航空運(yùn)輸中有一個(gè)“油耗油”的概念，是指飛機(jī)加油過多時(shí)，因油重增加使油耗增加的一種現(xiàn)象。一般來說，飛機(jī)重量大飛行的阻力就大，需要發(fā)動(dòng)機(jī)使用的推力大，耗油就多。有數(shù)據(jù)指出以波音747飛行時(shí)間超過9小時(shí)為例，每多加3噸燃油飛行中至少多耗1噸油。其實(shí)這個(gè)概念對(duì)于所有交通工具來說都具有參考性，這個(gè)概念也被引用到其他交通工具中，指油箱里的油料自重對(duì)運(yùn)輸工具(主要指汽車)產(chǎn)生的負(fù)載而導(dǎo)致的油料消耗。

因?yàn)槠囎陨碇亓吭黾?，是?dǎo)致油耗增高的一個(gè)“內(nèi)卷”關(guān)鍵，在倡導(dǎo)節(jié)能減排、零碳趨勢(shì)下的今天，如何在確保安全性與功能性完備的情況下，降低油耗/耗電量是汽車功能設(shè)計(jì)的一個(gè)要點(diǎn)。隨著汽車電氣化、智能化趨勢(shì)加劇，電子系統(tǒng)的減負(fù)也是考量因素之一，高性能半導(dǎo)體技術(shù)提供商ADI就在這個(gè)方面有多個(gè)維度的“建樹”，特別是在汽車音頻、視頻連接總線的創(chuàng)新和電動(dòng)汽車電池BMS系統(tǒng)無線化創(chuàng)新下做出了卓有成效的探索，并在數(shù)年間實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模量產(chǎn)。

減負(fù)

音頻線束

ADI推出的汽車音頻總線A2B作為一種高帶寬雙向數(shù)字總線，最初用于解決汽車應(yīng)用中的音頻分配挑戰(zhàn)。因?yàn)楝F(xiàn)有的汽車音頻網(wǎng)絡(luò)一般使用多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模擬連接，A2B技術(shù)可以解決許多與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模擬連接相關(guān)的挑戰(zhàn)，包括電纜重量、電纜成本、布線難題，以及多個(gè)連接的可靠性。它有助于通過非屏蔽雙絞(UTP)線和連接器基礎(chǔ)設(shè)施，在整個(gè)分配式多節(jié)點(diǎn)音頻系統(tǒng)中傳輸完全同步的音頻數(shù)據(jù)(I2S/TDM/PDM)和控制數(shù)據(jù)(I2C)。該技術(shù)在上行和下行總線上支持多達(dá)32個(gè)音頻通道，提供50 Mbps總帶寬。A2B技術(shù)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、菊花鏈和分支網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

A2B技術(shù)是減輕車重的一種方法，上圖左側(cè)顯示的例子是車輛中的傳統(tǒng)線束，布置非常復(fù)雜，使用大量的銅材料和大量的連接器。右側(cè)顯示的是A2B例子，用單對(duì)非屏蔽雙絞線電纜就能替換上方圖中顯示的線束。從生產(chǎn)角度看，這要容易得多，連接器更便宜且更小，但最重要的是，從線束中減除的銅材料量相當(dāng)大。在ADI與沃爾沃的合作新聞中，有提到ADI的解決方案使音頻系統(tǒng)能夠連接到低延時(shí)總線架構(gòu)中，不僅能保證音頻的高保真度，還可在車內(nèi)減輕多達(dá)50公斤的線纜和絕緣裝置。

近年來，由于A2B可以保證延時(shí)最多2個(gè)時(shí)鐘周期，為ANC/RNC這樣的延時(shí)敏感型應(yīng)用提供時(shí)間確定性，正是在50Mbps下的兩個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)延，為汽車道路或發(fā)動(dòng)機(jī)噪音到達(dá)乘客只需要大約 0.009 秒的聲音傳播條件下的噪聲消除創(chuàng)造了非常必要條件，近年來在大量的汽車路噪消噪中得到應(yīng)用。汽車主動(dòng)消噪技術(shù)的應(yīng)用為汽車創(chuàng)造一個(gè)非常舒適和安靜的內(nèi)部環(huán)境，避免使用消音材料降低燃油效率。另外，創(chuàng)造這種安靜的環(huán)境并控制其中的一些噪聲源，從而減弱車架中的振動(dòng)，還能進(jìn)一步延長(zhǎng)汽車使用壽命。

事實(shí)上，車輛中消音材料多達(dá)80磅并不少見，算一下就會(huì)知道這種材料會(huì)使車輛的續(xù)航里程減少大約2.5%。換言之，如果我們能用電子解決方案代替這種消音材料，從而減除80磅的材料，那么電動(dòng)汽車的續(xù)航里程或內(nèi)燃機(jī)的燃油效率將提高百分之二點(diǎn)五，這是相當(dāng)大的改善。許多汽車制造商花費(fèi)成百上千萬美元來試圖將燃油效率提高百分之幾，減除消音材料從而減重80磅，是達(dá)到目的方法之一。

減負(fù)

視頻總線

現(xiàn)代汽車在自動(dòng)化和智能化趨勢(shì)下，各種傳感器與信息娛樂系統(tǒng)配置越來越豐富，例如33 英寸、分辨率高達(dá)9K的 LED 超大連屏，部署中控、副駕雙15.7英寸3K OLED雙聯(lián)屏以及后排頂部大尺寸吸頂屏，6顆800萬像素?cái)z像頭和5顆200萬像素?cái)z像頭以及1個(gè)毫米波雷達(dá)+12個(gè)超聲波雷達(dá)+1個(gè)激光雷達(dá)等感知部件……幾年前是高配甚至不可想象的配置，在今天已經(jīng)成為很多新款車型標(biāo)配。

