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,僅有大腦還遠遠不夠,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境,更加聰明地與“主人”溝通,它還需要“眼睛”與“耳朵”。

當英偉達、高通這些企業致力于為硬件打造聰慧大腦的時候,也有芯片廠商關注到,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,一輛傳統汽車上裝有100個傳感器,線束的長度可達到五公里,是僅次于發動機和底盤的重量級配置。而普遍行業內的認知是,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設計更加集中式,操作系統趨向于智能手機化,那么身先士卒地,便是實現芯片與傳感器的無線化。
好在,在今天,這已經不是夢想。
當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,GB38031《電動汽車用動力蓄電池安全要求》規定,電動車必須在電池包發生熱失控前5分鐘發出預警信息。目前預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”。與此相應的是無線BMS傳感芯片的出現。以往的電池被通過“菊花鏈”方式串聯起來,但是一旦某處連接出現問題,整個系統都有癱瘓風險,而且難以修復;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絡中的新節點,增加了監測溫度、電流的傳感器,幫助每輛汽車減少10m以上的導線以及1kg的連接器,讓結構件的獨立性更強。
另一個得益于無線傳感芯片的案例是汽車的TPMS(Tire pressure monitoring system,壓力監測系統)。當汽車的輪胎漏氣或進入低氣壓狀態,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的創業企業琻捷電子來說,車載TPMS芯片是其創業之后致力于研發的第一款產品,它可以在汽車行駛過程中對輪胎氣壓進行實時自動監測,并對輪胎漏氣和低氣壓進行報警,以確保行車安全。它所使用的藍牙TPMS取代了傳統的433MHz頻段,集成了BLE 5.0的協議功能,首先的優勢便是不再需要傳統的433MHz接收機而簡化了硬件成本。琻捷不僅是國內唯一一家實現TPMS芯片前裝量產的公司,而且在藍牙胎壓芯片的研發上走在國際前沿,琻捷是全球第一家實現藍牙胎壓芯片單芯片解決方案的設計公司。如此一來胎壓系統不再需要額外的激活與匹配工作,藍牙跳頻系統的具備高精度壓力傳感與高穩定性、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,傳統汽車的車載空調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的智能化逐漸有了需求,只要搭載上USI通用傳感芯片,空調就可以提高能耗效率,把更多的電量用來續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入光線明顯道路的汽車自動關閉車燈,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牙開發的“數字鑰匙”,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協議的數字鑰匙就能讓用戶擺脫傳統的車鑰匙。還有新的倒車雷達功能,由于搭載了超聲波芯片,激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達等融合起來,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品線:電池包傳感監測芯片(含無線BMS)、TPMS 芯片、USI通用傳感芯片、車載藍牙芯片、無線傳感控制芯片與車載電源管理芯片。除了一些芯片已經開始前裝之外,從2015年創業至今,經過多次迭代,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?,n捷是第一家實現車規級電池包傳感監測芯片(含無線BMS)和TPMS芯片量產出貨的國產芯片供應商,由于電池包傳感監測芯片已經進入量產,市場接受程度較高,而獲得了高增速的營收。

幸運的藍海
琻捷電子創始人李夢雄很早便看到了無線傳感芯片與智能汽車結合的前景。在前東家傳感器廠商Sensata工作時,他所負責的部門負責汽車傳感芯片的設計。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,決定創辦一家“基于PMF(Product Marketing Fit)”而生的企業。他認為,他與團隊既要能夠跳出來看到整個市場的機會和大趨勢,又要能夠跳進去找到具體的實現路徑和連接點。
如今無線傳感芯片行業的許多玩家都是BLE協議的堅定支持者。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,就像一棟房屋,無論是居住樓,商場或是博物館,本質上都是由磚墻砌成一樣。
車規級BLE在汽車上的應用
無線傳感的三個環節為信號的感知,處理與傳輸。信號在被感知之后,模擬到數字轉化器上成為數字信號,被芯片內嵌的MCU(Micro computer unit)統一處理,再通過彼此能夠識別的協議而進行傳輸,而行業最新采用的便是BLE協議。BLE所代表的高精度壓力傳感、高穩定性與超低功耗足以支持很多細分芯片的開發,例如琻捷的數字鑰匙與TPMS 芯片(胎壓監測)都利用BLE來實現。
如果將一款芯片的設計比作搭樂高,可以將技術模塊組合起來并節省成本,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,有些芯片產品已經可以在兩年之內開發完成。
但無線傳感芯片與智能汽車的結合,何以獲得如此關注呢?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,就相當于錯過了一個時代。這句話精準概括了李夢雄對這個市場的極度看好。他認為,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鍵詞恰恰匯集到了智能汽車的概念中。
業內專家曾提到,傳統的燃油車有將近2000塊芯片,新能源車的芯片將超過3000塊,很可能達到驚人的5000塊,且其中的傳感芯片有望超過25%,而且國產化率目前極低,因此市場將大幅度突破。這似乎預示了車載芯片廠商的前景。

盡管市場前景不錯,對創業者來說,時間成本仍然是需要跨越的。
一款芯片從被定義,根據用戶需求進行設計,到芯片驗證,量產前的測試,再到客戶導入、量產交付,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行業。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,它的可靠性往往優先于它的性能,所有驗證都要形成閉環,一旦被確認足夠穩定與安全,最終才有機會大批量生產。
創業者們爭分奪秒,希望將科技創業向量產推進一步,再推進一步。好在,造車新勢力的升騰,更加完備的產業鏈與行業環境,將汽車像“玩具”那樣創造的十足想象力,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的認可。
智能汽車產業的Tier 1(一級供應商)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,汽車行業從傳統的封閉系統和分銷體系轉變為充分競爭的市場,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,這些企業還乘上了另一陣東風——全球芯片短缺。2018年開始,新能源汽車潮開始爆發,由于在中國為主的新興市場發展極快,直接導致了兩年后的芯片短缺。同時,半導體行業本身也有著5-8年的行業存儲量周期,這使得2021年的芯片短缺尤其嚴重。
以2015年入局的琻捷為例,由于身份是創業公司,產品的導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、工程能力去將它導入到自己的系統中。但由于無線傳感芯片市場的玩家不多,這個細分的芯片市場反而沒有面臨較大的芯片短缺問題。行業之中的另外幾家大廠擁有不錯的儲備量,反而使得行業對這個細分產品的接受程度逐漸上升,并越發被車廠所重視。再加上近幾年有大廠自認為在細分芯片的產品布局上已經落后于創業公司,選擇性地退出這個賽道,這對于希望憑借技術優勢后來居上的創業者來說,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改造。在它們看來,兩輪車同樣需要增設“眼睛”與“耳朵”來保護司機的安全。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。
隨著一些行業玩家逐漸拿到融資,它們也將繼續投入研發。琻捷創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升級上,他希望再進一步,推出單一芯片的解決方案。
可以預想,在幫助產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換代,更多無線傳感芯片將投入量產。