盘点ADI在汽车电子领域的黑科技
“在汽车行业，每个人都意识到半导体和软件是新的汽车技术引擎，目前从燃油车转向电动汽车的趋势对我们而言非常好。因为我们在燃油车关键的动力系统方面的业务份额较小，而在电动汽车市场则恰恰相反。”ADI CEO Vincent Roche在2022年一次电话会议中表示。
他提到了ADI汽车电子领域的三项核心技术及高速增长的业务，包括电池管理（BMS）、音频处理和音频链接以及数据和视频连接。
日前在慕尼黑上海电子展上，ADI亚太区汽车业务市场总监陈晟和ADI中国汽车电子事业部技术市场总监沈飞，详细介绍了ADI在这三大领域的新技术，以及中国事业部所做的贡献。
ADI亚太区汽车业务市场总监陈晟
ADI中国汽车电子事业部技术市场总监沈飞
电池管理业务如何从小变大
电动车辆 40% 的价格取决于电池，而电池管理系统又是决定电池健康及安全的关键，负责监视和管理多节电池串的充电状态和健康状态。对于电动汽车的高压电池组，准确监控每个电池单元和整个电池组参数，是确保电动汽车的行驶里程和安全可靠的关键。
凌力尔特是业界最先推出电池管理技术以及无线电池管理技术的公司，2008年公司开发了一款集成式高压电池堆栈监控器，此后又推出了业界首款无线电池管理系统。ADI于2017年收购凌力尔特，此后又于2020年收购美信，通过整合几家公司的BMS系统，目前ADI已经推出了第七代BMS产品。
在收购凌力尔特之时，ADI BMS业务每年业务额约5000万美元，伴随着新能源汽车的发展，预计未来几年将达到10亿美元。
根据2022年投资者日所公布的数据，ADI已经累计为千万辆电动汽车提供BMS系统，全球20大电动汽车OEM中有16家是ADI的客户。
陈晟还特别提到了无线BMS技术，相较于有线传输，无线技术具有节约电缆、提高可扩展性并且简化装配等特点。
并且，无线BMS的可靠性也得到了广泛验证，目前通用的模块化电池平台奥特能已经率先采用了ADI的无线电池管理系统。通用汽车全球电气化和电池系统执行董事Kent Helfrich在2020年9月的新闻公告中曾表示：“可扩展性和降低复杂性是我们Ultium电池的主题——无线管理系统是这种惊人灵活性的关键推动力”。
ADI无线电池管理系统
而从无线BMS，ADI还衍生出了电池“梯次利用”的相关技术。陈晟介绍道，随着越来越多的电动汽车进入报废阶段，电池的回收利用将是一个重要话题。每个电池包中可以有一个ID芯片，结合无线电池管理系统，可以更方便的追踪电池全生命周期内的健康数据。目前，ADI也正在开发基于云的电池健康度算法，从而为客户提供完整的解决方案。
如图所示，ADI的目标是实现电池全生命周期的监控，包括生产制造、电动车动力电池应用以及储能应用，确保信息准确并可追溯，从而更有效的管理电池。
此外，谈到BMS技术还不得不提到ADI中国事业部所开发的ADBMS1818，这是一款由ADI中国事业部针对中国客户特定需求所开发的，在储能行业收获了良好反响。谈及原因，陈晟解释道，首先产品秉承了ADI的技术能力、成熟的设计以及质量管控体系；其次，ADI完成了全面本土化的动作，包括芯片定义、开发、生产和测试都放在了中国。
除了BMS，ADI在汽车电源上也有广泛布局，包括通用产品，也包括针对各类SoC的PMIC，满足功能安全要求。陈晟特别强调，电源是系统性能中一个关键部分，如果选择不好，会严重影响系统性能。
音频处理和链接提升用户体验
沉浸式车内音频体验是影响消费者购买选择的主要差异化因素之一，汽车音频不止有音响，随着语音助手为代表的人工智能在智能驾驶汽车中广泛应用，车内音频变得越来越重要。
作为信息娱乐音响领域的佼佼者，ADI专注于优质的音频、语音和声学解决方案，提供广泛且可扩展的音频处理器、A2B总线产品、振动传感器和电源管理产品组合。高性能音频数字信号处理器（包括SHARC和SigmaDSP）和音频连接解决方案提供先进的应用，包括3D环绕声、音频分区、声音合成、ANC/RNC、超宽带AEC/NR、麦克风波束成形、车载通信等。另外SigmaStudio工具为音频配置、算法开发和音频调谐提供基于GUI的系统。
ADI在汽车音频领域具有显著的领先地位，一个例子是A2B，这是ADI开发的高带宽双向数字音频总线，支持数十米传输距离，使用非屏蔽双绞线即可实现音频数据、控制信号、时钟以及电源的传输。具有灵活可扩展、低成本、高质量传输、低延迟以及降低线束等诸多优势。