如何為如此眾多的系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸?傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊一般采用并行總線增加帶寬，將控制信息與視頻數(shù)據(jù)單獨(dú)編碼進(jìn)行獨(dú)立傳輸，完成后再進(jìn)行相應(yīng)的解碼。此種方式會(huì)導(dǎo)致線束越來越多，成本與線束重量也隨之增加，同時(shí)還會(huì)有EMI的風(fēng)險(xiǎn)。

相較并行總線，SerDes(Serializer/Deserializer，串行器/解串器)是當(dāng)前主流的時(shí)分多路復(fù)用、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串行通信技術(shù)，不存在信號(hào)線間的干擾，而且也沒有同一時(shí)序要求，只需提高頻率就能進(jìn)行更高數(shù)據(jù)流傳輸，能有效滿足車載高帶寬數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸需求。ADI GMSL(千兆多媒體串行鏈路)技術(shù)作為SerDes的一種，串行器與解串器芯片的互操作性允許鏈路兩側(cè)使用不同接口，廣泛適用于車內(nèi)UHD視頻、音頻、控制信息、組合傳感器等數(shù)據(jù)的高速傳輸。GMSL通信介質(zhì)支持長(zhǎng)達(dá)15m同軸電纜或10m-15m屏蔽雙絞線電纜，具有相當(dāng)大的配置靈活性和成本優(yōu)勢(shì)，同時(shí)滿足汽車行業(yè)最苛刻的電磁兼容要求。

此外，GMSL還可以通過電纜供電，既傳數(shù)據(jù)又供電，這樣可以省一條電源線和地線，對(duì)于成本、車自身重量來說，都是一個(gè)非常大的改進(jìn)。作為一種雙向的傳輸連接，GMSL也能進(jìn)行控制信號(hào)的傳輸和多路集成，例如顯示屏的觸摸檢測(cè)與信息處理等，由于一個(gè)GMSL串行器最多可驅(qū)動(dòng)四個(gè)解串器，因此理論上可同時(shí)傳輸四塊屏幕的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步降低電纜成本和重量。

減負(fù)

電池管理系統(tǒng)

很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)汽車有線電池包管理系統(tǒng)是理所當(dāng)然的選擇，直到幾年前陸續(xù)有企業(yè)做無線電池管理的思考和實(shí)踐。其中ADI是早期的實(shí)踐者，基于其SmartMesh嵌入式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，推出業(yè)界首款無線電池管理系統(tǒng)(wBMS)概念車，取代了電池組和電池管理系統(tǒng)之間的傳統(tǒng)有線連接，解決了由于汽車線束以及電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車中的連接線所引起并長(zhǎng)期存在的可靠性問題，并簡(jiǎn)化了BMS設(shè)計(jì)和制造。

2020年ADI與通用汽車的合作使得無線BMS產(chǎn)業(yè)率先在業(yè)界落地，ADI和通用汽車宣布共同將無線BMS技術(shù)用于通用汽車的Ultium電池平臺(tái)，目前基于該平臺(tái)的汽車已經(jīng)駛下產(chǎn)品線。ADI的無線BMS技術(shù)有助于將Ultium平臺(tái)擴(kuò)展到通用汽車的未來車型，包括不同子品牌和車型細(xì)分領(lǐng)域(從卡車到性能車等)。去年，無線BMS汽車應(yīng)用落地再傳好消息，ADI宣布英國(guó)知名品牌路特斯汽車計(jì)劃在其下一代電動(dòng)汽車架構(gòu)中采用ADI的無線電池管理系統(tǒng)。

ADI的無線BMS無線連接解決方案采用了SmartMesh嵌入式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)由高度可擴(kuò)展的自成形多躍點(diǎn)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格和網(wǎng)絡(luò)管理器構(gòu)成，這些節(jié)點(diǎn)稱為智能微塵，用于收集和中繼數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)管理器用于監(jiān)控和管理網(wǎng)絡(luò)性能和安全，并與主機(jī)應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)。

通用和路特斯都給出了選擇無線BMS的幾個(gè)理由：省去了傳統(tǒng)線束，可減少高達(dá)90%的線束和15%的電池組體積;提高了設(shè)計(jì)靈活性和可制造性，同時(shí)不會(huì)影響電池使用壽命內(nèi)的里程數(shù)和充電精度;通過提高車輛使用壽命期間的精度，無線BMS系統(tǒng)可最大化單個(gè)電芯的能量利用率;無線BMS簡(jiǎn)化了電池組的裝配與拆卸過程，確保能夠快速高效地移除并修復(fù)故障電池電芯。

當(dāng)然，作為里程焦慮依然存在的電動(dòng)汽車，無線BMS輕量化是最直觀的“收益”，減負(fù)的目標(biāo)很直接而顯著。而更深遠(yuǎn)的意義不僅于此，基于無線BMS還將有助于實(shí)現(xiàn)電池全生命端云結(jié)合的管理，讓云平臺(tái)算法針對(duì)各家電池生產(chǎn)廠商的電池特性進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的監(jiān)測(cè)、更及時(shí)響應(yīng)，以及覆蓋更多整車，針對(duì)整車廠實(shí)現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)服務(wù)，以及服務(wù)更多的梯次電池商業(yè)開發(fā)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)電池的全壽命周期管理，有助于二手車的合理流動(dòng)，以及電池梯次利用。

審核編輯：湯梓紅