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汽車電動化的競爭日趨激烈，究竟誰會是最終的贏家，現在言之尚早，不過最可能的贏家，是愿意接受顛覆變革并且實施創(chuàng)新來滿足客戶期望的汽車制造商和供應商。大中華區(qū)汽車企業(yè)正在全速前進，靈活供應新型電動車型款，同時建設充電基礎設施以實現電動汽車(EV)的快速過渡，從而在全球電動車市場上取得并保持主導地位。整個電動汽車(EV)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)明和轉型步伐加快了，創(chuàng)造了無數機會，也帶來源源不斷的挑戰(zhàn)。
消費者的需求不斷變化，如要開發(fā)出迎合這些需求的未來電動化車輛架構，關鍵在于業(yè)界的共同合作。Molex莫仕進一步實踐其使命，提升產品設計，并且提供關鍵的電子、電源和信號以及連接解決方案，而這些解決方案構成了未來電動化車輛的中樞神經系統(tǒng)。Molex莫仕委托Dimensional Research于 2021 年 10 月進行了“汽車電動化創(chuàng)新(Innovation in Automotive Electrification)”調研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)和一級或二級供應商、充電站供應商方面的 200多名行業(yè)人士。
受訪者認為最能從電動汽車創(chuàng)新中受益的前五大功能特性，包括車輛自動駕駛和駕駛員輔助、安全性、總體擁有成本、車輛充電時間和車輛續(xù)航里程。有意思的是，一級和二級供應商表示，他們在改善車輛續(xù)航里程和充電時間方面最為困難，而汽車OEM廠商則提到，最困難的是持續(xù)保養(yǎng)維護、以及車輛自動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、振動和電路松動或損壞的風險，以及與熱管理和高電流相關的安全威脅。所有人都在思考如何優(yōu)化電池管理，因為這直接關系到提高續(xù)航里程、性能表現和縮短充電時間6。
全球汽車產業(yè)的顛覆變革
業(yè)界存在著眾多挑戰(zhàn)，而且市場對聯網電動汽車的需求，極大地顛覆了市場上主要汽車廠商的地位。這里有個貼切的例子：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)的競爭壓力，就是那些來自汽車行業(yè)以外，能夠供應支持軟件、電子組件和基礎架構的新浪潮企業(yè)。谷歌、Meta(Facebook)、富士康、蘋果和英特爾等科技企業(yè)，均宣布了針對聯網汽車技術進行數百萬美元投資的計劃，這在很大程度上是由全新的數據導向商業(yè)模式所推動的。當消費者從汽車進行聯網時，所產生的數據對于第三方企業(yè)(從保險公司到無線營運商和廣告商)將是無價之寶。
根據全球管理咨詢公司麥肯錫的文章“釋放智能聯網汽車數據的全生命周期價值”1 (Unlocking the full life-cycle value from connected-car data)指出，聯網汽車數據的貨幣化每年可帶來2500億至4000億美元的價值，這是OEM廠商無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)模式和功能更強大的駕駛體驗，證明業(yè)界針對新性能和技術的投資是合理的。其中一個最重要的價值驅動因素是車對車(V2V)、車對基礎設施(V2I)通信的興起，人們通常將其統(tǒng)稱為“V2X”，也就是車輛對一切(Vehicle to Everything) 通信。
自動駕駛分級
V2X的發(fā)展演進，有可能實現車輛和駕駛環(huán)境之間更大程度的自主管理互動?！?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E6%97%A0%E4%BA%BA%E9%A9%BE%E9%A9%B6/">無人駕駛”汽車可能是完全自主駕駛車輛的概念目標，而自主駕駛技術的發(fā)展有著不同的等級。
