汽車可以說(shuō)是人們?nèi)粘Ｉ钪心軌蚪佑|到的最復(fù)雜的機(jī)器，但即使是這樣復(fù)雜的機(jī)器，普通人經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn)，也能夠輕松駕馭，這主要?dú)w功于兩點(diǎn)：一是汽車的人機(jī)交互（HMI）做得越來(lái)越直觀和友好，讓用戶用著順手；二是汽車越來(lái)越多的功能是自適應(yīng)的、可自我調(diào)節(jié)的，也就是說(shuō)無(wú)需用戶干預(yù)，車輛自己就搞定了，所以再?gòu)?fù)雜的功能，對(duì)于用戶都變得“透明”了，完全不用去操心。 如果將汽車看做是一個(gè)“人”，可以說(shuō)Ta具備了更強(qiáng)的“自控力”，或者說(shuō)越來(lái)越“智能”。這樣的例子在今天的汽車身上不勝枚舉，我們今天從兩個(gè)方面著手，管窺一下汽車這樣的“自控力”是如何實(shí)現(xiàn)的。

自適應(yīng)燈光

安全是汽車設(shè)計(jì)中需要考慮的首要因素，而汽車的前照燈（俗稱“大燈”）作為一個(gè)重要的安全單元，從汽車誕生之日起就成了車身上不可或缺的一部分。汽車大燈的核心作用，就是在環(huán)境光條件不佳的情況下，為駕駛員提供足夠的照度，確保行車安全所需的能見(jiàn)度。

不過(guò)在使用過(guò)程中，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了汽車大燈一些不盡如人意的地方。由于傳統(tǒng)的汽車大燈照射的位置和角度是固定的，因此當(dāng)車輛拐彎時(shí)，直射的車燈光線是無(wú)法覆蓋到彎道內(nèi)側(cè)的，這就會(huì)形成了一個(gè)照明“盲區(qū)”；與此類似，當(dāng)車輛上坡或者增速時(shí)，固定不變的大燈照射范圍會(huì)變近，而在下坡或者減速時(shí)，照射范圍又會(huì)過(guò)遠(yuǎn)……這些不足，也就暗含了安全隱患。 為了解決這個(gè)問(wèn)題，自適應(yīng)前照燈控制系統(tǒng)（Adaptive Front Lighting System，AFS）應(yīng)運(yùn)而生。要說(shuō)AFS的設(shè)計(jì)思路也不難理解，就是讓大燈能夠根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向的角度、上下坡的姿態(tài)、加速度的大小等，自動(dòng)調(diào)整照射角度，以達(dá)到最佳的照明效果。這樣就可以在能見(jiàn)度低的情況下確保駕駛員的視野和行車安全。 一個(gè)典型的AFS系統(tǒng)包括以下幾個(gè)部分：

傳感器：獲取車輛轉(zhuǎn)向、上下坡、加速度等信息，反饋給系統(tǒng)作為行動(dòng)依據(jù)；

主控制器：對(duì)來(lái)自傳感器的信息進(jìn)行處理，發(fā)出正確的大燈轉(zhuǎn)向指令；

執(zhí)行器和步進(jìn)電機(jī)：基于主控制器的指令驅(qū)動(dòng)控制大燈的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，調(diào)整照明角度，通常一個(gè)大燈由兩組執(zhí)行器和步進(jìn)電機(jī)，分別驅(qū)動(dòng)大燈上/下和左/右兩個(gè)維度上的方向調(diào)節(jié)。

比如，在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，AFS會(huì)從方向盤轉(zhuǎn)角傳感器獲取數(shù)據(jù)，然后控制和驅(qū)動(dòng)大燈在水平維度上向彎道內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，讓前方的道路都能夠被燈光所覆蓋。

圖1：利用AFS進(jìn)行前照燈的左右照射角度調(diào)節(jié)

正是因?yàn)锳FS這樣一種主動(dòng)安全技術(shù)，可以讓行車安全和用戶體驗(yàn)顯著提升，也就成了越來(lái)越多車型的標(biāo)配。但是在AFS的開(kāi)發(fā)中，技術(shù)挑戰(zhàn)依然存在，比如：在方案核心器件的選型上，從傳感、控制到執(zhí)行要合理搭配，同時(shí)還有滿足車規(guī)要求；再有就是電機(jī)驅(qū)動(dòng)，如何實(shí)現(xiàn)更佳的控制精度和響應(yīng)速度，需要在硬件和軟件上做整體的考量。 好在目前越來(lái)越多的廠商能夠提供完整的AFS解決方案，如下面這個(gè)基于恩智浦芯片的方案，其中主控用的是S12ZVL，電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分是基于NCV70522，有了這樣的整體方案， 提升大燈的自控力，變得觸手可及。

圖2：基于恩智浦芯片的AFS解決方案

在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)者可以讓腦洞開(kāi)得更大些，考慮將其他更多的傳感器信息疊加進(jìn)來(lái)，增加AFS系統(tǒng)自適應(yīng)的場(chǎng)景，比如可以根據(jù)車載雷達(dá)提供的數(shù)據(jù)計(jì)算出會(huì)車時(shí)對(duì)向來(lái)車的速度和方位，及時(shí)調(diào)節(jié)光照的強(qiáng)度，避免由于炫目造成的安全風(fēng)險(xiǎn)。這種不斷增強(qiáng)的自控力，無(wú)疑也會(huì)讓用戶更省心。

