|
作者： Matt McWhinney and Kirk Ulery, Molex and Shawn Luke, DigiKey 來源：Digikey 汽車行業(yè)的變革是一個熱門話題。技術(shù)的進(jìn)步正推動著汽車領(lǐng)域的諸多趨勢和更新，既有零排放汽車和自動駕駛等廣泛趨勢，也有小型化、儲能方式等小眾趨勢。 如今，汽車所搭載的電子部件比以往任何時候都要多。消費者和交通運輸行業(yè)的專業(yè)人士都對汽車提出了更多功能需求：先進(jìn)的安全配置、信息娛樂選項、更高的安全性以及乘客的便捷與舒適性等。 動力和互連部件是推動車輛以及許多其他交通方式向前發(fā)展的基礎(chǔ)。來自兩家行業(yè)領(lǐng)先電子公司的三位汽車部件專家——DigiKey 的技術(shù)營銷經(jīng)理 Shawn Luke，以及 Molex 的業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理 Matt McWhinney 和 Kirk Ulery——最近就當(dāng)前汽車設(shè)計中的驅(qū)動因素展開了討論。 隨著汽車制造商爭相打造更智能、更具互連性的汽車，為其提供動力所需的電子部件數(shù)量將持續(xù)增加。事實上，根據(jù) Statista 的數(shù)據(jù)，到 2030 年，電子部件預(yù)計將占新車成本的 50%。 “汽車中電子功能的爆發(fā)式增長提供了一塊空白畫布，”Ulery 表示：“無論電動汽車和其他推進(jìn)系統(tǒng)最終走向何方，電子部件都將是汽車未來發(fā)展中最關(guān)鍵的部件之一�！� 電氣化推動創(chuàng)新 汽車的電氣化開啟了創(chuàng)新型新車設(shè)計的大門。擺脫了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的布局限制后，汽車制造商在電池和充電接口的布局上擁有了更大靈活性，還能增加乘客或貨物的承載空間，并實現(xiàn)更多可能性。 這種設(shè)計自由度催生了大量新興電動汽車制造商涌入市場，各類品牌與車型層出不窮。盡管目前許多車型仍價格偏高，且行業(yè)尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但多樣化的選擇為消費者帶來了更豐富的風(fēng)格與定制空間。隨著技術(shù)迭代與產(chǎn)能提升，車輛成本有望逐步下降。 “電動汽車設(shè)計要形成通用布局還需時日，畢竟這是一場圍繞新技術(shù)與創(chuàng)新的激烈角逐，”McWhinney 預(yù)測道：“汽車行業(yè)的設(shè)計向來以堅固耐用、可靠性強(qiáng)和成熟度高為準(zhǔn)則，但在當(dāng)前這個快速變革的階段，許多平臺仍處于起步期——本質(zhì)上還屬于造價高昂的原型產(chǎn)品�！� 無論制造商、品牌或車型有何差異，所有電動汽車都離不開穩(wěn)定的電力傳輸與高速的數(shù)據(jù)傳輸能力，唯有如此才能實現(xiàn)由軟件主導(dǎo)的實時決策。 微處理器的進(jìn)步，還催生了軟件定義汽車平臺的出現(xiàn)，該平臺可以管控車輛各系統(tǒng)的功能與行為，這為汽車設(shè)計帶來了范式革新。對硬件的依賴降低后，模塊化水平、設(shè)計靈活性與互連性能均顯著提升——只需更少的零部件和線路，就能駕馭極為復(fù)雜的整車系統(tǒng)。 “我們正處在一個關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點，車輛已無法再承載更多線路了，”Ulery 解釋道：“汽車行業(yè)已開始借鑒計算機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)經(jīng)驗，例如采用雙線以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其傳輸速度可達(dá)千兆赫茲級別，這讓車輛線路的精簡成為可能。 