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自动驾驶时代 ADI七大创新技术解决EV安全、续航和成本难题

2019-02-01 09:25:56 来源:半导体器件应用网 作者:张文灵

【大比特导读】随着汽车转向电动化,半导体需求几乎将增长2倍。但是新能源汽车要实现大规模应用还需要克服许多挑战,而ADI将从三大方向提供解决方案。

近日,ADI中国汽车电子事业部资深战略与业务发展经理陈晟在接受大比特《半导体器件应用》记者采访时表示,随着汽车转向电动化,半导体需求几乎将增长2倍。但是新能源汽车要实现大规模应用还需要克服许多挑战,而ADI将从三大方向提供解决方案。

ADI中国汽车电子事业部资深战略与业务发展经理陈晟
ADI中国汽车电子事业部资深战略与业务发展经理陈晟
 
在汽车电子领域,ADI有着丰富的产品和先进的解决方案,而且他们很早就介入这一领域。据陈晟介绍,ADI在汽车电子方面已经有几十年历史。“我们的汽车业务最早起源于安全气囊的传感器。”
 
据介绍,在上世纪90年代以前,汽车安全气囊传感器类似于试管,里面保留了点空气气泡,当车子发生移动碰撞的时候,通过判断气泡挪到一端或另一端,来判断车子在往哪个方向做加速或减速。陈晟告诉记者,ADI是第一家把半导体微机械技术应用到了安全气囊传感器里。
 
如今电池管理系统(BMS)成为了新能源汽车动力电池的关键技术,但在新能源汽车时代尚未风起之前,ADI就已经在BMS领域取得了很好的成绩。陈晟表示,每辆传统燃油车都需要一个铅酸电池,也需要很强大的电池管理,尤其是那些具备Start/Off功能的车子。因为它需要反复做充放电的动作,同时又要监控铅酸电池的健康状态。“在这方面,不管是国内还是国外,ADI的方案占据很大的市场份额。”
 
如今,新能源汽车正在从小众市场逐渐成长,预计2020年新能源汽车市场占比将达到7%左右,到2025年预计升至21.4%。为此,2018年外资品牌将引入20多款新能源车型进入中国市场,新能源汽车市场将在2019年正式进入全面竞争。
 
陈晟认为,随着汽车电子热潮的兴起,半导体所占比重越来越多,尤其是未来进入汽车电气化,包括自动驾驶时代,半导体的需求将会翻倍。但是自动驾驶、电气化有很多非常不确定的挑战。其中最为重要的挑战包括:电池生产能力和成本,可再生能源平价上网,电池存储最大化,高效使用储能,在电气化和无人驾驶中建立连接。
 
汽车挑战
他认为,这些挑战需要半导体芯片提供相关的技术,配合系统集成商的软件和系统方案,以解决这些挑战。而ADI提供的方案,主要是为了解决新能源汽车成本、里程以及安全性的问题。“更智能化、小型化、轻量化是ADI的主基调。”
 
总体而言,ADI在汽车领域目前主要关注三个方面:自动驾驶、舱内电子和信息娱乐系统、车辆电气化。
 
三大创新助力电气化
 
作为电动车的“心脏”,动力电池的健康状况不容忽视,这就需要BMS,以监测电池健康状态,提供过充/过放等保护,提高电池使用寿命。
 
陈晟认为,在新能源汽车领域,锂电池的电池管理精度是ADI最大的强项。“我们的产品精度可以做得非常高,而且能够做到在长达十年的使用过程中,把精度控制在非常小的波动范围内。我们的BMS用到了一个非常强大的技术:Buried Zener,这是个非常稳定的基准源,能够给客户提供很精确的特性。”
 
按照ADI官方说法,在关键的监测功能上,ADI借助独特的Buried Zener基准电压源和噪声滤波模拟与数字转换器,可以实现1毫伏的电压测量精度。另外,ADI收购了凌力尔特,也增强了其在电源以及BMS方面的产品能力。
ADI BMS
 
另外,ADI还提出了开创性的无线BMS技术。据陈晟介绍,现在BMS系统需要大量线缆进行连接,特别在通信方面,而这些线缆的连接增加了很多人工成本的负担,且降低了劳动生产率,同时可能对系统可靠性的要求会非常高。而ADI的无线电池管理技术在2017年推出,它无需传统线束,而是采用射频方式对信号进行传输,然后在BMS上进行整合。从而可以帮助车厂减少了装配步骤,节约成本,减轻重量,对电动车续航里程的提升有一定好处。同时电池组摆放位置更灵活,具备很好的扩展性。
 
“另外,我们还有一个隔离技术。”据陈晟介绍,隔离看起来不起眼,但它跟整车以及用户的安全息息相关。而且它还能有效的让信号高速通过相关的隔离通道。“我们的隔离技术是用半导体工艺把两个变压器的线圈蚀刻在芯片里面,用它来做隔离,这是非常了不起的一项创举。”
 
两大总线技术降本减重
 
据陈晟介绍,ADI是业内知名的音频处理器供应商,目前市面上绝大多数中高端豪华轿车里面的数字音响功放里都用了ADI的DSP处理器。除此之外,ADI还提供众多经过汽车应用认认证的信息娱乐系统产品、视频解码转换器/编码转换器/协处理器。
 
