2020年可能是世界擺脫化石燃料依賴之旅中的一個(gè)重要里程碑。COVID-19大流行造成的經(jīng)濟(jì)放緩，使人們對空氣更清潔的環(huán)境有了深刻的認(rèn)識，改變了人們的工作和旅行習(xí)慣，並突出了氣候變化對我們星球造成的破壞。隨著世界各國努力重新啟動經(jīng)濟(jì)，為了氣候變化，人們認(rèn)知對於化石燃料的依賴必須結(jié)束，這促使人們要求「更好地重新計(jì)畫」。

占全球二氧化碳排放量約24%的運(yùn)輸部門完全處於環(huán)境保護(hù)聚光燈下，各國政府正在推進(jìn)對汽車排放方面更嚴(yán)格的監(jiān)管。挪威正處於更激進(jìn)的階段，計(jì)劃到2025年逐步淘汰內(nèi)燃機(jī)（internal combustion engine；ICE）和乘用車的所有新銷售。在歐洲其他地區(qū)，2030年至2040年的目標(biāo)各不相同，中國的目標(biāo)是到2035年新能源汽車（NEV）的市場份額至少達(dá)到50%。

全球汽車行業(yè)正在應(yīng)對這些迫在眉睫的排放期限，包括Volvo、Daimer、Volkswagen和Ford在內(nèi)的所有主要製造商皆宣佈，對於電動汽車開發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行大規(guī)模投資。在特斯拉（Tesla）的帶領(lǐng)下，全球汽車製造商在2019年共推出了143款新電動汽車，並計(jì)劃到2022年再推出450款。

圖一 : 中美歐各國期望逐步達(dá)到2025年的汽車排放量目標(biāo)：一公里產(chǎn)生二氧化碳75g。（source：NXP）

也許迄今為止採用電動汽車的最大障礙之一，在於消費(fèi)者對電動汽車價(jià)格和性能限制（尤其是範(fàn)圍）的看法：車輛在電池需要充電之前可以行駛的距離。隨著充電基礎(chǔ)設(shè)施的增加，以及該產(chǎn)業(yè)在改善電動汽車開發(fā)方面的大量投資，這些看法逐漸被淡化，並高度關(guān)注電池技術(shù)和效率的提高。

現(xiàn)代汽車包含許多先進(jìn)的電子子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制特定功能，如ADAS、資訊娛樂、功能安全和傳動系統(tǒng)，包括電池管理。這些機(jī)載系統(tǒng)的架構(gòu)已經(jīng)從多個(gè)電子控制單元（electronic control units；ECUs）演變?yōu)橛颍―omains）的組合，每個(gè)域由共享數(shù)據(jù)並相互協(xié)作的域控制器管理。這些域控制器基於強(qiáng)大的嵌入式微控制器，使用虛擬化等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)複雜處理，這些處理作業(yè)過去是使用資料中心伺服器作業(yè)。

由於車輛連接技術(shù)的發(fā)展，這種車載處理能力的影響呈指數(shù)級增長。C-V2X技術(shù)利用蜂窩網(wǎng)路的改進(jìn)性能和覆蓋範(fàn)圍，將汽車及其感測器產(chǎn)生的巨量數(shù)據(jù)（每小時(shí)高達(dá)4 TB）共用到雲(yún)中。此共享數(shù)據(jù)支持許多加值場景，包括保險(xiǎn)、車隊(duì)管理、預(yù)防性診斷和入侵檢測。互聯(lián)汽車還帶來了雲(yún)端/邊緣交互處理和人工智慧的力量，以提高板載域控制器的效率。

圖二 : 聯(lián)網(wǎng)車輛使用案例。（source：NXP）

不斷提高車輛效率和行駛範(fàn)圍的不斷探索正在推動推進(jìn)控制領(lǐng)域的重大研發(fā)，能源優(yōu)化是其中的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)?；旌蟿恿﹄妱悠嚕℉EV）可選擇由其ICE或其電動機(jī)提供動力，車輛行駛範(fàn)圍直接取決於如何最佳使用這些能源。

推進(jìn)控制器內(nèi)的強(qiáng)大控制演算法決定，使用哪個(gè)來源、在哪裡使用ICE、在哪裡使用電動機(jī)，以及在哪裡可以使用再生制動來增加電池充電狀態(tài)。當(dāng)控制器能夠訪問雲(yún)端資訊時(shí)（如精確位置、交通狀況、平均路線速度、預(yù)期行程時(shí)間、充電站位置、計(jì)劃路線和駕駛員風(fēng)格）時(shí)，這些決定的品質(zhì)就會提高。

車輛連接還通過雲(yún)邊緣處理技術(shù)使能量優(yōu)化得到強(qiáng)化，其中深度學(xué)習(xí)框架在雲(yún)端訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）模型。這些ML模型部署在車輛（邊緣）的域控制器中，它們使用稱為「推理」的過程，根據(jù)從車輛感測器生成的即時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。

為了整合這項(xiàng)技術(shù)的力量，汽車製造商需要獲得由深入資源支援的專業(yè)知識。恩智浦半導(dǎo)體的解決方案組合汽車微處理器、ADAS、雷達(dá)、安全汽車接入、資訊娛樂和車載網(wǎng)路領(lǐng)域，能夠加快下一代汽車設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)，從而能夠快速進(jìn)入市場並實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)充性。

（本文作者Andrew Birnie為汽車微控制器和處理器系統(tǒng)工程經(jīng)理）