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福特FUSION的盲點(diǎn)監(jiān)視器

我最近因?yàn)橐�去華盛頓特區(qū)的中國(guó)駐美大使館辦理簽證而有一次租車(chē)經(jīng)歷，車(chē)型是2018年款福特FUSION混合動(dòng)力車(chē)。當(dāng)我在高速上行駛時(shí)，注意到左右兩側(cè)的后視鏡有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)黃色的圓點(diǎn)。剛開(kāi)始還不知道這是干什么的，行駛一段距離后才意識(shí)到這是用于兩側(cè)車(chē)道的車(chē)輛進(jìn)入盲區(qū)的監(jiān)測(cè)提醒。當(dāng)我在休息區(qū)休整好準(zhǔn)備再次上路，倒車(chē)時(shí)聽(tīng)到聲音告警，儀表盤(pán)上顯示后面有車(chē)輛從左側(cè)行駛過(guò)來(lái)，提醒我停止倒車(chē)。回來(lái)后，我網(wǎng)上搜索一下才知道，原來(lái)這是福特車(chē)的盲點(diǎn)信息系統(tǒng)(BLIS)。

這種盲點(diǎn)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(dá)等中高端車(chē)型中都有配置。一個(gè)叫George Platzer的人于1995年在提交給汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)的一篇論文中首次提出一種解決盲點(diǎn)問(wèn)題的方法。如果以特定的方式調(diào)整車(chē)輛兩邊的后視鏡，盲點(diǎn)是可以消除的。但他的方法并沒(méi)有受到重視，他后來(lái)申請(qǐng)專(zhuān)利并賣(mài)給了福特公司，開(kāi)發(fā)出盲點(diǎn)信息系統(tǒng)（BLIS），并陸續(xù)在其福特、林肯和沃爾沃等品牌車(chē)型中裝配這種功能。

配備有盲點(diǎn)監(jiān)視器功能的車(chē)輛一般在兩側(cè)的后視鏡下面或車(chē)尾兩側(cè)安裝有雷達(dá)感應(yīng)器，當(dāng)側(cè)邊車(chē)道的車(chē)輛進(jìn)入盲區(qū)時(shí)，相應(yīng)的后視鏡出現(xiàn)醒目的亮點(diǎn)以提醒司機(jī)有車(chē)輛進(jìn)入盲區(qū)，當(dāng)車(chē)輛快速超過(guò)后亮點(diǎn)自動(dòng)消失。除了監(jiān)測(cè)兩側(cè)盲區(qū)車(chē)輛外，在倒車(chē)時(shí)從車(chē)道兩側(cè)駛來(lái)的車(chē)輛或行人也可以檢測(cè)到，會(huì)發(fā)出聲音告警，并在儀表盤(pán)上顯示后面有車(chē)輛或行人。

ADAS成為汽車(chē)半導(dǎo)體增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力

高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）是一種協(xié)助車(chē)輛駕駛?cè)藛T在行駛或停車(chē)時(shí)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(jī)交互界面來(lái)提高人員、車(chē)輛和道路安全。ADAS依賴(lài)多種數(shù)據(jù)來(lái)源的輸入而進(jìn)行計(jì)算處理并做出相應(yīng)的決策和動(dòng)作，包括汽車(chē)成像、激光雷達(dá)(LiDAR)、汽車(chē)?yán)走_(dá)、圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)，以及車(chē)載網(wǎng)絡(luò)等。

常見(jiàn)的ADAS功能包括：自適應(yīng)巡航控制（ACC）、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、自動(dòng)泊車(chē)、自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車(chē)夜視、盲點(diǎn)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(cè)、車(chē)道偏離告警系統(tǒng)（LDW）、胎壓監(jiān)控、交通信號(hào)識(shí)別等。隨著5G和車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，車(chē)輛與車(chē)輛之間的交互信息（V2V和V2X）也將成為ADAS的一個(gè)主要數(shù)據(jù)輸入源。