智能汽车的开发是一个微妙且艰难的权衡过程,一方面要为汽车加入先进的、功能丰富的驾乘和信息娱乐体验。同时,为了应对环保、安全和成本挑战,又不得不削减汽车重量、复杂度,削减附加成本,降低油耗。
 
本次采访,他为《半导体器件应用》记者重点介绍了ADI的解决之道——音频总线、视频总线技术。
 
据介绍,ADI的A2B技术能够为汽车提供高保真度音响,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),从而提高汽车燃油效率,降低成本,同时能大大降低整个系统设计的复杂性。
 
据悉,汽车高保真度音响的传统实现方案需要大量昂贵且沉重的线缆,为此,ADI推出了AD242x系列增强型A2B收发器。所有A²B收发器均能通过单一非屏蔽低成本双绞线分配音频和控制数据、时钟及电源。
ADC A2B
 
另外,陈晟表示,由于摄像头在汽车智能化方面用量非常大,不管车外还是车内的摄像头用量都非常大,帮助客户降低系统成本是ADI非常重要而明确的目标,为此ADI推出更具绝对优势的新一代C2B汽车摄像头总线,在最低成本基础设施中提供低延迟高清视频。
 
据介绍,此前业界普遍采用的同轴线传输高清视频,存在弯折程度有限、重量大、连接器成本高等缺点。而采用C2B技术,可以降低线材成本和连接器成本,让整车布线更为容易;同时,C2B是符合汽车标准的模拟高清总线,传输模式不同于数字总线,对外界辐射小,抗外界干扰能力强,对可靠性等有更高的帮助。
汽车C2B
 
360°保证自动驾驶安全
 
自动驾驶已经成为了汽车行业最热的话题,而陈晟也非常看好这项技术。他认为:“汽车即将进入自动驾驶时代,而ADI非常关注其中的安全性问题,而这个方向是没有止境的,它永远需要更快的反应速度、更精确的感知能力。”
 
在主流的自动驾驶解决方案中,现在主要是由传感器(激光雷达、摄像头等),高精地图+高精定位,V2X等方式来提供自动驾驶的安全冗余设计。
 
而在高精定位方面,GPS可以为车辆提供精度为米级的绝对定位,然而现实是并非所有的路段在所有时间都可以得到良好的GPS信号。因此,在自动驾驶领域,GPS的输出一般都要与IMU(惯性导航单元)和汽车自身的传感器等进行融合。
 
为什么IMU很重要?陈晟认为,自动驾驶车辆如果在城市间穿梭,尤其是现在的楼宇都越盖越高,城市间穿梭或者在茂密的森林里穿梭或者进隧道、地库,这种完全没有GPS信号的情况下,这时它的定位,就是自动驾驶车身的行驶速度、位移、方向等很大情况下就要依靠惯导单元。
 
据了解,当自动驾驶时代来临的时候,高精地图及高精定位成为高级别智能网联汽车的重要配置,高精度IMU也将会成为一个百亿级的市场。目前在国内做自动驾驶的,无论是做硬件、软件的,还是做平台的,可能99%的用户都有在采用ADI的IMU产品。
 
陈晟告诉《半导体器件应用》记者,激光雷达、毫米波雷达以及超声波都属于自动驾驶拼图的一部分,只有将这些技术融合在一起,通过一个非常强大的处理单元才能够完成未来自动驾驶的功能。
 
为此,ADI在近两年前发布了一个Drive360 28nm CMOS RADAR平台。据介绍,Drive360是全球第一家以28nm CMOS制程为基础,整合ADAS、MEMS和RADAR的技术组合,可支持77和79 GHz雷达频谱。这项毫米波雷达制程技术,性能效果超过硅锗(SiGe)同类产品,可探测远距离的小型物体,更快速度紧急闪避前方物体。在测距能力更强、分辨率更高的光达技术方面,ADI加大纯固态光达技术投入,进一步增强整合光达系统的性能,志在以系统级最优的性能和最低的成本,促进光达系统在自动驾驶中的普及应用,以更大范围保障生命安全。

ADI 360
 
另外,据陈晟透露,ADI正在研发全固态激光雷达的产品和方案。
 
他表示,ADI将激光雷达作为整体Drive360自主驾驶解决方案战略的关键支柱。传统激光雷达系统非常昂贵。除此之外,它们外观很难看,并且由机械组件构成,可能导致系统停机。ADI正在大量投资开发经济高效的真正非机械激光雷达技术以促进汽车激光雷达系统的主流采用,并让汽车供应商和OEM能够在客运车辆中部署基于激光雷达的ADAS和自主驾驶应用。
 
ADI 360
与此同时,激光雷达是一个飞速发展的领域,其探测范围和精度对于解决一些最困难的ADAS挑战至关重要。ADI公司目前聚焦于固态激光雷达设计,其材料与计算机显示器中扫描光线所用的材料相同,将经济有效的设计消除常规产品中的活动部件,克服当前激光雷达系统成本高昂的问题,并提高可靠性。在范围、分辨率、帧速率和功耗等关键性能指标方面,它也将有改善。

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