車輪下的革命:如何讓汽車更智能、更安全?
- 2024-05-16
- 市場活動
智能汽車的問世,為汽車裝上了“大腦”,然而,僅有大腦還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,要想讓汽車智能化地運作,而且更加敏感地感受到自己的行駛狀況與周邊環(huán)境,更加聰明地與“主人”溝通,它還需要“眼睛”與“耳朵”。
當(dāng)英偉達(dá)、高通這些企業(yè)致力于為硬件打造聰慧大腦的時候,也有芯片廠商關(guān)注到,另一個“汽車傳感芯片”這個賽道。這其中,“無線傳感芯片”的問世更是幫助智能車變得更輕便、更敏感。畢竟,一輛傳統(tǒng)汽車上裝有100個傳感器,線束的長度可達(dá)到五公里,是僅次于發(fā)動機和底盤的重量級配置。而普遍行業(yè)內(nèi)的認(rèn)知是,未來一輛汽車上面可能會有超過5000塊芯片。一旦汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計更加集中式,操作系統(tǒng)趨向于智能手機化,那么身先士卒地,便是實現(xiàn)芯片與傳感器的無線化。
好在,在今天,這已經(jīng)不是夢想。
當(dāng)無線傳感芯片碰上智能汽車
“電動車自燃”是車廠最不愿聽到的消息之一,也是影響很多車主購買電動車意愿的原因之一。為了防止其出現(xiàn),GB38031《電動汽車用動力蓄電池安全要求》規(guī)定,電動車必須在電池包發(fā)生熱失控前5分鐘發(fā)出預(yù)警信息。目前預(yù)警的方法和必要有效手段包括采集電芯的電壓,溫度,電池包的氣體壓力,濃度等信息做組合分析。
以此看來,電池需要被安裝上“眼睛”與“耳朵”。與此相應(yīng)的是無線BMS傳感芯片的出現(xiàn)。以往的電池被通過“菊花鏈”方式串聯(lián)起來,但是一旦某處連接出現(xiàn)問題,整個系統(tǒng)都有癱瘓風(fēng)險,而且難以修復(fù);況且電線的存在也使得電池組的擺放分布十分受限,難以增加更多傳感器,裝配也更加復(fù)雜。
而無線BMS傳感芯片能夠在保證電池安全的同時,讓車廠更容易添加和刪除網(wǎng)絡(luò)中的新節(jié)點,增加了監(jiān)測溫度、電流的傳感器,幫助每輛汽車減少10m以上的導(dǎo)線以及1kg的連接器,讓結(jié)構(gòu)件的獨立性更強。
另一個得益于無線傳感芯片的案例是汽車的TPMS(Tire pressure monitoring system,壓力監(jiān)測系統(tǒng))。當(dāng)汽車的輪胎漏氣或進(jìn)入低氣壓狀態(tài),車胎更容易變形,路況不好的時候,車身還會劇烈抖動。
對于車載無線傳感芯片行業(yè)的創(chuàng)業(yè)企業(yè)琻捷電子來說,車載TPMS芯片是其創(chuàng)業(yè)之后致力于研發(fā)的第一款產(chǎn)品,它可以在汽車行駛過程中對輪胎氣壓進(jìn)行實時自動監(jiān)測,并對輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報警,以確保行車安全。它所使用的藍(lán)牙TPMS取代了傳統(tǒng)的433MHz頻段,集成了BLE 5.0的協(xié)議功能,首先的優(yōu)勢便是不再需要傳統(tǒng)的433MHz接收機而簡化了硬件成本。琻捷不僅是國內(nèi)唯一一家實現(xiàn)TPMS芯片前裝量產(chǎn)的公司,而且在藍(lán)牙胎壓芯片的研發(fā)上走在國際前沿,琻捷是全球第一家實現(xiàn)藍(lán)牙胎壓芯片單芯片解決方案的設(shè)計公司。如此一來胎壓系統(tǒng)不再需要額外的激活與匹配工作,藍(lán)牙跳頻系統(tǒng)的具備高精度壓力傳感與高穩(wěn)定性、超低功耗的特點,也讓傳輸減少了同頻干擾。