雖然今年全球汽車(chē)市場(chǎng)不景氣，美國(guó)和中國(guó)市場(chǎng)都出現(xiàn)不同程度的下滑，但ADAS卻以?xún)晌粩?shù)的速度增長(zhǎng)。從全球最大的汽車(chē)半導(dǎo)體供應(yīng)商N(yùn)XP的季度財(cái)報(bào)也可以看出這一趨勢(shì)。NXP今年前兩個(gè)季度的傳統(tǒng)汽車(chē)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(zhǎng)。自2015年以來(lái)，NXP的ADAS業(yè)務(wù)年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到50%，現(xiàn)已占據(jù)整個(gè)營(yíng)收的10%。預(yù)計(jì)到2021及以后幾年仍會(huì)以超過(guò)20%的速度增長(zhǎng)。

電池管理系統(tǒng)（BMS）是汽車(chē)電子化的新動(dòng)力

2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主之一是97歲高齡的John Goodenough教授，他被尊稱(chēng)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(jī)到各種電池供電的便攜式設(shè)備，極大地方便了人類(lèi)的生活。鋰電池不但普遍用于電子產(chǎn)品，越來(lái)越流行的電動(dòng)車(chē)（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(diǎn)，數(shù)百個(gè)鋰電單元組合成電池組，可以達(dá)到300V電壓和300A大電流，以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)長(zhǎng)距離行駛。但是，鋰電池組的充電和放電都需要嚴(yán)格監(jiān)控，不能過(guò)充電但也不能欠放電。出于安全和效率考慮，每個(gè)電池單元的電壓和電流都需要監(jiān)控。因此需要專(zhuān)門(mén)的電池管理系統(tǒng)（BMS）來(lái)監(jiān)測(cè)電池組在充電、放電和車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中的動(dòng)態(tài)監(jiān)控管理。

從硬件結(jié)構(gòu)來(lái)看，BMS有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即集中式BMS、分布式BMS和模塊化BMS。無(wú)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。

電池管理系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)如下主要狀態(tài)指標(biāo)：

1. 放電控制：電池單元的低壓不能低于某個(gè)額定值(比如3V)，BMS要確保整個(gè)電池組的每個(gè)電池單元放電都不能低于3V。
2. 充電控制：充電過(guò)程也需要監(jiān)控，因?yàn)椴贿m當(dāng)?shù)某潆娍赡軙?huì)損壞電池單元或降低使用壽命。

鋰電池采用二階充電機(jī)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(shí)，進(jìn)入二階恒壓（CV）恒壓，這時(shí)就需要為電池提供恒定的電壓，而電流則比較小。整個(gè)充電過(guò)程中，BMS要確保電池不會(huì)超過(guò)限定電壓和電流。
其它監(jiān)測(cè)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(chē)半導(dǎo)體市場(chǎng)的很小一部分，但其增長(zhǎng)速度驚人，而且潛力巨大。全球汽車(chē)制造商都在開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)更多型號(hào)的電動(dòng)汽車(chē)，未來(lái)幾年對(duì)BMS器件的需求將呈現(xiàn)出爆炸式增長(zhǎng)（因?yàn)楸ＷC電動(dòng)車(chē)輛不要因?yàn)殡姵毓收隙�發(fā)生爆炸是政府機(jī)構(gòu)、汽車(chē)廠商和消費(fèi)者都關(guān)心的安全問(wèn)題）。據(jù)NXP財(cái)報(bào)透露，雖然BMS業(yè)務(wù)只有5000萬(wàn)美元規(guī)模，但到2021年有望達(dá)到數(shù)億美元。這一細(xì)分市場(chǎng)還剛剛開(kāi)始火熱起來(lái)，相信隨著電動(dòng)車(chē)的普及，BMS將成為汽車(chē)半導(dǎo)體供應(yīng)商新的增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力。