美國汽車工程師學會(SAE) 簡明的闡述了自主駕駛的分級。在無自動化操作的情況下，駕駛員會執(zhí)行所有的駕駛操作，但隨著時間的推移，會發(fā)展到完全自動化的駕駛水平。到那時候，在任何情況下都可以交由車輛完全掌控駕駛運行2。
電動化帶動連接和數據需求
在現今的車輛中，由于從電子控制單元(ECU)、攝像頭、雷達、光學雷達和其他數據生成裝置等產生的數據量大幅增加，需要使用先進的通信功能及協議來處理。設計人員正廣泛采用基于以太網的連接和Zonal區(qū)域架構來滿足需求。這將使得整個車輛的數據傳輸更為高效，并可減少布線的重量和成本。在Zonal區(qū)域架構中，ECU將會被域控制單元(DCU)所取代，預計業(yè)界將會迅速采用DCU架構。
雖然汽車電動化會增加電子組件部分的成本，但預計將可大幅提高車輛的可靠性。例如，由于不再需要變速箱，以及使用機油來潤滑引擎，因而活動零部件的數量顯著減少。這表示像特斯拉Model S這樣的電動汽車可以正常運行更長的時間，除了輪胎和剎車之外，無需擔心重大的維護問題。
隨著車輛朝向更高水平的自動駕駛操作發(fā)展，所產生數據的數量與質量也會增加。位于車輛內部和外部的先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)攝像頭數量不斷增加，有部分車型甚至已經安裝了10到12個攝像相頭。這些攝像頭需要具備高速數據傳輸速率和低延遲性能，以便迅速將潛在的危險告知駕駛安全系統(tǒng)。此外，與目前車輛中的130萬像素分辨率相機相比，新的攝像頭像素將高達 800萬像素，因此會產生更多的數據。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，可能會產生額外的電磁干擾(EMI)。攝像頭是精密的組件，對于如今的電動汽車來說，攝像頭和布線都必須在惡劣的條件下可靠地運作，包括高度的沖擊、振動力和極端溫度條件。
Zonal區(qū)域架構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)的架構模式，也成為解決方案的一環(huán)。
技術變革是高速增長的基礎
電動汽車和自動駕駛功能不斷發(fā)展，促使汽車產業(yè)快速追求技術變革，這是不可避免的發(fā)展趨勢。在2019年，全球約有3100萬輛至少具備一定程度自動化的汽車在運行。來自市場研究機構Statista報告指出，到2024年，這類車輛的數量預計將會超過5400萬輛3。相應地，全球自動駕駛汽車市場預計亦將會增長。盡管由于新型冠狀病毒疫情導致經濟放緩，2020年市場萎縮了大約3%，然而根據預測，在2020年至2023年期間，市場將會增長近60% 4。
同樣地，新的供電傳輸要求需要重新考慮現階段的設計限制。電動車輛因為替換了機械和液壓系統(tǒng)，對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。即便是內燃機引擎和“輕度油電混合”動力車輛也出現了電氣系統(tǒng)的發(fā)展演進，電壓通常會增加四倍，達到48V DC，而純電動車電源則要求至少具備400V DC。
為了確保電動動力系統(tǒng)在高電壓環(huán)境下的真正安全，設備互連需要更高的隔離度。除此之外，由于車輛動力系統(tǒng)處于惡劣的運行環(huán)境，電氣連接要求能夠承受各種高熱、潮濕和振動狀況。車輛運行具備高可靠性是非常重要的，可以幫助預防車輛發(fā)生故障，也可減少相關的維修成本。
業(yè)界共同合作是絕對要求
在十年左右的時間里，幾乎所有的汽車和卡車在技術上已經與前代產品截然不同，既要具備最新的電動車技術所需的設計功能，又要求足夠穩(wěn)固耐用，能夠在嚴苛的條件下可靠地行駛。
這意味著在電動車領域，需要以前所未有的規(guī)模來進行業(yè)界合作。“汽車電動化創(chuàng)新”調研結果還顯示，業(yè)界認為共同合作是推進車輛電動化創(chuàng)新的最大驅動力。領先的OEM廠商與一級和二級供應商需要攜手合作，并且通過分銷合作伙伴來利用新的技術，以便在市場上快速推出新型電動車。
參考文獻
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)解決方案部門高級副總裁暨總經理Mike Bloomgren
