数字钥匙除了与手机、卡片等媒介链接,还有哪些可能性?2024年7月10日,在汽车数字钥匙技术论坛上,福耀玻璃工业集团股份有限公司饰件BU数字钥匙技术负责人潘成伟围绕集成汽车玻璃,带来新解答。他介绍,福耀玻璃的B柱加前后挡等产品能够实现NFC、蓝牙、UWB数字钥匙功能。其中B柱玻璃可通过压感+电容双重保障实现触控开车门功能,触控MEMS 压力传感方案,可识别nm级微小形变,表面的形变转化成电压变化,使轻微的按压操作实现和传统机械按钮相同的开关效果。
原标题:福耀玻璃:集成数字钥匙及智能感知系统的汽车玻璃产品
福耀集团成立于1987年,是一家致力于全球汽车玻璃和汽车饰件设计、开发、制造、供应及服务一体化解决方案的大型跨国工业集团,提供全球OEM配套服务和汽车玻璃全套解决方案,包括宾利、奔驰、宝马、奥迪、通用、丰田、大众、福特、克莱斯勒等。潘成伟围绕集成数字钥匙方案展开了详细介绍。
![潘成伟 | 福耀玻璃工业集团股份有限公司饰件BU数字钥匙技术负责人](https://uwblab.cn/wp-content/uploads/2024/07/6385668290368807284395230.png)
以下为演讲内容整理:
智能饰件介绍
福耀集团的核心关注点始终聚焦于玻璃技术领域,就当前产品线而言,我们涵盖了前挡风玻璃、天窗、后挡风玻璃及门窗系统等多个方面。谈及与数字钥匙技术相关联的部分,众多汽车制造商并不将其单独定义为锚点或模块,而是直接称之为“天线”,即通过射频方式将信号辐射至车辆内外空间。无论是智能手机还是UWB钥匙,最终均依赖于天线来收发信号,并据此解析出相应的位置信息。我们的整车玻璃除了升降的门玻璃以外,都可以集成玻璃天线,比如随处可见的后挡风玻璃上的银色线条,它除了可以给后挡加热除霜以外,还充当着收音机、DAB、DTV、RKE等不同的天线的角色。
![汽车玻璃集成数字钥匙UWB](https://uwblab.cn/wp-content/uploads/2024/07/6385668291334262909244734.png)
我们的智能B柱I代集成了环视摄像头,能够实现对车辆动态、静态的监控,II代则集成了NFC和蓝牙并实现了PEPS,目前待量产的III代集成了数字钥匙系统触压开关、人脸识别、显示系统和UWB功能等等。
目前市场上已有部分量产车型如福特汽车系列,采用了将数字键盘集成于B柱的设计,用户通过输入密码的方式实现车辆解锁。若我们采用屏幕作为这一功能的载体,无疑将进一步提升其科技感与智能化水平,能够展示更为丰富多样的内容,为用户提供更为直观与便捷的操作界面。该设计的难点是曲面贴合技术以及隔着玻璃的触控技术。
智能饰件还有一些发光类的产品,如用于充电指示或整车灯语的产品。若追求更为细腻的显示效果,可采用Micro LED或MiniLED技术来减小显示颗粒度,可达到显示动态图或动态logo等发光显示效果。
关于天线技术,上世纪八十年代,我们初涉玻璃制造业时,天线设计多由汽车制造商提供图纸,我们则依据其要求进行生产。到2003年,福耀成立了自己的天线部门,致力于天线技术的自主研究与创新。我们不仅掌握了ETC、UWB、5G、V2X等前沿技术的天线设计,还成功地将这些天线融入车窗玻璃之中,实现了技术与产品的完美融合。
将天线设计于汽车玻璃之上,尤其是天窗等大面积区域,能够充分利用天窗的大面积进行多天线布局,从而显著提升通讯性能和天线之间的隔离度。以汽车前挡风玻璃为例,众多高端汽车品牌如奔驰、宝马等,经常在其前挡中集成了天线设计,且外观几乎难以察觉,这充分展示了玻璃天线技术的隐蔽性与实用性。我们在设计过程中用到了HFSS和FEKO的软件,做到整车级仿真。我们有一个是室内远场天线暗室,可以将整台车开进去做射频测量。
