汽車電子正推動(dòng)汽車進(jìn)行一場(chǎng)深刻變革。據(jù)德勤2019年“全球汽車供應(yīng)商調(diào)研報(bào)告”，從2018—2025年的預(yù)期來看，汽車重點(diǎn)發(fā)展方向之一是電動(dòng)化，相關(guān)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及電池/燃料動(dòng)力電池，都有約3倍的增幅。另外，自動(dòng)駕駛/ADAS和相應(yīng)的傳感器部分，也會(huì)有超過2倍的上升。再有，與電氣化相關(guān)的智能座艙也有快速發(fā)展。與此同時(shí)，汽車的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)相對(duì)上升緩慢或慢慢開始下跌。

上升最快的電驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)駕駛/ADAS的傳感器、智能座艙等，未來將會(huì)有什么大變樣？近日，ADI我國(guó)汽車技術(shù)市場(chǎng)高級(jí)經(jīng)理王星煒做客知乎直播，介紹了相關(guān)的變革及ADI的解決方法。

ADI我國(guó)汽車技術(shù)市場(chǎng)高級(jí)經(jīng)理王星煒

1智能化座艙

智能化座艙，即infotainment系統(tǒng)，應(yīng)用方向是使坐在座艙中的人更加舒適，更加有時(shí)間去享受出行的第三空間的車內(nèi)相關(guān)設(shè)備；以及駕駛員駕車更加安全。

1）未來座艙會(huì)變成更加智能的座艙，變成一個(gè)非常獨(dú)立的聲音分區(qū)，可以說坐在車的不同位置，聽到的完全可以不相同，這就要非常強(qiáng)大的DSp處理器來做處理，要主動(dòng)降噪（ANC）技術(shù)。為了減輕線纜重量，有很多車型在應(yīng)用A2B總線。

2）人機(jī)操控的界面變得更加智能，例如通過紅外非接觸式手勢(shì)操控，還有現(xiàn)在比較流行的ToF攝像頭/帶景深攝象頭，把人的表情、手勢(shì)采集下來，做出相應(yīng)的算法以后進(jìn)行非接觸操控。這種操控技術(shù)在手機(jī)上應(yīng)用比較廣泛，例如手機(jī)的人臉識(shí)別和手勢(shì)識(shí)別，未來智能化座艙也將會(huì)引入這種人機(jī)交互系統(tǒng)。

3）隨著自動(dòng)駕駛的普及，相應(yīng)的駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)也會(huì)變得越來越重要，會(huì)有駕駛員的注意力監(jiān)控系統(tǒng)，看駕駛員是不是一直在注意路面，是不是有能力接管駕駛權(quán)。

4）對(duì)駕駛員健康狀況的監(jiān)控，可以去監(jiān)測(cè)駕駛員心率或者血壓，監(jiān)測(cè)駕駛員的狀態(tài)是不是適合去駕駛。假如不適合駕駛，自動(dòng)駕駛的相關(guān)功能會(huì)去接管汽車，停到路邊聯(lián)系并啟動(dòng)緊急呼叫系統(tǒng)。

以下介紹一下沉浸式音頻體驗(yàn)所蘊(yùn)含的高科技，包括A2B的總線和主動(dòng)降噪。

1.1A2B總線

A2B的總線，全稱是車內(nèi)音頻總線（AutomotiveAudioBus），是數(shù)字化的音頻總線。優(yōu)勢(shì)是：①可以使電動(dòng)汽車的能耗更低，使續(xù)航里程更長(zhǎng)；②傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)，也會(huì)有一定的供電能力；③相應(yīng)軟件開發(fā)也會(huì)更簡(jiǎn)單。

A2B為何使電動(dòng)汽車的能耗降低？因?yàn)橥ǔＲ繇懙木€束很粗，以保證音質(zhì)不下降。例如人們?cè)诩彝パb修時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，裝修成本中，只要有音響的布線，成本就會(huì)非常貴。A2B技術(shù)可以理解成把傳統(tǒng)音響數(shù)字化以后，對(duì)線束的要求就會(huì)降低，對(duì)應(yīng)在車?yán)?，最大的好處是使用的線材重量更小，相應(yīng)布線更簡(jiǎn)單，成本也會(huì)更低。

