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汽車電動(dòng)化的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，究竟誰(shuí)會(huì)是最終的贏家，現(xiàn)在言之尚早，不過最可能的贏家，是愿意接受顛覆變革并且實(shí)施創(chuàng)新來滿足客戶期望的汽車制造商和供應(yīng)商。大中華區(qū)汽車企業(yè)正在全速前進(jìn)，靈活供應(yīng)新型電動(dòng)車型款，同時(shí)建設(shè)充電基礎(chǔ)設(shè)施以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(EV)的快速過渡，從而在全球電動(dòng)車市場(chǎng)上取得并保持主導(dǎo)地位。整個(gè)電動(dòng)汽車(EV)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)明和轉(zhuǎn)型步伐加快了，創(chuàng)造了無(wú)數(shù)機(jī)會(huì)，也帶來源源不斷的挑戰(zhàn)。
消費(fèi)者的需求不斷變化，如要開發(fā)出迎合這些需求的未來電動(dòng)化車輛架構(gòu)，關(guān)鍵在于業(yè)界的共同合作。Molex莫仕進(jìn)一步實(shí)踐其使命，提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并且提供關(guān)鍵的電子、電源和信號(hào)以及連接解決方案，而這些解決方案構(gòu)成了未來電動(dòng)化車輛的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。Molex莫仕委托Dimensional Research于 2021 年 10 月進(jìn)行了“汽車電動(dòng)化創(chuàng)新(Innovation in Automotive Electrification)”調(diào)研5，訪問了北美、歐洲、中東和非洲，以及亞太地區(qū)的汽車企業(yè)和一級(jí)或二級(jí)供應(yīng)商、充電站供應(yīng)商方面的 200多名行業(yè)人士。
受訪者認(rèn)為最能從電動(dòng)汽車創(chuàng)新中受益的前五大功能特性，包括車輛自動(dòng)駕駛和駕駛員輔助、安全性、總體擁有成本、車輛充電時(shí)間和車輛續(xù)航里程。有意思的是，一級(jí)和二級(jí)供應(yīng)商表示，他們?cè)诟纳栖囕v續(xù)航里程和充電時(shí)間方面最為困難，而汽車OEM廠商則提到，最困難的是持續(xù)保養(yǎng)維護(hù)、以及車輛自動(dòng)駕駛和駕駛員輔助功能方面的創(chuàng)新挑戰(zhàn)。
至于持續(xù)存在的各種問題，名列前茅的是撞擊、振動(dòng)和電路松動(dòng)或損壞的風(fēng)險(xiǎn)，以及與熱管理和高電流相關(guān)的安全威脅。所有人都在思考如何優(yōu)化電池管理，因?yàn)檫@直接關(guān)系到提高續(xù)航里程、性能表現(xiàn)和縮短充電時(shí)間6。
全球汽車產(chǎn)業(yè)的顛覆變革
業(yè)界存在著眾多挑戰(zhàn)，而且市場(chǎng)對(duì)聯(lián)網(wǎng)電動(dòng)汽車的需求，極大地顛覆了市場(chǎng)上主要汽車廠商的地位。這里有個(gè)貼切的例子：福特、通用、梅賽德斯、沃爾沃和寶馬等知名汽車品牌，正面臨著新型業(yè)態(tài)的競(jìng)爭(zhēng)壓力，就是那些來自汽車行業(yè)以外，能夠供應(yīng)支持軟件、電子組件和基礎(chǔ)架構(gòu)的新浪潮企業(yè)。谷歌、Meta(Facebook)、富士康、蘋果和英特爾等科技企業(yè)，均宣布了針對(duì)聯(lián)網(wǎng)汽車技術(shù)進(jìn)行數(shù)百萬(wàn)美元投資的計(jì)劃，這在很大程度上是由全新的數(shù)據(jù)導(dǎo)向商業(yè)模式所推動(dòng)的。當(dāng)消費(fèi)者從汽車進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)時(shí)，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對(duì)于第三方企業(yè)(從保險(xiǎn)公司到無(wú)線營(yíng)運(yùn)商和廣告商)將是無(wú)價(jià)之寶。
