福耀玻璃：集成数字钥匙及智能感知系统的汽车玻璃产品

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。

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

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。

图源：福耀玻璃

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）。

图源：福耀玻璃

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。