1.2主動(dòng)降噪

生活中典型的是主動(dòng)降噪耳機(jī)。主動(dòng)降噪的理念是當(dāng)你把耳塞塞到耳朵里，就會(huì)把噪音去除掉，你只會(huì)聽到你想聽的音樂和與別人交流的聲音。例如，當(dāng)你乘坐飛機(jī)或者在很嘈雜的工作環(huán)境下，戴上主動(dòng)降噪的耳機(jī)，會(huì)覺得環(huán)境一下子安靜下來。實(shí)際上，主動(dòng)降噪在汽車?yán)镆灿袘?yīng)用，可把車內(nèi)的一些噪音，例如路噪和發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音消除掉（如下圖），讓你專心聽車內(nèi)音響發(fā)出來的音樂，或者你打電話時(shí)，可以應(yīng)用相應(yīng)的技術(shù)，把聲音管理得更好。

具體地，傳統(tǒng)車內(nèi)會(huì)有很多音響和喇叭的布線。主動(dòng)降噪技術(shù)會(huì)由控制器來控制這些喇叭，同時(shí)也會(huì)有A2B總線相應(yīng)地把車內(nèi)不同位置的麥克風(fēng)的噪音收集下來。除此之外，人們會(huì)發(fā)現(xiàn)有時(shí)候車在行駛中，有些噪音是非常低頻的噪音，可能是來自于車的震動(dòng)，所以主動(dòng)降噪控制器也會(huì)把車身四周的加速度、震動(dòng)信息等傳到主動(dòng)處理的控制器。這個(gè)控制器核心的技術(shù)往往是DSp技術(shù)。

主動(dòng)降噪的工作原理是把噪音采集過來，就是相應(yīng)的聲音波形。通過喇叭處理后，給一個(gè)反向的波形，經(jīng)過抵消就會(huì)變成幅度較小的音頻波形，因而噪音變小了，變得更加安靜。這些噪音通過麥克風(fēng)或傳感器采集下來，通過主動(dòng)降噪的控制器出現(xiàn)反向波形，并通過相應(yīng)的喇叭放出去抵消這些噪音。

可見，在車內(nèi)有越來越多的主動(dòng)降噪的應(yīng)用以后，音頻體驗(yàn)會(huì)變得越來越好。ADI的音頻處理DSp技術(shù)與主動(dòng)降噪的優(yōu)勢(shì)有二：①有非常高的傳輸速率，而且是雙向的傳輸速率，對(duì)應(yīng)的線束拓?fù)涑杀竞艿?；同時(shí)傳輸延時(shí)也非常低，這樣可以帶來非常好的聲音處理表現(xiàn)。②在汽車?yán)锏膽?yīng)用和家里的應(yīng)用不同的是，車會(huì)經(jīng)歷各種各樣的溫度/濕度、震動(dòng)，且電磁環(huán)境也非常復(fù)雜，因?yàn)橛邪l(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)和各種各樣的用電器，因此必須要經(jīng)過嚴(yán)苛的EMC（電磁兼容）性能相關(guān)測(cè)試，ADI的技術(shù)滿足車規(guī)級(jí)要求。

2電氣驅(qū)動(dòng)的電芯監(jiān)控與電池組管理

傳統(tǒng)的基于發(fā)動(dòng)機(jī)/內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力總成，向2個(gè)方向發(fā)展：①向電氣化的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展，②向各種控制系統(tǒng)的電氣化發(fā)展（如下圖）。

2.1電驅(qū)的難點(diǎn)

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是怎么實(shí)現(xiàn)電氣化的呢？傳統(tǒng)車在前艙會(huì)有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，現(xiàn)在整體新能源車在車底會(huì)有一個(gè)電池系統(tǒng)，即電池管理系統(tǒng)（BMS）。同時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)會(huì)慢慢過渡到由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，假如是四輪驅(qū)動(dòng)，后面和前面會(huì)各有一臺(tái)電機(jī)。

具體是怎么驅(qū)動(dòng)的呢？首先，電池給出來的電是直流電。人們?nèi)粘Ｓ玫碾姵赝?.5V的5號(hào)電池，或者是手機(jī)鋰離子電池，是4V左右或3.7V的電壓。相較而言，電動(dòng)汽車使用的動(dòng)力鋰電池電壓會(huì)高達(dá)400V的級(jí)別，屬于高壓電池，但是直流電。而電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪要的是交流電。因此要電機(jī)控制器去控制直流電向交流電轉(zhuǎn)換，再去控制電機(jī)車輪旋轉(zhuǎn)，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，以及給多少動(dòng)力到車輪上。這是相應(yīng)的電機(jī)控制器所要完成的任務(wù)。

電機(jī)控制器到底有什么組成部分？首先有控制器來控制相應(yīng)電機(jī)的工況?？刂破饕须娫?，也要有通信收發(fā)器，通信收發(fā)器也要考慮相應(yīng)的隔離技術(shù)，因?yàn)楦邏弘姵厥?00V，假如不隔離，出現(xiàn)漏電會(huì)引起人員的危險(xiǎn)。