根據(jù)全球管理咨詢公司麥肯錫的文章“釋放智能聯(lián)網(wǎng)汽車數(shù)據(jù)的全生命周期價(jià)值”1 (Unlocking the full life-cycle value from connected-car data)指出，聯(lián)網(wǎng)汽車數(shù)據(jù)的貨幣化每年可帶來2500億至4000億美元的價(jià)值，這是OEM廠商無(wú)法忽視或怠慢的重要收益。
連接性正在激發(fā)全新的貨幣化商業(yè)模式和功能更強(qiáng)大的駕駛體驗(yàn)，證明業(yè)界針對(duì)新性能和技術(shù)的投資是合理的。其中一個(gè)最重要的價(jià)值驅(qū)動(dòng)因素是車對(duì)車(V2V)、車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施(V2I)通信的興起，人們通常將其統(tǒng)稱為“V2X”，也就是車輛對(duì)一切(Vehicle to Everything) 通信。
自動(dòng)駕駛分級(jí)
V2X的發(fā)展演進(jìn)，有可能實(shí)現(xiàn)車輛和駕駛環(huán)境之間更大程度的自主管理互動(dòng)?！?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E6%97%A0%E4%BA%BA%E9%A9%BE%E9%A9%B6/">無(wú)人駕駛”汽車可能是完全自主駕駛車輛的概念目標(biāo)，而自主駕駛技術(shù)的發(fā)展有著不同的等級(jí)。
美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)(SAE) 簡(jiǎn)明的闡述了自主駕駛的分級(jí)。在無(wú)自動(dòng)化操作的情況下，駕駛員會(huì)執(zhí)行所有的駕駛操作，但隨著時(shí)間的推移，會(huì)發(fā)展到完全自動(dòng)化的駕駛水平。到那時(shí)候，在任何情況下都可以交由車輛完全掌控駕駛運(yùn)行2。
電動(dòng)化帶動(dòng)連接和數(shù)據(jù)需求
在現(xiàn)今的車輛中，由于從電子控制單元(ECU)、攝像頭、雷達(dá)、光學(xué)雷達(dá)和其他數(shù)據(jù)生成裝置等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量大幅增加，需要使用先進(jìn)的通信功能及協(xié)議來處理。設(shè)計(jì)人員正廣泛采用基于以太網(wǎng)的連接和Zonal區(qū)域架構(gòu)來滿足需求。這將使得整個(gè)車輛的數(shù)據(jù)傳輸更為高效，并可減少布線的重量和成本。在Zonal區(qū)域架構(gòu)中，ECU將會(huì)被域控制單元(DCU)所取代，預(yù)計(jì)業(yè)界將會(huì)迅速采用DCU架構(gòu)。
雖然汽車電動(dòng)化會(huì)增加電子組件部分的成本，但預(yù)計(jì)將可大幅提高車輛的可靠性。例如，由于不再需要變速箱，以及使用機(jī)油來潤(rùn)滑引擎，因而活動(dòng)零部件的數(shù)量顯著減少。這表示像特斯拉Model S這樣的電動(dòng)汽車可以正常運(yùn)行更長(zhǎng)的時(shí)間，除了輪胎和剎車之外，無(wú)需擔(dān)心重大的維護(hù)問題。
隨著車輛朝向更高水平的自動(dòng)駕駛操作發(fā)展，所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的數(shù)量與質(zhì)量也會(huì)增加。位于車輛內(nèi)部和外部的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)攝像頭數(shù)量不斷增加，有部分車型甚至已經(jīng)安裝了10到12個(gè)攝像相頭。這些攝像頭需要具備高速數(shù)據(jù)傳輸速率和低延遲性能，以便迅速將潛在的危險(xiǎn)告知駕駛安全系統(tǒng)。此外，與目前車輛中的130萬(wàn)像素分辨率相機(jī)相比，新的攝像頭像素將高達(dá) 800萬(wàn)像素，因此會(huì)產(chǎn)生更多的數(shù)據(jù)。攝像頭模塊也變得越來越小，需要單片PCB安裝，由于封裝組件更為密集，可能會(huì)產(chǎn)生額外的電磁干擾(EMI)。攝像頭是精密的組件，對(duì)于如今的電動(dòng)汽車來說，攝像頭和布線都必須在惡劣的條件下可靠地運(yùn)作，包括高度的沖擊、振動(dòng)力和極端溫度條件。
Zonal區(qū)域架構(gòu)作為全新的車輛核心功能的連接和布線方式，將取代傳統(tǒng)的架構(gòu)模式，也成為解決方案的一環(huán)。
