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作者：Molex莫仕高級銷售總監(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。盡管汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)改進，然而，幾十年來汽車的整體設計幾乎沒有什么改變，無論是在制造方式還是在車輛架構(gòu)方面。
盡管電子內(nèi)容推動了諸多尖端功能在新型車輛中的實現(xiàn)，但用于連接電子設備的制造技術(shù)的發(fā)展速度，落后于硬件和軟件。這種停滯不前會拖累未來的汽車發(fā)展。事實上，最近Molex莫仕和Mouser贊助的一項研究表明，超過57%被調(diào)研的專業(yè)人士認為，制造技術(shù)問題是實現(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上進行構(gòu)建。由于業(yè)界對于傳統(tǒng)設計的依賴，無論汽車電子控制領域出現(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。
電子設備的價值
轉(zhuǎn)變的拐點已經(jīng)來到了?，F(xiàn)在電子設備對于汽車制造至關重要，以至于占據(jù)了現(xiàn)今許多車輛價值的一半以上。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ECU才能正常工作，而每個ECU都必須連接到現(xiàn)時貫穿車身的電纜線束上。
然而，同時出現(xiàn)的多項新興技術(shù)，正迅速將這種演變推向一場革命。
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)混合動力或電動汽車，其中一些廠商已經(jīng)承諾完全停止生產(chǎn)燃油車。隨著純電動汽車的面世，使其需承載較高電流，電纜線束迎來重大改進。
汽車制造商也在采用智能駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)，這項革新性技術(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周圍環(huán)境并提醒駕駛員注意潛在危險。每個傳感器都需要一個ECU來提供控制，并通過電纜傳送電力和實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)連接。?
ADAS后的下一個技術(shù)發(fā)展方向，就是自主(自動駕駛)車輛。事實上，在Molex莫仕/Mouser調(diào)研，中81%專業(yè)人士認為IV級自動駕駛功能將在未來10年內(nèi)成為新車的標準功能。
自動駕駛汽車可以獲取傳感器陣列收集的數(shù)據(jù)，同時進行處理并作出瞬間決策，以避免危險和實現(xiàn)安全駕駛。以最小延遲來處理大量數(shù)據(jù)，需要龐大的計算能力，遠遠超過當代任何車輛的計算能力。
自動駕駛汽車不僅依賴更多的傳感器和計算機，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設施進行通信，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)的進步，以及ADAS、自動駕駛汽車和無線通信功能的日益復雜化，將要求汽車連接方式的革新。設計人員無法再簡單地添加更多的ECU及其相關接線?，F(xiàn)代汽車中擠滿各項技術(shù)，留給設計人員的空間很少了。
將所有電子系統(tǒng)連接在一起所需的布線，也是一個要考慮的主要因素。汽車的連接線束是龐大而復雜的系統(tǒng)，每增添一臺新設備都會帶來更多的重量和復雜性。此外，線束是汽車制造領域中為數(shù)不多的手工操作部件之一，因而是安裝最耗時、成本最高的部件之一。
未來十年將會變得司空見慣的新興技術(shù)，無法使用傳統(tǒng)的電纜線束進行集成。若市場出現(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行分組，這導致設計高度復雜。Zonal架構(gòu)則使用簡化的結(jié)構(gòu)取代復雜的網(wǎng)絡。車輛的功能按車輛內(nèi)的位置分組，包括燈和傳感器、電機和控制裝置。每個位置都被描述為一個區(qū)域，并由靠近的網(wǎng)關來控制。通過這種方式，可以縮短將組件連接到控制器的電纜長度，從而將復雜性和重量減至最低。
每個Zonal網(wǎng)關都連接到車輛核心的中央計算集群，因而可以通過一條小型高速網(wǎng)絡電纜進行跨區(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)合車輛動力、通信和自動駕駛技術(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計革新。傳統(tǒng)設計方法無法提供現(xiàn)代消費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。
