ADI 分享：汽车新趋势中的关键技术

因为疫情的影响，越来越多的车企以及供应商们选择在线上完成自己的产品发布以及内容分享。

3 月 25 日，高性能模拟技术公司 ADI 在知乎上进行了一次直播，与大家分享「汽车新趋势中的关键技术」以及 ADI 对「新能源汽车行业 2020 年发展趋势」的见解。以下是来自 ADI 中国汽车技术市场高级经理王星炜的分享内容（在不更改原意的情况下略有删减）：

这里以 2019 年全球汽车供应商调研报告为起点，给大家介绍一下未来汽车发展的方向。从报告来看， 智能化、电气化和自动驾驶是汽车发展的三大主要推动力 ， 有些传统的业务（比如发动机、变速箱），呈现相对来说增长缓慢或者慢慢开始下跌的趋势。 所以未来的汽车发展方向会更加倾向于智能化、电气化、自动驾驶这三个发展方向。今天我们也会重点在这三个方向上做详细的介绍。

智能化座舱

首先看智能化座舱，它被我们称之为 infotainment 系统，应用方向是使坐在座舱中的人更加舒适，更有时间去享受出行的第三空间。

那么，智能化座舱具体是指哪些方面的技术呢？这里有两方面：一是沉浸式的音频体验；二是主动降噪、超宽带回声消除以及定向麦克风技术。ADI 其实在不少车内的音响品牌中都有音频处理 DSP 技术的应用。

A2B 的总线，全称是车内音频总线，Automotive Audio Bus，这种技术可以理解成把传统音响数字化。对应在车里，好处在于使用的线材重量更低，相应布线更简单，成本也会更低，可以降低电动车能耗；同时在传输数据的同时，也有一定的供电能力；此外，相应软件开发也会更简单。这是智能化座舱系统实际的一个应用，也是 ADI 创新的一个点。

上图显示的就是 ADI 主动降噪系统。在传统车内会有很多音响和喇叭的布线，主动降噪技术会有控制器来控制这些喇叭，同时也会有 A2B 总线相应地把车内不同位置麦克风的噪音收集下来，系统也会把车身四周的加速度、震动信息传到相应控制器，这个控制器核心的技术是 ADI 音频处理 DSP 技术。它有非常高的传输速率，而且是双向的传输速率，对应的线束拓扑是非常低成本的。同时传输延时也非常低，这样可以带来非常好的声音处理表现，为用户带来很好的车内主动降噪音频体验。

我们看一下未来智能化的座舱是什么样的？有很多车型都在应用主动降噪技术，包括 A2B 总线以及前面强调的 ADI 的音频处理技术。未来座舱会变成更加智能的座舱，变成一个非常独立的声音分区，坐在车的不同位置，听到的东西完全可以不一样，这就需要非常强大的处理器来做处理。将来 ADI 音频处理的 DSP 芯片里也会加入传统强大的暗盒，在不一样的应用场景更好地处理相应的声音。

还有几个点是未来智能化座舱的发展方向：未来人机操控的界面变得更加智能，比如通过红外非接触式手势操控；还有现在比较流行的 ToF 摄像头，带景深摄像头，把人的表情、手势采集下来，做出相应的算法以后进行非接触操控；随着自动驾驶的普及，相应的驾驶员监控系统也会变得越来越重要，会有驾驶员的注意力监控系统，看驾驶员是不是一直在注意路面，是不是有能力接管驾驶权。还会有对驾驶员健康状况的监控，可以去监测驾驶员心率或者血压，监测驾驶员的状态是不是适合去驾驶。如果不适合驾驶，自动驾驶的相关功能会去接管汽车，停到路边联系并启动紧急呼叫系统，这是未来的自动驾驶里测控技术的发展方向。未来座舱系统不仅需要芯片解决方案，也需要相应的算法支持，这是 ADI 在汽车应用推广中非常重视的一部分。

电气化

我们介绍一下电气化有怎样的市场需求，以及 ADI 怎样去符合这一市场需求。

首先电气化系统是什么样的？电气化架构，从传统基于发动机的架构，基于内燃机的动力总成往两个方向发展：一个是往电气化的驱动系统发展，另一个是各种控制系统的电气化发展。

驱动系统到底是怎么实现电气化的呢？传统车在前舱会有一个发动机，现在整体新能源车在车底会有一个电池系统，也就是我们提到的电池管理和动力电池系统。同时，由发动机驱动的系统会慢慢过渡到由电机驱动的系统，如果是四轮驱动后面和前面会各有一个电机。

具体怎么驱动的呢？首先，电池给出来的电是直流电，但是电机驱动车轮，它所需要的是交流电，当中需要有一个电机控制器去控制直流电到交流电的转换，而且要控制电机车轮去旋转，相应的转速，以及给多少动力到车轮上。

对应来说，要把直流电转换成高压的交流电，需要应用到高压功率器件，常见的是现在 IGBT 的技术，未来是碳化硅 MOSFET 技术。现在已经有开始使用碳化硅 MOSFET 技术了。这个技术有一个问题，它需要高压大功率驱动的信号。MCU 信号是弱电的，它没法给出那么高压、那么强的驱动能力。这里面相应的隔离的门驱的芯片，我们叫做 gate driver & Isolation 芯片，也是 ADI 在电气化中非常重要的技术。

前面提到的 BMS 芯片，有隔离的通信芯片和驱动芯片，也有电机位置传感器芯片。在电机位置传感器方面，ADI 有非常高市占率的传感器方案，就是旋转变压器方案，也会有相应的电流传感、电压传感和供电方案给客户做这样一个高压电气化驱动架构。