技術(shù)變革是高速增長(zhǎng)的基礎(chǔ)
電動(dòng)汽車和自動(dòng)駕駛功能不斷發(fā)展，促使汽車產(chǎn)業(yè)快速追求技術(shù)變革，這是不可避免的發(fā)展趨勢(shì)。在2019年，全球約有3100萬(wàn)輛至少具備一定程度自動(dòng)化的汽車在運(yùn)行。來自市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Statista報(bào)告指出，到2024年，這類車輛的數(shù)量預(yù)計(jì)將會(huì)超過5400萬(wàn)輛3。相應(yīng)地，全球自動(dòng)駕駛汽車市場(chǎng)預(yù)計(jì)亦將會(huì)增長(zhǎng)。盡管由于新型冠狀病毒疫情導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)放緩，2020年市場(chǎng)萎縮了大約3%，然而根據(jù)預(yù)測(cè)，在2020年至2023年期間，市場(chǎng)將會(huì)增長(zhǎng)近60% 4。
同樣地，新的供電傳輸要求需要重新考慮現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)限制。電動(dòng)車輛因?yàn)樘鎿Q了機(jī)械和液壓系統(tǒng)，對(duì)于直流電源的需求越來越大，典型的12V DC系統(tǒng)已不再適用。即便是內(nèi)燃機(jī)引擎和“輕度油電混合”動(dòng)力車輛也出現(xiàn)了電氣系統(tǒng)的發(fā)展演進(jìn)，電壓通常會(huì)增加四倍，達(dá)到48V DC，而純電動(dòng)車電源則要求至少具備400V DC。
為了確保電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)在高電壓環(huán)境下的真正安全，設(shè)備互連需要更高的隔離度。除此之外，由于車輛動(dòng)力系統(tǒng)處于惡劣的運(yùn)行環(huán)境，電氣連接要求能夠承受各種高熱、潮濕和振動(dòng)狀況。車輛運(yùn)行具備高可靠性是非常重要的，可以幫助預(yù)防車輛發(fā)生故障，也可減少相關(guān)的維修成本。
業(yè)界共同合作是絕對(duì)要求
在十年左右的時(shí)間里，幾乎所有的汽車和卡車在技術(shù)上已經(jīng)與前代產(chǎn)品截然不同，既要具備最新的電動(dòng)車技術(shù)所需的設(shè)計(jì)功能，又要求足夠穩(wěn)固耐用，能夠在嚴(yán)苛的條件下可靠地行駛。
這意味著在電動(dòng)車領(lǐng)域，需要以前所未有的規(guī)模來進(jìn)行業(yè)界合作?！捌囯妱?dòng)化創(chuàng)新”調(diào)研結(jié)果還顯示，業(yè)界認(rèn)為共同合作是推進(jìn)車輛電動(dòng)化創(chuàng)新的最大驅(qū)動(dòng)力。領(lǐng)先的OEM廠商與一級(jí)和二級(jí)供應(yīng)商需要攜手合作，并且通過分銷合作伙伴來利用新的技術(shù)，以便在市場(chǎng)上快速推出新型電動(dòng)車。
參考文獻(xiàn)
1 https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/unlocking-the-full-life-cycle-value-from-connected-car-data
2 https://www.synopsys.com/automotive/autonomous-driving-levels.html
3 https://www.statista.com/statistics/1230664/projected-number-autonomous-cars-worldwide/
4 https://www.statista.com/statistics/428692/projected-size-of-global-autonomous-vehicle-market-by-vehicle-type/
5 https://experience.molex.com/electronic-solutions/electrification/
6 https://experience.molex.com/on-the-road-to-an-electrified-vehicle-future/
作者：Molex莫仕交通與工業(yè)解決方案部門高級(jí)副總裁暨總經(jīng)理Mike Bloomgren
