蓝牙技术迈向工业级，助力充电桩和汽车智能化

这两年来，国内新能源汽车发展突飞猛进，一骑绝尘。据汽车工业协会统计，2022年1~6月份，新能源汽车的产销分别为266.1万辆和260万辆，同比均增长1.2倍，市场占有率达到了21.6%。另据公安部的统计，截至2022年6月底，我国新能源汽车保有量为1001万辆，其中纯电动汽车为810.4万辆。
 
就在新能源汽车产销量迅速增长的同时，作为充电基础设施的充电桩数量也在随之快速增长，据充电联盟的数据显示，2022年1~6月，充电基础设施增量为130.1万台，其中公共充电桩增量为38.1万台，同比上涨了228.4%，随车配建的私人充电桩增量也在持续上升，增加了92万台，同比增长511.3%。截止到2022年6月底，全国充电桩的累计数量达391.8万台。新能源汽车与充电桩的保有量比接近2.5：1。

蓝牙技术的创新应用

如今许多的充电桩都是带App的，这样用户就能够通过手机定位充电桩的位置、查看充电进度、缴费以及实施远程监控等。更加智能一点，汽车接上充电桩之后可在手机上远程操控，设置充电时间，错峰充电节省充电费用。当然，也可以实时监控充电过程，当充电温度、电压、电流等指标出现异常时，进行实时诊断和预测电池故障，并对问题情况进行提示和应急处理等等。
 

 
图：星星充电超充站（来源：星星充电）

 
星星充电是首批将物联网技术应用到充电桩上的企业之一，物联网技术帮助星星充电将28.4万台公共充电桩连接起来，织成了一张充电网络。为了织好这张充电网络，星星充电采用了“硬件+软件+服务”的业务模式，在移动能源领域，率先提出了“云-管-端”的业务形态。其中，其中，“云”指的是软件平台，“端”就是硬件设备，“管”则是运维服务，三者的结合大大减少了产业链上下游间的协同成本。

星星充电在云管端业务形态的支持下，实现了充电桩网络的全覆盖，能完整呈现充电桩的出厂日期、安装时间、故障类型，甚至配件的批次等信息，而且还能进行远程程序升级和故障诊断。
 
这些功能的实现离不开物联网无线技术的支持。物联网无线技术包括Cat.1及NB-IoT为主的蜂窝网络，及以蓝牙BLE、WiFi、ZigBee等为主的短距离无线通信技术。当用户身处地下室，或者比较偏远，蜂窝网络信号不佳时，短距离无线通信就可以作为一个有效的补充，而蓝牙BLE由于其出色的射频能力和Mesh组网能力得到了很多充电桩客户的青睐。
 
充电桩客户普遍对蓝牙通信能力提出较高的要求。蓝牙模块不仅要求符合《GB/T 18487.2 非车载传导供电设备电磁兼容要求》和《NB/T33008.1-2018 电动汽车充电设备检验试验规范》等各项标准，还需要保证设计工作年限超过15年。蓝牙通信芯片方面，要求通过BLE5.0以上标准协议和Mesh认证，支持包括主从一体、一从多主和一主多从等功能在内的多样化蓝牙方案，并且要求较高的接收灵敏度和对市面上常用手机的兼容性。
 

 
图：车-桩-手机通信方案（来源：网络）

 
奉加微电子与战略合作方常州芯佰微电子联合开发的物联网无线通信模组已经成功导入星星充电供应链。以奉加微PHY6222芯片作为核心通信芯片，已通过BLE 5.2和SIG-Mesh认证，具备国内最优的-99dBm@BLE 1Mbps超高接收灵敏度，拥有支持读取制定MAC广播数据和断开连接，支持主从切换、一主多从、一从多主、OTA在线升级等主流协议在内的自主知识产权的全栈蓝牙方案。
 

图：奉加微自主知识产权多协议栈（来源：奉加微）
 

根据奉加微官网的介绍，PHY6222集成了Arm Cortex-M0处理器，最高主频达96MHz，提供64K retention SRAM、可选128K~8M Flash、96KB ROM以及256bit efuse。此外，该芯片还采用了高效率片上电源管理、低功耗射频前端、低功耗始终产生架构、振荡器快速启动技术等电路技术，实现了实现了接收模式4mA、发射模式4.6mA的低功耗性能，可以保证在常规200mAh的纽扣电池供电状态下持续工作5年以上。此外，奉加微优化后的无需调制系数估计的相干解调（Coherent Demodulation），可提供3dB的解调增益，将通信距离和抗干扰能力提高了数倍。
 
 