在音频领域，ADI中国事业部开发出了一套行人警示及主动声浪（AVAS/ESE）软件，传统燃油车由于发动机工作，会有声音出来，因此可对行人或其他交通参与者带来提示，然而电动汽车没有发动机，因此在低速行驶时几乎不会发出任何声音，即使高速行驶也只有胎噪，因此行人警示声音合成技术是一套用于道路安全的必备要素，可以模仿各类汽车噪音。而主动声浪则是一套电动汽车的个性化体验，可以给驾驶者传统燃油车的发动机轰鸣体验。针对声音合成，ADI推出了包括Blackfin以及SigmaDSP等多种硬件方案，需要用户利用SigmaStudio进行软件开发，而中国团队推出的交钥匙软件方案，可以让车厂根据自身需求，快速调教出想要的声音体验。尤其是声音等主观体验，必须在实际路试中反复迭代实验，这就更需要简单的调教工具。据悉，利用ADI中国事业部的声音合成软件，整个系统调试只需要不到一个月。
值得一提的是，这项技术不止在中国得到应用，而是推广到了ADI全球的汽车音频客户中。
数据和视频连接满足E/E新架构
在智能化、网联化的浪潮下，汽车的电子电气架构正在快速演进，从分布式向功能域架构(Domain )甚至是区域架构(Zone)转变，在这过程中，数据的传输将是一个重要话题。ADI提供了包括吉比特多媒体串行链路GMSL以及10BASE-T1S E2B（以太网-边缘总线）技术，从而解决传感器或其他设备与ECU的数据或电力传输难题。
汽车中摄像头和显示屏的数量增长特别快，同时像素也越来越高，意味着数据交互越来越多。ADI的GMSL技术可以通过单根同轴电缆或屏蔽双绞线(STP)线缆来桥接ADAS传感器所需的一切，这其中包括视频、供电、摄像头和显示屏控制与同步、触控、触觉反馈、时钟、音频、软件更新以及状态报告。GMSL能够通过单根线缆来桥接和传输一切，因此降低了布线要求，减少了影音系统的重量、能耗和成本。
据介绍，自2004年以来，部署GMSL的汽车总计行驶了超过20万亿公里，即超过2光年，改善了道路安全、用户界面和车内娱乐体验。
目前第三代GMSL技术已经实现了12 Gbps传输速率，沈飞表示，ADI还在持续投资这一领域，最终“逼近铜介质的传输极限。”
关于数据传输，另外一个值得关注的则是车载以太网的发展。沈飞表示目前整车以太网的发展趋势良好，但最后一两米的以太网化还存在诸多难题。在现有汽车架构中，边缘节点连接由非以太网传统网络提供。当系统过渡到基于以太网连接和集中处理的分区架构时，为了保持传统的网络边缘连接，需要使用网关从以太网桥接到这些传统网络。但是，桥接增加了复杂性、延迟且不够灵活，使系统难以扩展和重复使用。
10BASE-T1S E2B可为边缘节点赋能以太网功能，从而消除桥接需求，提供完全优化的以太网架构。
10BASE-T1S规范是IEEE 802.3cg标准的一部分，于2020年2月发布。10BASE-T1S与其他汽车以太网技术不同的一个独特之处：它支持多点拓扑结构，所有节点都通过同一对非屏蔽双绞线连接。这种总线配置提供一个优化的BOM，只需在每个节点上部署一个以太网PHY，无需采用与其他以太网技术关联的切换或星型拓扑。另外，由于它是交流耦合系统，所以也支持10BASE-T1S网络供电。这样可进一步节省电缆，减小连接器的大小，并提高可靠性。
ADI用于10BASE-T1S的E2B低复杂度以太网实施方案，无需在边缘节点中采用MCU，可简化设计过程。
E2B节点是基于硬件的10BASE-T1S以太网边缘节点，经过高度优化，具有一定的灵活性，非常适合与边缘传感器和执行器的以太网连接。同时，E2B可以无缝安装在更大的整体以太网架构中，允许与其他10BASE-T1S兼容产品在同一总线上使用。
ADI展示E2B相关技术
利用创新帮助客户降低成本
面对如今电动汽车行业的成本焦虑，陈晟表示ADI一方面希望通过产品定义、设计以及规模化生产来帮助客户降低成本，另外则是坚持以价值为导向，无论是对客户还是ADI本身，都要做到差异化，在共性中寻找个性，从而帮助客户解决切实的痛点。比如A2B，并不是完全按照标准化的电子电气架构演进路线所开发的产品。
沈飞也表示，ADI的很多技术，可能客户在刚接触时不太能接受，因为理念太超前了，但几年后，客户可以深刻体验到这些技术对于系统功能及成本的优化。实际上，ADI的这些技术创新，除了有效提升体验之外，无疑都在关注降低系统总拥有成本。
同时，沈飞还强调，ADI正在通过整体解决方案式的服务，为客户提供更高层次的价值。比如上述所介绍的电池管理或声音合成的相关软件，这也一定程度上降低了客户的开发成本。
“随着电动汽车向智能化、电动化发展，行业正在经历从量变到质变的过程，对价值的需求会更明显，这也是ADI能在汽车行业取得长足发展的重要基石。”陈晟总结道。