48 V 電氣系統(tǒng)是另一個典型案例——不僅能使用更細(xì)的線路，而且在軟件定義汽車的區(qū)域架構(gòu)中，單個控制器就能通過一條線路將所有設(shè)備接入同一總線。未來，汽車中銅連接器的用量會逐漸減少，但車輛的工程設(shè)計將更為精良，足以滿足未來車型對更高互連速度的需求�！� 電動（還是混動） 盡管汽車廠商正全力加碼純電動汽車的研發(fā)與生產(chǎn)，但在美國市場，由于充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和車輛續(xù)航能力尚未完全成熟，消費者仍在持觀望態(tài)度，選擇更為謹(jǐn)慎。美聯(lián)社 2023 年的報道顯示，美國混合動力汽車的銷量增長率高達(dá) 76%，而純電動汽車的銷量增長則陷入了停滯。 “在北美地區(qū)，電氣化進(jìn)程一直斷斷續(xù)續(xù)，”Ulery 表示：“如果你一次行駛超過 100 英里，就會發(fā)現(xiàn)充電基礎(chǔ)設(shè)施亟待完善�！� “如今在許多車型平臺中，最搶手的莫過于混合動力車，”McWhinney 補(bǔ)充道：“經(jīng)濟(jì)形勢，甚至可能包括政府政策，都會對電動汽車的普及程度產(chǎn)生影響�！� 盡管如此，電動汽車的普及程度仍在不斷提升，不再局限于乘用車。隨著商用車隊將目光投向可持續(xù)發(fā)展，一些用于最后一公里配送、公共交通的車輛，以及卡車場使用的輕型和中型車輛，正逐漸轉(zhuǎn)向純電動、插電式電動以及氫燃料等替代能源。 “在 2024 年印第安納波利斯舉辦的商用車展上，基本上所有比半掛卡車小的車型都配備了電動機(jī)，還有不少配備了氫動力系統(tǒng)，從環(huán)保角度來看，這些車輛都是零排放的，”Ulery 補(bǔ)充道。 汽車零部件的規(guī)格要求 現(xiàn)代乘用車平均配備 80 個傳感器、100 個電子控制單元，以及大量的線路。這些零部件中的每一個都必須滿足一套嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，以確保能在汽車所面臨的復(fù)雜嚴(yán)苛環(huán)境中正常工作，包括應(yīng)對各種天氣和潮濕環(huán)境、復(fù)雜多變的路況、高溫以及振動等諸多挑戰(zhàn)。 “耐用性和可靠性對交通運輸而言至關(guān)重要，”Luke 表示：“車輛中的一些零部件需要具備數(shù)十年的使用壽命。如此長的使用周期意味著，車隊需要做好準(zhǔn)備，以適應(yīng)零部件領(lǐng)域的技術(shù)變革，例如消費者在乘車或搭乘飛機(jī)時，都會期望能用到符合 USB-C 標(biāo)準(zhǔn)的充電線纜，而這通常需要相當(dāng)長的時間�！� 有多家認(rèn)證機(jī)構(gòu)為汽車制造商所用的零部件制定標(biāo)準(zhǔn)，其中包括汽車電子協(xié)會 (AEC) 和美國汽車研究理事會 (USCAR)。這些機(jī)構(gòu)不僅明確零部件的性能要求，還會對獲準(zhǔn)應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的零部件進(jìn)行嚴(yán)格審核與認(rèn)證。 獲得全球認(rèn)可的 AEC 認(rèn)證 (AECQ) 零部件，通常具備高品質(zhì)、強(qiáng)耐用性和高可靠性，即便在行駛中經(jīng)受各種嚴(yán)苛考驗，也能始終保持穩(wěn)定性能。在為汽車設(shè)計挑選零部件時，還需額外留意以下幾點： · 模塊化：如果需要，該零部件是否便于車主或維修店更換？ · 接觸幾何設(shè)計：該零部件可插拔多少次？