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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。當我在高速上行駛時，注意到左右兩側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車道的車輛進入盲區(qū)的監(jiān)測提醒。當我在休息區(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行駛過來，提醒我停止倒車�；貋砗�，我網(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)。

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。

配備有盲點監(jiān)視器功能的車輛一般在兩側的后視鏡下面或車尾兩側安裝有雷達感應器，當側邊車道的車輛進入盲區(qū)時，相應的后視鏡出現(xiàn)醒目的亮點以提醒司機有車輛進入盲區(qū)，當車輛快速超過后亮點自動消失。除了監(jiān)測兩側盲區(qū)車輛外，在倒車時從車道兩側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。

ADAS成為汽車半導體增長驅(qū)動力

高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）是一種協(xié)助車輛駕駛人員在行駛或停車時預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)絡等。

常見的ADAS功能包括：自適應巡航控制（ACC）、防抱死制動系統(tǒng)（ABS）、自動泊車、自動導航系統(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。

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體供應商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)汽車半導體業(yè)務相比去年下降明顯，但ADAS和電池管理系統(tǒng)（BMS）業(yè)務卻在快速增長。自2015年以來，NXP的ADAS業(yè)務年復合增長率達到50%，現(xiàn)已占據(jù)整個營收的10%。預計到2021及以后幾年仍會以超過20%的速度增長。

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。

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。

從硬件結構來看，BMS有三種拓撲結構，即集中式BMS、分布式BMS和模塊化BMS。無論哪種結構，其基本原理和功能都是一樣的，如下圖所示。

電池管理系統(tǒng)可以監(jiān)測如下主要狀態(tài)指標：

1. 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。
2. 充電控制：充電過程也需要監(jiān)控，因為不適當?shù)某潆娍赡軙�損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。
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。

BMS器件目前還只是汽車半導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、汽車廠商和消費者都關心的安全問題）。據(jù)NXP財報透露，雖然BMS業(yè)務只有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將成為汽車半導體供應商新的增長驅(qū)動力。