對(duì)應(yīng)地，要把直流電轉(zhuǎn)換成高壓的交流電，要應(yīng)用到高壓的功率器件，常見的是IGBT的技術(shù)，未來是碳化硅MOSFET技術(shù)?，F(xiàn)在已經(jīng)有開始使用碳化硅MOSFET技術(shù)了。

碳化硅MOSFET有一個(gè)問題，它要高壓大功率驅(qū)動(dòng)的信號(hào)。但是現(xiàn)在常用的MCU信號(hào)是弱電的，無法給出高壓、強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。這里面要相應(yīng)的隔離的門驅(qū)芯片（gatedriver&Isolation），這也是ADI在電氣化中能夠供應(yīng)的非常重要的技術(shù)。

2.2電池管理的挑戰(zhàn)

電池重要有三類。

1）圓柱形。例如某個(gè)品牌電動(dòng)汽車使用的就是圓柱型的鋰離子電池。而民用版的鋰離子電池，例如無人機(jī)或航模會(huì)用到圓柱型電池，一些大功率的手電筒用的也是圓柱型電池。不過，該品牌汽車使用的圓柱型電池總共用了7000顆！所以，民用與車用不同之處在于：我們平常使用的可能只要管好這一顆電池的狀態(tài)就可以了；但是車的電池用量非常大，電池管理是非常有挑戰(zhàn)性的。

2）軟包，例如手機(jī)上用的非常多的就是軟包的電芯，多個(gè)電芯組成電池組。

3）方殼型的電芯，每個(gè)電芯都要做監(jiān)控，同時(shí)多個(gè)電芯會(huì)組成電池組，也要做監(jiān)控。

因此，ADI產(chǎn)品家族不僅供應(yīng)電芯監(jiān)控，也供應(yīng)電池組的監(jiān)控，以及相應(yīng)的電芯監(jiān)控之間高壓隔離的通信技術(shù)，是非常完整的產(chǎn)品家族，為整個(gè)行業(yè)供應(yīng)系統(tǒng)級(jí)的解決方法。其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：ADI完整的產(chǎn)品家族支持從最高800V到相應(yīng)48V的弱混系統(tǒng)，同時(shí)供應(yīng)非常高的精度、穩(wěn)定性，以及現(xiàn)在主流的行業(yè)所要的非常高的功能安全等級(jí)。

電池的管理是通過電芯的電壓來管理的，通過電芯電壓了解它有多少電量，因此要準(zhǔn)確地測(cè)量電芯的電壓，轉(zhuǎn)換成電量的信息。電池又由不同的材料組成，因此就有相應(yīng)不同的放電曲線。例如磷酸鐵鋁電池的曲線會(huì)非常平。對(duì)非常平緩的曲線，每1mV對(duì)應(yīng)的電池電量的百分比就非常關(guān)鍵。測(cè)量精度一旦有誤差，測(cè)量出來的電量就會(huì)有非常大的安全余量，這樣電池可以用的電量就變小了。

縱觀整個(gè)行業(yè)要的電池應(yīng)用的不同場(chǎng)景，從最小的48V弱混系統(tǒng)一直到插電混動(dòng)電池包，再往上電池組的級(jí)別還會(huì)做到串并聯(lián)。例如一些大巴車會(huì)很長(zhǎng)，要不止一組電池組來供應(yīng)相應(yīng)的能量。除了大巴以外，還有一些其他的應(yīng)用場(chǎng)景，例如電動(dòng)船舶，也會(huì)非常長(zhǎng)，里面也會(huì)有多組的電池組串并聯(lián)。而關(guān)于插電混動(dòng)和純電動(dòng)汽車，不同的電芯要做非常多的串并聯(lián)，以組成1個(gè)電池組。因此，不同的使用場(chǎng)景會(huì)要不同的產(chǎn)品家族去應(yīng)對(duì)。ADI公司有齊全的產(chǎn)品家族去應(yīng)對(duì)不同的使用場(chǎng)景需求。

2.3ADI提升電池用電量的方法

電子產(chǎn)品世界記者的一個(gè)問題是：我國(guó)的一些新能源車只講求續(xù)航里程，不太講究能耗，因此，電池技術(shù)下一步該怎么走？王星煒經(jīng)理解釋道，這其中即要電池技術(shù)的革新提高能量密度，又要電池管理技術(shù)支撐。ADI電池管理芯片的高精度性能能夠提升電池可用電量10%~15%。

因?yàn)榭傮w來看，整個(gè)電池會(huì)有不同的層級(jí)，從前文所述的電芯最基本的底層到模塊層，到電池包層，再裝到車上，組成一個(gè)