新能源汽車市場的關鍵技術ADAS與BMS

被動和主動安全系統(tǒng)與汽車中的其它電子系統(tǒng)開始融合，汽車正變得越來越自主、越智能。借助雷達、視覺檢測等高級駕駛員輔助系統(tǒng)的應用，反應速度遠比駕駛員更快的電子系統(tǒng)將能接管控制權，降低事故的發(fā)生頻率和嚴重程度，并大幅提升駕駛體驗。

汽車相關話題近年來總能在全球媒體占據(jù)很大的版面。一則，在經濟不景氣的當下，全球汽車市場面臨著不斷的震蕩；二則，全球對新能源汽車寄予太多的期望，新能源汽車的話題總是能吸引廣泛的關注。而對于汽車生產和制造的大國中國來說，還有汽車高速增長帶來的社會話題——汽車產業(yè)高速增長帶來的經濟紅利，以及因此帶來的城市擁堵、環(huán)境污染以及交通安全，等等。

新技術在汽車上的應用正在成為解決這些問題的關鍵。傳統(tǒng)汽車制造商希望利用創(chuàng)新的技術來在日趨激烈的市場競爭中搶占先機，甚至連“外行”的谷歌也悄無聲息地開展了數(shù)十萬公里的無人駕駛汽車的實驗。新能源汽車被視為解決汽車高速增長帶來的環(huán)境問題和石油消耗困境的靈丹妙藥，而電池管理和電機驅動技術已經成為了決戰(zhàn)未來新能源汽車市場的關鍵。此外，用戶需求和政府法規(guī)也正在推動汽車在2012年具備更高的安全性和更豐富的智能性。

設計更安全、更智能的汽車

日前發(fā)布的中國國家《道路運輸業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要》規(guī)定：“十二五”期間，危險品運輸車輛，國際道路運輸車輛，三類以上的班線和旅游客運車輛，以及應急保障車隊車輛的衛(wèi)星定位系統(tǒng)的安裝率達到100％。業(yè)內專家指出，汽車安全電子有望成為汽車安全設施的“標配”。而國內某知名媒體的一份調查報告也顯示：八成受訪者將安全性作為購車的首要標準。毫無疑問，在交通事故頻發(fā)的今天，汽車安全是汽車消費的關注焦點。同時，汽車作為一種給人們生活帶來極大便利的交通工具，其本身的駕駛便利性也是汽車市場競爭的熱點之一。除了前文所述谷歌的自動駕駛汽車，目前部分高檔汽車已經具備了自動泊車功能，而通用汽車前不久則更是宣布，他們正在開發(fā)一種新技術，采用這種技術的汽車將自動尋找空車位并全自動地完成泊車過程。汽車智能化已然是當今汽車發(fā)展的重要趨勢。

基于視覺的高級駕駛員輔助系統(tǒng)可以從多方面大大提高行車安全性和汽車智能特性。通過安裝后視/前視/側視攝像頭和視覺處理，電子控制單元（ECU）可以實現(xiàn)多種功能來幫助駕駛員提前防范風險。受歡迎的應用包括：車道偏離告警、遠光近光調整、交通標志識別、停車輔助、后視/環(huán)視和防撞等（見圖）。業(yè)界市場調查機構的數(shù)據(jù)顯示：目前有70%的汽車具備后視功能，30%的高檔汽車具備前視功能，并且到2015年這一比例預計將會達到60%。

圖1：高級駕駛輔助系統(tǒng)在汽車主動安全中有廣泛應用

在被動安全方面，包含正面氣囊的輔助防護安全系統(tǒng)（SRS）已經成為很多中檔轎車的標準配置。隨著側面安全氣囊、簾式安全氣囊等氣囊數(shù)的增多，SRS正在向更先進的氣囊系統(tǒng)發(fā)展。未來的趨勢是低檔轎車中將兩個正面氣囊作為標準配置，而中高檔轎車中則將出現(xiàn)六個或更多氣囊，同時，安全氣囊還將趨向于向智能化和集成化兩個方面發(fā)展。

來自iSuppli公司的汽車研究專題報告顯示：2011年高級駕駛輔助系統(tǒng)市場將達到16.5億美元的營收，比2010年的10.5億美元大增57%，2012年該增長率則將上升到63%。作為全球汽車電子技術的領先提供商，ADI公司的觀察是：目前全球主要的汽車供應商和OEM廠商都在利用ADI公司的領先高性能信號處理技術，在汽車上實施并部署各種基于雷達和視覺的高級駕駛員輔助系統(tǒng)。

這些能為汽車帶來極大安全提升的技術正在從高端車的“專利”向中、低端車普及，而更低成本的電子器件解決方案將大大縮短這一過程。例如：ADI在2011年年中推出的高集成度AD8283汽車雷達模擬前端芯片就是這樣一款產品，它在單塊芯片中包含了接收路徑信號調理和數(shù)據(jù)采集電路，讓雷達系統(tǒng)可以接收更多數(shù)量的發(fā)射信號并進行解碼，更重要的是，該芯片使汽車廠商能以低廉的成本實現(xiàn)以前在高端車中實現(xiàn)的車載雷達系統(tǒng)。ADI公司的匯聚式處理器Blackfin能夠提供成熟可靠的高性能視頻處理解決方案，適用于從單功能到多功能的各種系統(tǒng)。ADI新一代處理器中集成的視覺預處理器能夠顯著地減輕處理器的負擔，從而降低對處理器的性能要求，并進一步降低系統(tǒng)的實現(xiàn)成本。此外，ADI優(yōu)化的編譯器和“圖像工具箱”算法庫能夠最大程度地提高效率和MIPS，基于軟件的結構有助于用戶快速推出與眾不同的終端產品。同時，ADI豐富的產品線還提供了視頻解碼器/編碼器、視頻多路復用器/開關和視頻放大器，能夠為客戶提供系統(tǒng)的解決方案。