说完了电气化的架构，我们来看看电池管理是什么样的。 某个品牌电动汽车使用的就是圆柱型的锂电池。除了圆柱型的电池之外还有另外两种，一个是软包，多个电芯组成电池组。另一个是方壳型的电芯。每个电芯都需要做监控，同时多个电芯会组成一个电池组，也需要做监控。

ADI 产品家族不仅提供电芯监控，也提供电池组的监控，以及相应的电芯监控之间高压隔离的通信技术，是一个非常完整的产品家族，给到整个行业一个系统级的解决方案。我们看一下不同的使用场景里面是怎么去通过产品家族来符合要求的。

总体来看，整个电池会有不同的层级，从前面说的电芯最基本的底层到模块层，到电池包层，再装到车上，组成一个车级应用，车还会跟电网有相应的交互。电池管理中，400V 的电池有接近 96 节或者 100 节的电芯在里面做串联。相应的 ADI 技术就可以提供 12 通道，15 通道，或者是 18 通道的产品去应对客户的不同需要，而且是通过双脚隔离聚化链的架构去做相应的隔离通信，然后再把相应电芯的电压和温度信息去给到电池管理的主控芯片做相应的测量。

ADI 技术有哪些好处？举个例子，一个传统家用的万用表，里面会用到一种技术叫做掩埋式齐纳参考源 Buried Zener 的技术。ADI 在汽车级的电池管理芯片里就会用到这种技术，使得在整车的电池管理测量时达到最高的测量精度。测量精度高的最终结果是什么呢？比如一扎啤酒中，类似于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的部分尽量多（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。

现在 ADI 迭代到第五代相应的产品，如果大家看行业内使用比较多的 LTC6811 12 串的系列，以及前面提到 15 串、18 串的产品，LTC6813 的产品系列，其实是完整的产品家族给到不同的应用场景，不同的产品去满足不同的应用要求。

具体来说，ADI 的产品家族提供行业内最高的精度，带来更长的行驶里程；此外 ADI 也会提供业界最高的可靠性，体现在焊接完芯片以后，PCB 非常小，不需要做产线额外的标定，生产成本比较低；三是业界最高的稳定性，体现在汽车方面，行驶出厂的时候会有一个质保，比如是六年十万或十五万公里的行驶，相应的关键部件不出现衰减，电池就是关键部件。要做稳定性的保障，ADI 从芯片级别就给到汽车长寿命、高性能的一个支撑；四是系统级的解决方案，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。

我们再来看一下产品架构是什么样的。现在业界的产品架构在往两个方向发展，一个是 BMS 有线通信架构，另一个是未来的发展方向，就是无线 BMS，每个模块之间不再有传输的通信线了。无线有什么好处呢？无线使得电池的全生命周期管理都可以获得监控。

现在人们用车一般大概是五六年或者更长一段时间，就会考虑变成二手车出售再去买新车，这是传统使用车的周期。这个周期内电动车怎么去评估残值？基于这种无线通信的技术，电池里面就有自己的无线身份证，会知道它的可用电量衰减到什么样的程度，就可以评估它的残值了。同时，如果这个电池不再适合车用，还可以二次利用，比如变成一个大楼的备用电源或者数据中心的备用电源，这也是一个未来发展的方向，通过无线 BMS 系统使得监控系统可以和电池进行全生命周期的绑定，变成一个身份证。

自动驾驶

再看一下未来的自动驾驶是什么样的。

驾驶辅助系统都需要非常可靠的传感器技术，从现在来看，雷达和摄像头技术是目前业界使用最广泛的传感器技术。一般的雷达是自适应巡航的长距离雷达，放在车辆中间的位置，也有放在车辆后视镜的位置。现在做自动驾驶的雷达会在车的四个角落都放，后面也会有，它所需要做的探测，就是探测障碍物。

ADI 的雷达技术非常好的一个特性是非常适合做成像雷达，不仅可以探测障碍物，还可以区分出多个障碍物之间的距离。更精细的区分障碍物也就提供了一个非常好的保障，给到自动驾驶一个量产的基础。

对应来说，大家会提到现在激光雷达技术非常重要，以前传统汽车在后视镜的后方会有一个固态激光雷达作为紧急刹车来使用。对于汽车来说，激光雷达最好是固态的激光雷达。什么是固态？即没有旋转部件，完全通过半导体的方案来制造不同的探测角度。这是 ADI 注重的一个发展方向。

另外中短距离来说，ADI 会提供 ToF 摄像头技术，景深摄像头，背后也是激光技术，会有主动光源，按照主动光源反射的时间来计算出障碍物景深信息。ToF 激光技术在手机上的应用很多，比如 Face ID 技术，现在有些国产手机的 FACE ID 技术就是用 ADI 的 ToF 相关技术来实现的。

大家可能不太会注重的另外一个不太起眼，却是在自动驾驶方面非常重要的一个方案，就是惯性导航方案。导航器件在汽车里的应用变得越来越重要，如果是基于高清地图的，在做自动驾驶行驶时，没法避免过隧道，比如要经过高架桥下面时，GPS 信号就会不好，这种场景下还是会需要相应的导航信息。这种导航信息就需要来自惯性导航的芯片持续给基于车的转向或者车的加速度、减速度，来知道车的具体位置。

ADI 惯性导航相应的芯片基于原来在民航飞行器中的很多经验，转化成汽车应用，与传统地从手机消费类提升到汽车应用的方案不同。民航过渡过来给汽车，拥有非常高的可靠性和精度。目前来看，长里程（超过十公里）的行驶过程中，也会通过惯导相应的算法和技术把车的位置信息更新在车道里，给到基于高清地图的自动驾驶场景下惯导位置的导航支持。