福特FUSION的盲點監(jiān)視器
我最近因為要去華盛頓特區(qū)的中國駐美大使館辦理簽證而有一次租車經(jīng)歷，車型是2018年款福特FUSION混合動力車。當(dāng)我在高速上行駛時，注意到左右兩側(cè)的后視鏡有時候會出現(xiàn)黃色的圓點。剛開始還不知道這是干什么的，行駛一段距離后才意識到這是用于兩側(cè)車道的車輛進入盲區(qū)的監(jiān)測提醒。當(dāng)我在休息區(qū)休整好準備再次上路，倒車時聽到聲音告警，儀表盤上顯示后面有車輛從左側(cè)行駛過來，提醒我停止倒車?；貋砗螅揖W(wǎng)上搜索一下才知道，原來這是福特車的盲點信息系統(tǒng)(BLIS)。dybesmc
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這種盲點監(jiān)視器是最近幾年出現(xiàn)的一種ADAS功能，在福特、沃爾沃、馬自達等中高端車型中都有配置。一個叫George Platzer的人于1995年在提交給汽車工程師協(xié)會的一篇論文中首次提出一種解決盲點問題的方法。如果以特定的方式調(diào)整車輛兩邊的后視鏡，盲點是可以消除的。但他的方法并沒有受到重視，他后來申請專利并賣給了福特公司，開發(fā)出盲點信息系統(tǒng)（BLIS），并陸續(xù)在其福特、林肯和沃爾沃等品牌車型中裝配這種功能。dybesmc
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配備有盲點監(jiān)視器功能的車輛一般在兩側(cè)的后視鏡下面或車尾兩側(cè)安裝有雷達感應(yīng)器，當(dāng)側(cè)邊車道的車輛進入盲區(qū)時，相應(yīng)的后視鏡出現(xiàn)醒目的亮點以提醒司機有車輛進入盲區(qū)，當(dāng)車輛快速超過后亮點自動消失。除了監(jiān)測兩側(cè)盲區(qū)車輛外，在倒車時從車道兩側(cè)駛來的車輛或行人也可以檢測到，會發(fā)出聲音告警，并在儀表盤上顯示后面有車輛或行人。dybesmc
ADAS成為汽車半導(dǎo)體增長驅(qū)動力
高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）是一種協(xié)助車輛駕駛?cè)藛T在行駛或停車時預(yù)防人為失誤而提高安全性的電子系統(tǒng)，它以友好的人機交互界面來提高人員、車輛和道路安全。ADAS依賴多種數(shù)據(jù)來源的輸入而進行計算處理并做出相應(yīng)的決策和動作，包括汽車成像、激光雷達(LiDAR)、汽車雷達、圖像處理、計算機視覺，以及車載網(wǎng)絡(luò)等。dybesmc
常見的ADAS功能包括：自適應(yīng)巡航控制（ACC）、防抱死制動系統(tǒng)（ABS）、自動泊車、自動導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車夜視、盲點監(jiān)控、防碰撞系統(tǒng)、駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)、駕駛員困倦監(jiān)測、車道偏離告警系統(tǒng)（LDW）、胎壓監(jiān)控、交通信號識別等。隨著5G和車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，車輛與車輛之間的交互信息（V2V和V2X）也將成為ADAS的一個主要數(shù)據(jù)輸入源。dybesmc
雖然今年全球汽車市場不景氣，美國和中國市場都出現(xiàn)不同程度的下滑，但ADAS卻以兩位數(shù)的速度增長。從全球最大的汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商NXP的季度財報也可以看出這一趨勢。NXP今年前兩個季度的傳統(tǒng)汽車半導(dǎo)體業(yè)務(wù)相比去年下降明顯，但ADAS和電池管理系統(tǒng)（BMS）業(yè)務(wù)卻在快速增長。自2015年以來，NXP的ADAS業(yè)務(wù)年復(fù)合增長率達到50%，現(xiàn)已占據(jù)整個營收的10%。預(yù)計到2021及以后幾年仍會以超過20%的速度增長。dybesmc
電池管理系統(tǒng)（BMS）是汽車電子化的新動力
2019年諾貝爾化學(xué)獎得主之一是97歲高齡的John Goodenough教授，他被尊稱為“鋰電池之父”。他發(fā)明的鈷酸鋰材料使得鋰電池成為便攜式電子產(chǎn)品的主要供電電源，從筆記本電腦、手機到各種電池供電的便攜式設(shè)備，極大地方便了人類的生活。鋰電池不但普遍用于電子產(chǎn)品，越來越流行的電動車（EV）也廣泛采用鋰電池。dybesmc
鋰電池具有高電荷密度和重量輕的優(yōu)點，數(shù)百個鋰電單元組合成電池組，可以達到300V電壓和300A大電流，以驅(qū)動電動車長距離行駛。但是，鋰電池組的充電和放電都需要嚴格監(jiān)控，不能過充電但也不能欠放電。出于安全和效率考慮，每個電池單元的電壓和電流都需要監(jiān)控。因此需要專門的電池管理系統(tǒng)（BMS）來監(jiān)測電池組在充電、放電和車輛運行過程中的動態(tài)監(jiān)控管理。dybesmc
從硬件結(jié)構(gòu)來看，BMS有三種拓撲結(jié)構(gòu)，即集中式BMS、分布式BMS和模塊化BMS。無論哪種結(jié)構(gòu)，其基本原理和功能都是一樣的，如下圖所示。dybesmc
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電池管理系統(tǒng)可以監(jiān)測如下主要狀態(tài)指標：
- 放電控制：電池單元的低壓不能低于某個額定值(比如3V)，BMS要確保整個電池組的每個電池單元放電都不能低于3V。
- 充電控制：充電過程也需要監(jiān)控，因為不適當(dāng)?shù)某潆娍赡軙p壞電池單元或降低使用壽命。
鋰電池采用二階充電機制，第一階充電是恒流(CC)充電以便為電池提供恒定的電流。當(dāng)充電接近飽和狀態(tài)時，進入二階恒壓（CV）恒壓，這時就需要為電池提供恒定的電壓，而電流則比較小。整個充電過程中，BMS要確保電池不會超過限定電壓和電流。dybesmc
其它監(jiān)測參數(shù)還包括電量狀態(tài)指示、健康狀態(tài)指示、電池單元平衡、熱控制、精確度、處理速度和數(shù)據(jù)記錄等。dybesmc
BMS器件目前還只是汽車半導(dǎo)體市場的很小一部分，但其增長速度驚人，而且潛力巨大。全球汽車制造商都在開發(fā)和生產(chǎn)更多型號的電動汽車，未來幾年對BMS器件的需求將呈現(xiàn)出爆炸式增長（因為保證電動車輛不要因為電池故障而發(fā)生爆炸是政府機構(gòu)、汽車廠商和消費者都關(guān)心的安全問題）。據(jù)NXP財報透露，雖然BMS業(yè)務(wù)只有5000萬美元規(guī)模，但到2021年有望達到數(shù)億美元。這一細分市場還剛剛開始火熱起來，相信隨著電動車的普及，BMS將成為汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商新的增長驅(qū)動力。dybesmc
本文為《國際電子商情》姐妹刊《電子工程專輯》原創(chuàng)文章dybesmc
