數位車鑰/兒童偵測/電池管理　藍牙/UWB實現多元汽車應用

評估可以添加的汽車電子配備時，很容易忽略每項新功能不僅將為整體系統增加該功能本身的成本，還需要考量該功能與更大系統之間通訊的成本，包括收發器和連接到中央單元的線路。通訊開銷為轉向分區(Zonal)架構提供了主要動力。

分區架構可以將汽車中的線路從多達五公里(重達100~120磅)減至三公里或更少，進而降低材料成本和功耗，同時增加續航里程，這些都是汽車製造商期望達成的目標。這也進一步促使新的討論產生：為什麼不透過無線連接，特別是藍牙低功耗(Bluetooth LE)和超寬頻(UWB)技術，來進一步降低汽車的成本和重量呢？

藍牙和超寬頻是顯而易見的起點

在汽車車內，藍牙技術(藍牙低功耗的比例持續增加)已用於將手機連接到汽車音響系統，以進行音樂串流和通話。這項技術已在主流行動作業系統的數十億裝置中得到優化，收發器小巧且具有超低功耗，標準也隨著藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)應對新興使用案例而持續獲得擴充。

將手機連接至系統的音訊應用是藍牙技術展現其優勢的例子之一，不過，藍牙和超寬頻現在也在汽車無鑰匙進入系統中嶄露頭角。藍牙技術聯盟和FiRa聯盟(負責超寬頻)現在正密切合作，以利用每種協定的互補優勢。藍牙低功耗用於遠距離到中距離的原始鄰近偵測，而超寬頻則提供公分級精度和安全性。這種組合不僅可以在距離與精度之間取得良好權衡，也透過在大部分距離範圍使用藍牙低功耗，僅在靠近汽車時短暫開啟超寬頻，進而將功耗降到最低。遙控鑰匙的電池壽命足以證明這種組合的高效節能特性。

胎壓監測

胎壓監測系統可能不是一個引人注目的汽車應用，卻已經成為使駕駛和乘客安心的重要保證。現在，我們能在輪胎完全洩氣之前得到足夠的警告並前往維修站，避免重大不便和可能對輪轂造成的傷害。我們甚至可以收到輪胎壓力過高(容易爆胎)或壓力過低(降低燃油效率)的通知。

目前，這類系統透過連接至專有系統的壓力感測器運作，安裝在輪轂或輪胎氣嘴上，透過專有的無線協定與車身上的胎壓監測系統(TPMS)控制器進行通訊，再透過標準有線協定連接至車輛系統。這種架構帶來了專有系統常見的缺點：汽車系統與輪胎製造商之間缺乏完全的互通性，並且欠缺豐富功能和價格競爭。

安森美半導體、Dialog/瑞薩以及更多汽車半導體供應商已經看見標準化的機會，並基於藍牙低功耗技術打造了胎壓監測系統參考設計。如果一個中央藍牙低功耗Host可以滿足這些和汽車周圍其他藍牙低功耗的需求，最終有望實現完全的互通性並減少配線(圖2)。

超寬頻用於兒童存在/手勢偵測

歐洲新車評鑑協會(Euro NCAP)和美國國家公路交通安全管理局(US NHTSA)正推動兒童存在偵測(CPD)成為強制性要求，特別關注該技術對於減少熱相關死亡事件的應用。車內偵測可以透過超寬頻雷達來完成，該技術能夠感測和偵測呼吸頻率，其公分級的精度也可以準確定位來源，不僅能在離開車輛時感測後座的兒童，還能感測前座的兒童，示意應該停用安全氣囊(圖3)。

超寬頻也可用於手勢辨識。當您雙手滿載時，偵測到在後保險桿下方的踢擊動作以開啟行李箱/尾門，或用於車廂內的手勢控制，例如抬高手以調高音量。在前述兩種情況下，藍牙低功耗和超寬頻的組合可以提供這些超寬頻的優點，同時透過藍牙低功耗實現較長距離(車內)的通訊，連接到中央藍牙低功耗集線器(Hub)。

無線技術升級未來汽車

電動車由包含數百個電池的電池組驅動。每個電池都必須在充電和放電週期透過電池管理系統(BMS)進行精密監控，這需要大量的控制和狀態通訊。目前主要採用有線技術來進行此類通訊，可以想像，每個電池的控制/狀態通訊都可以透過藍牙低功耗來處理，進而節省大量配線。雖然這個想法仍處於討論階段，但實現此目標的技術已經就緒。

欲實現上述目標，可以使用藍牙低功耗v5.4的功能，即具回應的週期性廣播(Periodic Advertising with Response, PAwR)。該機制已在零售應用獲得採用，可用於更新電子貨架標籤(ESL)的價格、特別優惠等資訊。

更廣泛地說，分布在車輛周圍的功能，例如環境照明或支援主動降噪的車載麥克風，都可以從無線控制/回饋中受益。在各種情況下，都能在不需要更多線路(除了電源供應)的情況下提供增強的使用者體驗。

相關廠商所提供的解決方案，有助於汽車採用各式無線技術來加入創新功能並提升體驗。例如，Ceva便提供從藍牙、超寬頻到Wi-Fi和5G的無線通訊解決方案，該公司追蹤並認證上述標準，提供可嵌入式硬體、完整的軟體堆疊以及設定檔，所有皆向下相容於各個標準的早期版本。除了協定認證，Ceva的軟體還通過MISRA-C和CERT-C認證，而合作夥伴提供的類比/射頻元件則符合AEC-Q100 Grade 1資格。

(本文作者為Ceva無線物聯網事業部銷售與行銷資深總監)