實際上,無線傳感芯片還能讓汽車上本沒有“眼睛”與“耳朵”的功能變得敏感起來。例如,傳統(tǒng)汽車的車載空調(diào)基本沒有壓力傳感器,隨著智能汽車與新能源汽車對車載空調(diào)的智能化逐漸有了需求,只要搭載上USI通用傳感芯片,空調(diào)就可以提高能耗效率,把更多的電量用來續(xù)航而非制熱或者制冷上。同樣的道理,USI通用傳感芯片也可以讓進(jìn)入光線明顯道路的汽車自動關(guān)閉車燈,在突然下雨的天氣自動開啟雨刷器。
除了更為確保汽車安全的“雪中送炭”功能之外,無線傳感芯片也能“錦上添花”地使智能車變得更加聰慧與誘人。
在特斯拉推出基于藍(lán)牙開發(fā)的“數(shù)字鑰匙”,即通過手機而非鑰匙來打開車門之后,很多智能汽車紛紛跟隨?,n捷所推出的基于BLE協(xié)議的數(shù)字鑰匙就能讓用戶擺脫傳統(tǒng)的車鑰匙。還有新的倒車?yán)走_(dá)功能,由于搭載了超聲波芯片,激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等融合起來,駕駛員可以站在車外 5 米使用手機控制泊車。
實際上,琻捷擁有包括上述功能的六個產(chǎn)品線:電池包傳感監(jiān)測芯片(含無線BMS)、TPMS 芯片、USI通用傳感芯片、車載藍(lán)牙芯片、無線傳感控制芯片與車載電源管理芯片。除了一些芯片已經(jīng)開始前裝之外,從2015年創(chuàng)業(yè)至今,經(jīng)過多次迭代,特斯拉、比亞迪等品牌的智能汽車也逐漸配置了琻捷的芯片。琻捷是第一家實現(xiàn)車規(guī)級電池包傳感監(jiān)測芯片(含無線BMS)和TPMS芯片量產(chǎn)出貨的國產(chǎn)芯片供應(yīng)商,由于電池包傳感監(jiān)測芯片已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn),市場接受程度較高,而獲得了高增速的營收。
幸運的藍(lán)海
琻捷電子創(chuàng)始人李夢雄很早便看到了無線傳感芯片與智能汽車結(jié)合的前景。在前東家傳感器廠商Sensata工作時,他所負(fù)責(zé)的部門負(fù)責(zé)汽車傳感芯片的設(shè)計。盡管在10年前,很多人眼中“智能汽車”仍可望而不可及,但它的潛在顛覆性使得李夢雄躬身入局,決定創(chuàng)辦一家“基于PMF(Product Marketing Fit)”而生的企業(yè)。他認(rèn)為,他與團隊既要能夠跳出來看到整個市場的機會和大趨勢,又要能夠跳進(jìn)去找到具體的實現(xiàn)路徑和連接點。
如今無線傳感芯片行業(yè)的許多玩家都是BLE協(xié)議的堅定支持者。實際上,不同種類的車載無線傳感芯片可以公用相似的底層架構(gòu),就像一棟房屋,無論是居住樓,商場或是博物館,本質(zhì)上都是由磚墻砌成一樣。
車規(guī)級BLE在汽車上的應(yīng)用
無線傳感的三個環(huán)節(jié)為信號的感知,處理與傳輸。信號在被感知之后,模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)化器上成為數(shù)字信號,被芯片內(nèi)嵌的MCU(Micro computer unit)統(tǒng)一處理,再通過彼此能夠識別的協(xié)議而進(jìn)行傳輸,而行業(yè)最新采用的便是BLE協(xié)議。BLE所代表的高精度壓力傳感、高穩(wěn)定性與超低功耗足以支持很多細(xì)分芯片的開發(fā),例如琻捷的數(shù)字鑰匙與TPMS 芯片(胎壓監(jiān)測)都利用BLE來實現(xiàn)。
如果將一款芯片的設(shè)計比作搭樂高,可以將技術(shù)模塊組合起來并節(jié)省成本,那么以往一款車載芯片在3-5年時間才能問世的情況即將被改善。而由于琻捷此前的積累較多,2020年之后,有些芯片產(chǎn)品已經(jīng)可以在兩年之內(nèi)開發(fā)完成。