簡而言之，連接器能否正常工作？ · 能效：該零部件是否能高效利用能源，還是會浪費多余電力？ · 用例：該零部件的制造是否符合規(guī)格以滿足特定用例？規(guī)格不達(dá)標(biāo)的零部件可能只能勉強(qiáng)維持存在而無法正常工作，而規(guī)格過高的零部件則可能限制設(shè)計的靈活性。 · 裝配便利性：基于其在車輛中的安裝位置，裝配線能否大規(guī)模地重復(fù)安裝該零部件？ · 安全性：如果車輛行駛過程中該零部件發(fā)生故障，是否有備用機(jī)制以防止事故發(fā)生？ “在汽車零部件的風(fēng)險評估和規(guī)格設(shè)定方面，存在著兩方面的考量，”McWhinney 表示：“隨著對零部件的要求不僅限于能正常運行，更要保證功能完備，有時就需要重新定義或提高規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。但另一方面，或許現(xiàn)行規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)過高，既增加了過多成本，又限制了設(shè)計的靈活性。隨著汽車架構(gòu)不斷演進(jìn)，工藝水平變得愈發(fā)重要。” “互連空間的一大優(yōu)勢在于，我們能制造出可更換的模塊化部件，”Luke 補(bǔ)充道：“這看似是基本要求，但互連在汽車設(shè)計中的重要性卻被低估了�！� 專家們一致認(rèn)為，在汽車設(shè)計中，安全必須放在首位。 “安全方面的重要性怎么強(qiáng)調(diào)都不為過，”Ulery 說道：“電腦出問題時，重啟一下就行。但當(dāng)車輛以高速行駛時，車內(nèi)的計算總線出了故障，可沒法這么做。這是我們在所有工作中都必須考慮的一個額外的關(guān)鍵層面。 “我們始終緊盯最新、最先進(jìn)的零部件，思考如何植入最新功能以實現(xiàn)最佳性能，也渴望能盡快達(dá)成目標(biāo)。但要知道，我們經(jīng)手的每一個環(huán)節(jié)都關(guān)乎生命安全，因此必須確保零部件的可靠性達(dá)到萬無一失�！� 前路展望 展望未來，消費者對汽車的需求將持續(xù)升級：一方面追求更先進(jìn)的安全與舒適功能，另一方面也更青睞能減少化石燃料依賴的電動汽車及其他交通工具。 “電氣化的浪潮絕不會止步，”McWhinney 強(qiáng)調(diào)：“要說有什么變化，那便是這一進(jìn)程很可能正在加速。” 他認(rèn)為，在此過程中，汽車電子部件的微型化趨勢將貫穿始終。 “微電子技術(shù)的進(jìn)步讓車輛搭載的微處理器數(shù)量不斷增多，而這正推動著軟件定義汽車平臺的快速發(fā)展，”他解釋道：“這并非意味著屆時車輛的每一個元件都會直接由軟件進(jìn)行動態(tài)控制，但控制系統(tǒng)朝著這一方向重構(gòu)，必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響�！� 車輛中微處理器數(shù)量的增加，可能會催生包括自動駕駛在內(nèi)的大量創(chuàng)新，這些創(chuàng)新高度依賴邊緣端極快的數(shù)據(jù)處理能力。盡管還需數(shù)年時間培育，但到 2030 年，自動駕駛汽車有望成為日常出行的常見選擇。如今，大多數(shù)人對半自動駕駛功能已耳熟能詳，使用起來也得心應(yīng)手，例如汽車的巡航控制系統(tǒng)或飛機(jī)的“自動駕駛”模式。在未來數(shù)年里，司機(jī)或飛行員很可能仍需全程參與操控過程，履行其職責(zé)。 未來多年，交通運輸與汽車行業(yè)將持續(xù)推動創(chuàng)新，而 Molex、DigiKey 等供應(yīng)商也將繼續(xù)提供必要的零部件與服務(wù)，為這一進(jìn)程的加速保駕護(hù)航。 |
