芯耀
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作者：Molex莫仕高級(jí)銷售總監(jiān)中國區(qū)汽車事業(yè)部，孔敏
長期以來，汽車行業(yè)一直樂于接納新興技術(shù)。制造商不斷推出提升安全性、效率和乘客舒適度的全新功能，使得每一代汽車都變得更加先進(jìn)。盡管汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)改進(jìn)，然而，幾十年來汽車的整體設(shè)計(jì)幾乎沒有什么改變，無論是在制造方式還是在車輛架構(gòu)方面。
盡管電子內(nèi)容推動(dòng)了諸多尖端功能在新型車輛中的實(shí)現(xiàn)，但用于連接電子設(shè)備的制造技術(shù)的發(fā)展速度，落后于硬件和軟件。這種停滯不前會(huì)拖累未來的汽車發(fā)展。事實(shí)上，最近Molex莫仕和Mouser贊助的一項(xiàng)研究表明，超過57%被調(diào)研的專業(yè)人士認(rèn)為，制造技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)下一代汽車架構(gòu)必須克服的最大障礙之一。?
缺乏變化的原因是守舊。盡管汽車制造商不斷開發(fā)新的車型，但這些新車型都是在上一代的基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)建。由于業(yè)界對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的依賴，無論汽車電子控制領(lǐng)域出現(xiàn)了多少創(chuàng)新，制造商都必須將新功能融入現(xiàn)有的車輛架構(gòu)中。
電子設(shè)備的價(jià)值
轉(zhuǎn)變的拐點(diǎn)已經(jīng)來到了?，F(xiàn)在電子設(shè)備對(duì)于汽車制造至關(guān)重要，以至于占據(jù)了現(xiàn)今許多車輛價(jià)值的一半以上。新功能由專用電子控制單元(ECU)來控制，現(xiàn)在許多汽車需要100到150個(gè)ECU才能正常工作，而每個(gè)ECU都必須連接到現(xiàn)時(shí)貫穿車身的電纜線束上。
然而，同時(shí)出現(xiàn)的多項(xiàng)新興技術(shù)，正迅速將這種演變推向一場(chǎng)革命。
新能源汽車是這些新興技術(shù)的主要載體。全球?qū)Νh(huán)境影響的深切擔(dān)憂，使得許多汽車制造商積極尋求燃油車的替代品。大多數(shù)制造商已經(jīng)在生產(chǎn)混合動(dòng)力或電動(dòng)汽車，其中一些廠商已經(jīng)承諾完全停止生產(chǎn)燃油車。隨著純電動(dòng)汽車的面世，使其需承載較高電流，電纜線束迎來重大改進(jìn)。
汽車制造商也在采用智能駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)，這項(xiàng)革新性技術(shù)有望提升安全性和便利性。但部署ADAS需要使用一系列傳感器，從而讓每輛車都能檢測(cè)周圍環(huán)境并提醒駕駛員注意潛在危險(xiǎn)。每個(gè)傳感器都需要一個(gè)ECU來提供控制，并通過電纜傳送電力和實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)連接。?
ADAS后的下一個(gè)技術(shù)發(fā)展方向，就是自主(自動(dòng)駕駛)車輛。事實(shí)上，在Molex莫仕/Mouser調(diào)研，中81%專業(yè)人士認(rèn)為IV級(jí)自動(dòng)駕駛功能將在未來10年內(nèi)成為新車的標(biāo)準(zhǔn)功能。
自動(dòng)駕駛汽車可以獲取傳感器陣列收集的數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行處理并作出瞬間決策，以避免危險(xiǎn)和實(shí)現(xiàn)安全駕駛。以最小延遲來處理大量數(shù)據(jù)，需要龐大的計(jì)算能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)代任何車輛的計(jì)算能力。
自動(dòng)駕駛汽車不僅依賴更多的傳感器和計(jì)算機(jī)，還將使用高速無線連接與其他道路使用者共享數(shù)據(jù)。通過車聯(lián)網(wǎng)(V2X)技術(shù)，車輛可以與其他道路使用者、行人甚至交通控制基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信，從而創(chuàng)建更安全、更高效的交通系統(tǒng)。
新技術(shù)需要新方法
電力技術(shù)的進(jìn)步，以及ADAS、自動(dòng)駕駛汽車和無線通信功能的日益復(fù)雜化，將要求汽車連接方式的革新。設(shè)計(jì)人員無法再簡(jiǎn)單地添加更多的ECU及其相關(guān)接線?，F(xiàn)代汽車中擠滿各項(xiàng)技術(shù)，留給設(shè)計(jì)人員的空間很少了。
將所有電子系統(tǒng)連接在一起所需的布線，也是一個(gè)要考慮的主要因素。汽車的連接線束是龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，每增添一臺(tái)新設(shè)備都會(huì)帶來更多的重量和復(fù)雜性。此外，線束是汽車制造領(lǐng)域中為數(shù)不多的手工操作部件之一，因而是安裝最耗時(shí)、成本最高的部件之一。
未來十年將會(huì)變得司空見慣的新興技術(shù)，無法使用傳統(tǒng)的電纜線束進(jìn)行集成。若市場(chǎng)出現(xiàn)高功率和超過10 Gbps數(shù)據(jù)速率的需求，則需要新的硬件和數(shù)據(jù)管理技術(shù)。
區(qū)域架構(gòu)
區(qū)域(Zonal)架構(gòu)是車輛布線的未來發(fā)展方向。傳統(tǒng)車輛使用功能域(domain)架構(gòu)，其中按照相似功能進(jìn)行分組，這導(dǎo)致設(shè)計(jì)高度復(fù)雜。Zonal架構(gòu)則使用簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)取代復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。車輛的功能按車輛內(nèi)的位置分組，包括燈和傳感器、電機(jī)和控制裝置。每個(gè)位置都被描述為一個(gè)區(qū)域，并由靠近的網(wǎng)關(guān)來控制。通過這種方式，可以縮短將組件連接到控制器的電纜長度，從而將復(fù)雜性和重量減至最低。
每個(gè)Zonal網(wǎng)關(guān)都連接到車輛核心的中央計(jì)算集群，因而可以通過一條小型高速網(wǎng)絡(luò)電纜進(jìn)行跨區(qū)域通信(inter-zonal communication)，從而大大減少了車輛中的電纜線束的數(shù)量和體積。
結(jié)合車輛動(dòng)力、通信和自動(dòng)駕駛技術(shù)的變革，引入?yún)^(qū)域Zonal架構(gòu)代表著歷代車輛演變中的最大的設(shè)計(jì)革新。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無法提供現(xiàn)代消費(fèi)者所需要的高性能和高可靠性，而區(qū)域Zonal架構(gòu)能夠提供汽車行業(yè)所需的解決方案。