但無線傳感芯片與智能汽車的結(jié)合,何以獲得如此關(guān)注呢?2019年上海車展上,華為輪值CEO徐直軍提到,如果錯過了智能汽車的十年,就相當(dāng)于錯過了一個時代。這句話精準(zhǔn)概括了李夢雄對這個市場的極度看好。他認(rèn)為,在整車保有量中,智能汽車的滲透率一定會越來越高。此外,人工智能、新能源、電氣化,這些象征著未來趨勢的關(guān)鍵詞恰恰匯集到了智能汽車的概念中。
業(yè)內(nèi)專家曾提到,傳統(tǒng)的燃油車有將近2000塊芯片,新能源車的芯片將超過3000塊,很可能達(dá)到驚人的5000塊,且其中的傳感芯片有望超過25%,而且國產(chǎn)化率目前極低,因此市場將大幅度突破。這似乎預(yù)示了車載芯片廠商的前景。
盡管市場前景不錯,對創(chuàng)業(yè)者來說,時間成本仍然是需要跨越的。
一款芯片從被定義,根據(jù)用戶需求進(jìn)行設(shè)計,到芯片驗證,量產(chǎn)前的測試,再到客戶導(dǎo)入、量產(chǎn)交付,再加上整個生命周期的追蹤反饋,種種流程所涉及的周期很長,堪比需要多次臨床測試的新藥研發(fā)行業(yè)。另一個與新藥相似的特點是,車載芯片同樣涉及到人們的生命安全,它的可靠性往往優(yōu)先于它的性能,所有驗證都要形成閉環(huán),一旦被確認(rèn)足夠穩(wěn)定與安全,最終才有機會大批量生產(chǎn)。
創(chuàng)業(yè)者們爭分奪秒,希望將科技創(chuàng)業(yè)向量產(chǎn)推進(jìn)一步,再推進(jìn)一步。好在,造車新勢力的升騰,更加完備的產(chǎn)業(yè)鏈與行業(yè)環(huán)境,將汽車像“玩具”那樣創(chuàng)造的十足想象力,使得無線傳感芯片玩家們更快地“卷”了起來,也更快地獲得了行業(yè)的認(rèn)可。
智能汽車產(chǎn)業(yè)的Tier 1(一級供應(yīng)商)與OE(整車廠商本身)都明確了自己對無線傳感芯片的需求。如今看來,汽車行業(yè)從傳統(tǒng)的封閉系統(tǒng)和分銷體系轉(zhuǎn)變?yōu)槌浞指偁幍氖袌?,無線傳感芯片廠商的直接與間接上下游伙伴也將變得更加多元化。
同時,這些企業(yè)還乘上了另一陣東風(fēng)——全球芯片短缺。2018年開始,新能源汽車潮開始爆發(fā),由于在中國為主的新興市場發(fā)展極快,直接導(dǎo)致了兩年后的芯片短缺。同時,半導(dǎo)體行業(yè)本身也有著5-8年的行業(yè)存儲量周期,這使得2021年的芯片短缺尤其嚴(yán)重。
以2015年入局的琻捷為例,由于身份是創(chuàng)業(yè)公司,產(chǎn)品的導(dǎo)入花了比大廠更長的時間,不少廠商都猶豫于是否花費人力成本、工程能力去將它導(dǎo)入到自己的系統(tǒng)中。但由于無線傳感芯片市場的玩家不多,這個細(xì)分的芯片市場反而沒有面臨較大的芯片短缺問題。行業(yè)之中的另外幾家大廠擁有不錯的儲備量,反而使得行業(yè)對這個細(xì)分產(chǎn)品的接受程度逐漸上升,并越發(fā)被車廠所重視。再加上近幾年有大廠自認(rèn)為在細(xì)分芯片的產(chǎn)品布局上已經(jīng)落后于創(chuàng)業(yè)公司,選擇性地退出這個賽道,這對于希望憑借技術(shù)優(yōu)勢后來居上的創(chuàng)業(yè)者來說,并非不是一個利好消息。
對于車載無線傳感芯片廠商來說,四輪車是“車”,兩輪車也是“車”,兩輪電動車也有望被新技術(shù)改造。在它們看來,兩輪車同樣需要增設(shè)“眼睛”與“耳朵”來保護(hù)司機的安全。以電源管理為例,兩輪電動車的電壓范圍會隨電瓶轉(zhuǎn)換而改變,此時,電源管理芯片就能提供更智能的解決方案。
隨著一些行業(yè)玩家逐漸拿到融資,它們也將繼續(xù)投入研發(fā)。琻捷創(chuàng)始人李夢雄就希望將資金用在以無線BMS解決方案為主的研發(fā)升級上,他希望再進(jìn)一步,推出單一芯片的解決方案。
可以預(yù)想,在幫助產(chǎn)品變得更加安全可靠,從而切實得到好處之后,智能汽車所搭載的芯片也將更新?lián)Q代,更多無線傳感芯片將投入量產(chǎn)。