不斷進步的半導體技術為廠商提供了更多的領先選擇，例如：在被動安全和主動安全設計中應用廣泛的MEMS產品上，ADI下一代MEMS產品的集成度將會更高（例如：把陀螺儀和低g加速度傳感器集成到一起，等等）。高集成MEMS（加速度傳感器和陀螺儀集成在一起的ADXRS8XX，低g值和高g值的加速度傳感器集成在一起的ADXL2XX）已經在研發(fā)中。

電池管理技術是新能源汽車的關鍵

電池技術是新能源汽車的重要驅動力。目前，新能源汽車中的電池對新能源汽車的發(fā)展帶來了很大的挑戰(zhàn)，例如：如何改善電池的充電時間、使用壽命、減輕電池的重量，增加電池的續(xù)航能力、降低成本、保證使用安全等等問題，都是新能源汽車迫切需要并且必須解決的問題。

最近，隨著業(yè)界對電池電量計算的精度要求不斷提高，以及越來越優(yōu)異的電池工藝技術的出現(xiàn)，結果使得電池充放電曲線更加平坦，因此，電池管理芯片需要擁有更高的測量精度。另外，由于鋰電池的失效特性，電池管理系統(tǒng)的可靠性和安全性至關重要。國內廠商開始關注系統(tǒng)級的安全性設計，以及ISO26262標準的引入。在電池管理芯片領域，主流半導體廠商均在芯片中集成了越來越完備的故障報錯機制、數(shù)據(jù)校驗機制、以及冗余監(jiān)控機制，以幫助客戶實現(xiàn)更高等級的系統(tǒng)級安全。

此外，很多廠商開始關注效率更高的主動式電池均衡，以降低電池管理模塊的發(fā)熱，節(jié)省電量消耗，這幾個新的技術趨勢也是目前ADI在電池管理芯片領域致力的方向。這些問題的解決，意味著消費者所擔心的電池系統(tǒng)安全性、電池的使用壽命以及成本等一系列問題將隨之迎刃而解，這將加快新能源汽車的普及速度。

在新能源汽車中的鉛酸電池控制是提高能源效率的關鍵一環(huán)，在這一領域，ADI在歐美市場占有超過95%的市場份額。除了鉛酸電池外，ADI也已經推出一系列可應用在混合動力車及純電動車上面的鋰電池監(jiān)控和保護系統(tǒng)產品。該系統(tǒng)集成鋰電池安全監(jiān)控器，可以幫助用戶實現(xiàn)故障安全電路，并為之構建安全環(huán)境的安全監(jiān)控器件。這款全新的監(jiān)控器為設計人員提供了開發(fā)完整電池監(jiān)控和保護系統(tǒng)前端所需的最終解決方案。AD7280A/8280為集成式解決方案，可以監(jiān)控六個電池單元的電壓和溫度輸入，增強型的菊花鏈接口，可靈活匹配不同電池節(jié)數(shù)的電池包架構。該器件由電池組供電，可以針對過壓、過溫或欠壓這三種狀況中的任何一種提供共享式或單獨式報警。

在電機控制部分，ADI的旋轉變壓器解碼器AD2S12xx系列，提供了12至16位的角度分辨率以及高至3000轉/秒的跟蹤速度，廣泛地應用于永磁同步電機驅動器。對于電源管理方面的挑戰(zhàn)，ADI正在開發(fā)鋰離子電池監(jiān)測技術，包括快速準確地監(jiān)測和安全地控制混合電動汽車中使用的鋰離子電池組所要求的所有功能。與現(xiàn)有的芯片方案不同，這種新的電池監(jiān)測技術具有非常全面的功能，包括電壓和溫度測量、故障報警輸出以及電池平衡能力，并且具有同類最高的技術指標。由于無需使用多重隔離器就可將器件堆疊在高壓環(huán)境中，該技術可以節(jié)省系統(tǒng)成本。

本文小結

隨著更多的安全和智能配置成為汽車的標配，當前廠商所面臨的挑戰(zhàn)在于，如何以最低的成本使產品具有最小的尺寸，最高的可靠性，以及在更高、更低溫度工作條件下的魯棒性和易于配置等特性。ADI公司作為MEMS、RF、放大器、轉換器和DSP領域的全球技術領導者，可以為實現(xiàn)這樣的系統(tǒng)提供領先的技術，幫助汽車制造商以低成本、更小的尺寸和更短的開發(fā)時間克服這些挑戰(zhàn)。

作為領先的汽車電子解決方案提供商，ADI公司在未來將陸續(xù)推出更多具有創(chuàng)新性和獨特性的技術解決方案，這些領先的解決方案也將在更多的汽車中得到普及。