電池管理

相對(duì)來(lái)講，AFS還是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的車載設(shè)備智能化的案例，在提升汽車“自控力”上，還有一些更為復(fù)雜和關(guān)鍵的領(lǐng)域，比如新能源汽車中的電池管理系統(tǒng)（BMS）。 對(duì)于續(xù)航里程的擔(dān)憂，應(yīng)該算是電動(dòng)汽車商用途中最大的攔路虎。提升電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，一方面有賴于動(dòng)力電池技術(shù)的進(jìn)步，另一個(gè)方面就需要BSM的加持了。

BMS作為連接電池組、整車系統(tǒng)和電機(jī)的“紐帶”，其作用是實(shí)時(shí)監(jiān)控，制定控制策略，確保高效可靠安全的運(yùn)行。這些作用主要可以概括為：

對(duì)動(dòng)力電池的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)，包括SOC剩余電量、SOP功率狀態(tài)、SOH電池老化程度等。由于鋰電池材料固有的特性，使用過(guò)程中存在危險(xiǎn)性，因此需要BMS對(duì)電池的充放電過(guò)程進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確地把控，避免電池的過(guò)充、過(guò)放、過(guò)熱，保證其安全工作。

在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，以確定合適的控制策略，確保電池組在安全的工作狀態(tài)下進(jìn)行充電、放電和配電，優(yōu)化電能的使用、延長(zhǎng)電池的壽命。

而對(duì)于在整個(gè)電池管理控制過(guò)程中產(chǎn)生的大量的數(shù)據(jù)——包括來(lái)自電池系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)，以及與整車控制系統(tǒng)交互的數(shù)據(jù)——進(jìn)行傳輸和分析，并確保信息安全。這些全面可靠的數(shù)據(jù)信息，對(duì)于提供個(gè)性化的服務(wù)、改善用戶體驗(yàn)大有裨益。

不難看出，BMS實(shí)際上就是幫助用戶對(duì)作為電動(dòng)汽車能源核心的電池組進(jìn)行智能管理，根據(jù)實(shí)際狀況作出最恰當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)策略，使其在最佳的狀態(tài)下工作。

圖3：BMS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（圖片來(lái)源：安富利）

在BMS的開(kāi)發(fā)中，一些關(guān)鍵的技術(shù)要素（或者說(shuō)是難點(diǎn)）必須要認(rèn)真考量和應(yīng)對(duì)。

準(zhǔn)確的電池狀態(tài)估測(cè)。即對(duì)電池組的SOC、SOP和SOH等參數(shù)做出動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確的測(cè)量和估算，為數(shù)據(jù)分析和控制決策提供依據(jù)。

能量均衡。由于實(shí)際工作中電池組中的每個(gè)電池性能表現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)差異，這種差異會(huì)對(duì)電池的壽命和系統(tǒng)的使用產(chǎn)生不良影響，通過(guò)能量均衡可以彌補(bǔ)電池個(gè)體之間的差異，確保其一致性，提升對(duì)電池中能量的利用率。這也是提高續(xù)航里程以及延長(zhǎng)電池壽命的重要一環(huán)。

保護(hù)功能?？煽康倪^(guò)充、過(guò)放保護(hù)，過(guò)流、過(guò)溫、低溫保護(hù)必不可少，確保系統(tǒng)能夠在故障發(fā)生時(shí)做出快速響應(yīng)。

數(shù)據(jù)通信功能。通過(guò)車載總線或無(wú)線互連等方式在BMS內(nèi)部、BMS與其他外部的汽車設(shè)備，以及BMS與云端之間建立數(shù)據(jù)通信機(jī)制，充分理由數(shù)據(jù)，釋放出數(shù)據(jù)的能量。

功能安全。保障安全系統(tǒng)在必要時(shí)能有效地執(zhí)行其安全功能，確保汽車安全完整性能夠滿足ASIL安全等級(jí)的要求。

目前新能源車的技術(shù)還在快速迭代中，對(duì)于BMS的探索也在持續(xù)推進(jìn)，不過(guò)所有努力和技術(shù)路徑的大目標(biāo)都是一致的，就是讓動(dòng)力電池系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)變得更加自控、更加智能，讓用戶在車輪上的生活更加無(wú)憂無(wú)慮。

邁向智能化

實(shí)際上，汽車的智能化，就是建立在對(duì)一個(gè)個(gè)具體問(wèn)題的解決，對(duì)一個(gè)個(gè)功能的升級(jí)的過(guò)程中的，自適應(yīng)燈光控制和電池管理就是其中兩個(gè)直接影響用戶體驗(yàn)、不容忽視的關(guān)鍵點(diǎn)。從這里起步，最終就會(huì)從量變到質(zhì)變，在整車的智能化上形成整體的提升和突破。 在即將舉辦的安富利ADAS/自動(dòng)駕駛主題月的活動(dòng)中，安富利和合作伙伴的專家，以及行業(yè)中的KOL聯(lián)手，為大家?guī)?lái)了一場(chǎng)干貨滿滿的在線研討會(huì)，活動(dòng)中嘉賓講師將結(jié)合當(dāng)前汽車智能化的發(fā)展現(xiàn)況及應(yīng)用需求，從自適應(yīng)燈光控制和電池管理的實(shí)際項(xiàng)目入手，介紹其基本的定義及概念、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的需求分析、相關(guān)接口定義、開(kāi)發(fā)流程、部分測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)以及開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重點(diǎn)與難點(diǎn)等內(nèi)容，讓大家對(duì)AFS和BMS系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，并掌握基本的開(kāi)發(fā)步驟和方法。 想提升汽車的“自控力”，千萬(wàn)不要錯(cuò)過(guò)這次難得的機(jī)會(huì)！

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