今年,我们进一步升级了该远场暗室设施,引入了先进的近场扫描系统,能够在室内环境下执行精确的近场测量,这在行业内尚属独家。在天线量产实绩方面,自2003年起,我们便开始自主设计并供应各类常规天线,包括收音机天线、DAB(数字音频广播)、DTV(数字电视)、RKE(遥控钥匙)等。在新型天线方面,我们成功量产了ETC阵列天线,并将其巧妙地集成于汽车前挡风玻璃的黑区内。相较于传统的板载PCB天线,我们的ETC天线在性能上实现了显著提升,特别是在波瓣角这一关键指标上,完全满足甚至超越了ETC行业的严格要求。
数字钥匙集成玻璃方案介绍
我们的蓝牙钥匙、UWB钥匙都属于组合式的系统数字钥匙方案。我们的方案最大的特点就是要降本增效,比如通过技术创新减少传统多锚点(如五锚点乃至更多)设计的复杂性,主推4锚点方案就是降本增效的形式(后续将继续推动2锚点及单锚点方案的落地,这两种方案因锚点数量少,要同时实现车内和车外的覆盖就更加依赖玻璃的透波特性)。
![汽车玻璃集成数字钥匙UWB](https://uwblab.cn/wp-content/uploads/2024/07/6385668292515170758235035.png)
我们的方案核心优势根植于玻璃的固有特性,玻璃作为一种无机材料,对电磁波传播的阻碍很小。若追求成本效益,则需减少锚点,但这又引出了一个关键问题,如何有效安置这些减少后的锚点。无论是置于前后保险杠还是车身钣金的某一位置,均可能遭遇多种形式的信号阻碍。尤其是我们将来推进的单锚点AOA方案,要同时实现车辆PEPS和进入停车场的“最后一公里”精准导航。这就要求信号覆盖车内和车外。
单锚点方案中,若将其置于钣金上,可能仅能实现某一特定方向的信号辐射,难以兼顾其他方向。相比之下,玻璃凭借其独特的物理属性,既能够向内辐射信号,也能向外传播,展现出更为全面和灵活的信号覆盖能力。天线与玻璃结合,正是充分利用玻璃的天然优势,进一步优化天线性能,让产品更具竞争力。
目前,我们系统的整体方案在核心架构上与业界同行所推出的UWB解决方案大致相似,均采用了NXP的29D5系列芯片。我们目前主推4锚点方案,该方案已具备量产条件,历经了全面而严谨的测试验证。我们也正积极探索并布局2锚点和单锚点方案的优化路径,旨在通过创新的天线阵列设计,实现信号的全向360度辐射,其中2锚点方案预计将于今年年底具备落地条件。
针对天线与玻璃的结合问题,除了直接在玻璃上设计并印刷天线外,我们也赞同将天线或相关模块直接安装于玻璃表面,如何设计天线及安装位置选择是需要技术的积累的。此外,如何在视觉上隐藏天线模块,同时确保内饰板的协调与美观,我们都有完整的解决方案。
UWB上车挑战
UWB技术在汽车领域的普及面临一定挑战。尽管小米等企业在国内率先构建了基于UWB的生态系统,并在民用产品中成功实现了手机对家电的远程控制,形成了较为完善的生态体系,但UWB在汽车行业的应用推广却显得相对滞后。这与中国消费者的思维模式和消费习惯密切相关。在中国市场,许多用户对于车辆解锁等功能的实现方式持实用主义态度,认为只要能够通过蓝牙钥匙等现有技术便捷地完成解锁即可,而并未深入关注后台技术的差异以及由此带来的安全级别的不同。在欧美等国家和地区,由于其对安全性的高标准要求,UWB技术的市场需求正逐渐增强,本次论坛各与会专家在圆桌讨论中也一致认为UWB将是未来数字钥匙的大方向。
我们了解到,目前UWB数字钥匙系统,存在特定的苹果系统的认证要求,这是由苹果所规定的必要流程并由其授权的第三方机构来完成。相对而言,安卓系统则未设置类似的特殊认证要求,仅需与相应的手机进行联调即可。
随着技术的不断进步,支持UWB功能的手机型号正日益增多,进一步拓宽了UWB技术的应用基础。对于福耀而言,无论是蓝牙还是UWB数字钥匙技术,我们都视其为与玻璃材质相结合的理想选择,充分利用了玻璃作为无机材料对电磁波传播阻碍小的天然优势。我们坚信,在未来,随着数字钥匙技术的不断成熟与普及,其与玻璃结合的机会及实际应用场景将愈发广泛,为车主带来更加便捷、安全的用车体验。
(以上内容来自福耀玻璃工业集团股份有限公司饰件BU数字钥匙技术负责人潘成伟于2024年7月10日在汽车数字钥匙技术论坛发表的《集成数字钥匙及智能感知系统的汽车玻璃产品》主题演讲。)