低功耗蓝牙（BLE）和超宽带（UWB）技术助力汽车功能扩展，实现更低系统成本

在考虑可以添加的各种汽车电子产品时，我们往往容易忽视，每项新功能不仅会增加自身的成本，还会增加与整个汽车的其他系统进行通信的成本，这种通信需要配备收发器，并进行布线连接到中央单元。有效管理通信开销是推动采用分区结构的主要动力。这种分区结构可以减少汽车内的布线重量，从多达5千米（约100-120磅）减少到3千米或更少，从而降低材料成本和功耗，同时提高续航里程，这些都是汽车制造商非常渴望实现的目标。这就引出了一个显而易见的问题：为什么不通过无线连接，尤其是低功耗蓝牙（BLE）和超宽带（UWB），进一步降低成本和重量呢？

蓝牙和UWB是理想的起点

我们已经在使用蓝牙（越来越多地使用低功耗）将手机连接到汽车音响系统，用于音乐播放和电话通话。这项技术经过数十亿设备的优化，广泛应用于主流手机操作系统中。收发器体积小、功耗极低，而且随着蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）对新兴用例的处理，蓝牙标准还在不断更新。

连接手机进行音频应用只是一个例子，现在蓝牙和UWB技术也越来越多地应用于汽车无钥匙进入系统。蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）和 FiRa 联盟（负责 UWB）目前正在密切合作，充分利用各自协议的优势：低功耗蓝牙适用于中远距离的近距离检测，而UWB则提供厘米级的精确度和更高的安全性。这种组合不仅能在范围与精度之间进行权衡，还能在大部分范围内使用低功耗蓝牙，同时仅在靠近汽车时短暂开启UWB，从而最大限度地降低功耗。钥匙遥控器的电池使用寿命足以证明这种组合非常省电。

下一项，轮胎压力监测

轮胎压力监测系统可能不是最吸引眼球的汽车应用，但它们对我们的安全和安心至关重要。现在，我们能在轮胎爆胎前收到足够的警告，及时到达修理站，从而避免重大不便和可能对轮毂造成的损坏。我们甚至可以收到通知，提醒我们某个轮胎的压力过高（容易导致爆胎）或过低（降低燃料效率）。

目前，这类系统通过压力传感器与专有系统连接，安装在轮毂或轮胎气门上，采用专有无线协议与汽车车身中的TPMS（轮胎压力监测系统）控制器通信，然后再通过标准有线协议连接到汽车系统。这种架构带来了专有系统常见的缺点：汽车系统与轮胎制造商之间缺乏完全的互操作性，以及缺乏功能和价格竞争。

onsemi、Dialog/Renesas和更多的汽车半导体供应商已经意识到标准化的机遇，并基于低功耗蓝牙技术构建了TPMS参考设计，这意味着如果有一个中央低功耗蓝牙主机可以满足汽车内其他低功耗蓝牙的需求，就能实现完全的互操作性并减少布线。

UWB在儿童检测和手势识别中的应用

车内儿童检测（您是否将儿童独自留在了车里？）现在已成为欧洲（Euro NCAP）的强制性汽车要求，并美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）也正在对此进行研究，主要目的之一是为了降低因高温导致的儿童死亡风险。通过UWB雷达可以实现这种检测，UWB能够感知和侦测呼吸频率。UWB的厘米级精确度可以非常准确地定位目标，不仅能够在驾驶员离开车辆时检测到后座的孩子，还能感知前座的孩子，从而指示副驾驶安全气囊应该关闭。

超宽带（UWB）技术也可以用于手势识别，比如在双手满载的情况下，通过在后保险杠下踢一下腿这个动作来打开后备箱门，或者在车内通过手势控制音量（比如抬手来调高音量）。

在这两种情况下，将低功耗蓝牙和UWB技术相结合，可以将UWB的这些优点与低功耗蓝牙的车内长距离通信能力相结合，方便地与中央低功耗蓝牙主机进行连接。

展望未来

电动汽车（EV）由包含数百个电池的电池组驱动。在充电和放电过程中，必须通过电池管理系统（BMS）仔细监控每个电池，这需要较高水平的控制和状态通信。目前，这些通信都是通过有线连接完成的。如果能够通过低功耗蓝牙处理每个电池的控制和状态通信，将能够显著减少布线。这虽然仍然是一个正在讨论的想法，但使其成为现实的相关技术已经具备。

实现这一目标可以利用低功耗蓝牙v5.4的功能，即周期性广播与响应（Periodic Advertising with Response）。这一机制已经在零售应用中用于更新电子货架标签（ESL）的价格、促销信息等。

更广泛地说，分布在汽车内的各种功能，比如环境照明，或支持自适应降噪的汽车麦克风，都能从无线控制和反馈中获益。在每种情况下，这都可以在不需要额外布线（只需电源线）的情况下提升用户体验。

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