)品組合和悠久的歷史。AD2S1205和AD2S1210能夠處理高達(dá)3,125 RPS的跟蹤速率，精度可以達(dá)到±2.5弧分。AD2S1205是12位RDC，AD2S1210的10/12/14/16位分辨率可由用戶設(shè)置。芯片具有差分輸入和增量式編碼器輸出，以及可編程故障檢測閾值。它們可在變速箱、EPS和HEV/EV電機(jī)中用于電機(jī)軸角度和速度的精確測量。

　　電動化與智能化如何完美結(jié)合?

　　隨著用戶對信息娛樂、主被動防護(hù)、輔助駕駛甚至自動駕駛的需求，汽車集成了越來越多的屏幕、電子設(shè)備和軟件系統(tǒng)，變得越來越智能。對于從業(yè)者而言，相較于傳統(tǒng)燃油車，以“三電”系統(tǒng)為核心的新能源汽車天然就是實(shí)現(xiàn)智能化的最佳載體，而智能化潮流配置也成為新能源汽車另一大核心競爭力。

　　有研究數(shù)據(jù)顯示，純電動汽車的單車半導(dǎo)體用量高達(dá)719美元，是傳統(tǒng)燃油汽車的2倍有余。未來，智能化程度也會因消費(fèi)者更易感知而成為新能源汽車另一大核心競爭力，作為一名自1993年就為安全氣囊提供MEMS加速度傳感器的汽車行業(yè)老兵，ADI的系列高性能產(chǎn)品以及多年來深入行業(yè)積累的經(jīng)驗(yàn)將助力客戶把握智能化脈搏，制勝未來。

　　圖7：電動汽車半導(dǎo)體含量大幅提升(資料來源：Strategy Analytics)。

　　雷達(dá)、激光雷達(dá)和慣性單元是自動駕駛安全的關(guān)鍵技術(shù)鐵三角。ADI的雷達(dá)技術(shù)覆蓋24GHz和76-81GHz完整頻段，在現(xiàn)今開發(fā)的所有雷達(dá)模塊中占到50%。在測距能力更強(qiáng)、分辨率更高的激光雷達(dá)技術(shù)上，ADI收購了Vescent加大純固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)投入，志在以系統(tǒng)級最優(yōu)的性能和最低的成本，促進(jìn)激光雷達(dá)系統(tǒng)在自動駕駛中的普及應(yīng)用。經(jīng)過獨(dú)特開發(fā)的 ADI iSensor IMU技術(shù)產(chǎn)品組合具有戰(zhàn)術(shù)級穩(wěn)定性和超低噪聲，可提供高達(dá)十個(gè)運(yùn)動自由度，并且全都經(jīng)過全面的工廠校準(zhǔn)和優(yōu)化的嵌入式傳感器調(diào)節(jié)。ADI針對汽車應(yīng)用場景從戰(zhàn)術(shù)級降維至車規(guī)級開發(fā)的IMU，堪稱業(yè)界最強(qiáng)方案。作為百度Apollo的重要合作伙伴，ADI公司的慣性測量單元被用于做全球首款L4級量產(chǎn)自動駕駛巴士阿波龍的慣性導(dǎo)航。

　　ADI基于28nm CMOS技術(shù)，融合業(yè)界領(lǐng)先的毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和IMU等產(chǎn)品組合構(gòu)建的Drive360TM技術(shù)平臺，能可靠地檢測形狀更小、移動速度更快、距離更遠(yuǎn)的物體，在自動駕駛汽車周圍打造一道360度保護(hù)屏障，全方位保護(hù)汽車和乘員安全。

　　圖8：ADI讓自動駕駛更安全。

　　如上所述，激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、相關(guān)慣性測量單元是未來自動駕駛非常核心和關(guān)鍵的平臺。由于雷達(dá)和激光雷達(dá)的精度和性能、穩(wěn)定性非常重要，所以針對雷達(dá)、射頻、高頻應(yīng)用，ADI推出了全球噪聲最低的幾款電源：如LT3042、LT3045，噪聲只有0.8微伏，與電池差不多。配套這樣創(chuàng)新電源技術(shù)，使得ADI能夠?yàn)樽詣玉{駛汽車提供更好的性能和可靠性。

　　圖9：具有超低噪聲、超高PSRR的ADI LDO是77/79GHz汽車?yán)走_(dá)應(yīng)用的理想之選。

　　在智能座艙領(lǐng)域，ADI也擁有非常豐富且廣受認(rèn)可的產(chǎn)品線：成功與全球90%的汽車制造商合作的音頻總線 A2B技術(shù)，支持主動降噪ANC，車內(nèi)通話ICC，回聲消除和降噪ECNR等高級音頻算法，同時(shí)顯著減輕現(xiàn)有電纜線束的重量(在主要應(yīng)用中減輕75%以上);專用的車載視頻和攝像頭總線技術(shù)C2B，可在最低成本基礎(chǔ)設(shè)施中提供低延遲高清質(zhì)量視頻，且對外界輻射小，抗外界干擾能力強(qiáng)，對可靠性等有更高的幫助，是ADI推薦的下一代視頻總線;先進(jìn)的人機(jī)交互(HMI)和駕駛(員)狀態(tài)檢測先進(jìn)技術(shù)方案，其中采用業(yè)界領(lǐng)先的車規(guī)級VGA分辨率ToF技術(shù)的3D人臉識別具有抗強(qiáng)光、高分辨率的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)人臉識別和復(fù)雜的手勢識別。

　　堅(jiān)定看好中國安全、智能的新能源汽車發(fā)展前景，ADI將繼續(xù)堅(jiān)持“生態(tài)圈合作共贏”的理念，深度參與合作伙伴產(chǎn)品早期定義階段，通過持續(xù)提供面向自動駕駛、動力總成/電機(jī)驅(qū)動、電源管理、座艙信息娛樂系統(tǒng)、MEMS安全等高性能、低成本、差異化的系統(tǒng)級解決方案，助力車廠、Tier 1向中國消費(fèi)者交付更高效環(huán)保、安全可靠的產(chǎn)品，為中國新能源汽車市場穩(wěn)步高增長保駕護(hù)航。