成功导入充电桩行业供应链是奉加微走向工业级别应用领域的一次成功实践，此前奉加微的无线芯片已经获得了消费领域客户的广泛认可，被大批量应用于智能家居、智能照明、电子标签、物联网云平台等落地产品，实现了数以亿计的芯片出货量。
 
蓝牙技术新风向——让汽车摆脱钥匙束缚

国内电动汽车销量高速增长，与汽车厂商采用了很多新的技术是分不开的。国内汽车厂商勇于将新技术应用在汽车上，比如智能驾舱、自动驾驶、疲劳驾驶检测、远程启动、无钥匙进入等等。比如特斯拉、小鹏、比亚迪等有些车型就能通过手机来解锁汽车，而无需汽车钥匙，让人们摆脱了汽车钥匙的束缚。
 
那么汽车是如何实现手机来解锁汽车的呢？其实业内早已存在“无钥匙进入及启动系统（PEPS, Passive Entry Passive Start）”的技术构想。具体来说，在车上添加一个蓝牙模块，该模块主动发射低频信号寻找车主的手机，通过精准的ISSI算法和加密的通讯过程实现手机靠近自动开锁，远离自动落锁。
 

图：奉加的PEPS解决方案（来源: 奉加）

 
据业内人士介绍，其实蓝牙是具有先天优势的，因为它已经在手机上得到了广泛的应用，能很大程度上确保连接协议的安全性，同时蓝牙技术能够通过获取远端设备的信号强度和AoA/AoD等功能来初步判断距离，再通过精准ISSI算法来提高距离计算的精度，从而为用户提供安全可靠的靠近开锁、远离落锁体验。
 
蓝牙模块的加入及手机的出现，可以让司机摆脱钥匙的束缚，还能通过手机App将电子钥匙分享给其他人使用，可以通过限定有效时间和次数来保证安全性。
 
根据前面对PHY6222的特性介绍，就可以知道，其实该芯片的性能是完全满足汽车无钥匙进入解决方案的。据说奉加微也有计划往这方面去做。
 
据悉，奉加微基于PHY6222芯片开发的完整可落地的PEPS方案，已通过客户验收，将于近期实现批量出货。
 
不过并不是所有的蓝牙芯片都能用于汽车领域，前提是它需要通过车规认证才行，毕竟用在汽车上的电子元器件需要取得ISO 26262标准。而ISO 26262标准又分为ASIL(Automotive Safety Integrity Level，汽车安全完整性等级)A、B、C、D四个等级，其中，ASIL A代表最低级别，而ASIL D代表最高的汽车危害等级。安全气囊，防抱死制动和动力转向等系统需要ASIL-D级（对安全性要求最高的严格性），因为与故障相关的风险最高。在安全范围的另一端，诸如尾灯之类的组件仅需要ASIL-A级。前大灯和刹车灯通常为ASIL-B，而巡航控制系统通常为ASIL-C。
 
蓝牙技术新机遇——两轮电动车智能化浪潮涌动

2020年11月，阿里云IoT事业部联合天猫二轮车事业部推出了“闪骑侠”智能电动车出行解决方案，让电动车用户出门不必再携带实体钥匙也可以启动车辆。在扫码绑定之后，用户可以使用智能手机小程序进行启动/锁车等操作。近期阿里云IoT携手奉加微打造的蓝牙真无感解锁方案已经实现了无需掏出手机，靠近车辆时车辆即可自动解锁，远离车辆时车辆则自动落锁功能，并被国内多家知名电动车厂商采用。根据反馈，这一方案的用户体验感处于市场领先水平，得到了消费者的认可，购买的用户大都表示该功能非常方便。
 
据悉奉加微芯佰微联合开发的蓝牙模组也已成功导入两轮电动车领域，为两轮电动车电源监控和解锁上锁等功能提供更加完善的解决方案，推动两轮电动车智能化技术迅速落地。
 
奉加微的蓝牙技术还能够微二轮智能电动车提供其他设备之间互动的解决方案，比如车辆状态与智能头盔之间的联动、车身各传感器之间的信息同步等，实现人车协同、车路协同的优化。在二轮电动车智能化的发展过程中，奉加微将凭借自身技术的技术领先性、高兼容性和稳定性，推动蓝牙成为二轮电动车的标准配置。

结语

蓝牙技术已经发展很多年了，其应用范围也越来越广泛，从消费、工业，再到汽车，它凭着良好的兼容性和技术的领先性，以及成熟的产业生态在不用的应用领域发挥着其作用。奉加微作为国内一家深耕低功耗蓝牙芯片领域半导体厂商，在不断升级其技术和产品，渗透到不同应用领域，不断为客户带来更有价值的解决方案。