探索下一代電動汽車架構(gòu)的設(shè)計(jì)革新

對于如今的消費(fèi)者來說，汽車不再是一種交通工具。消費(fèi)者都迫切希望擁有更多安全功能、更好的信息娛樂選擇和超個(gè)性化的車內(nèi)體驗(yàn)。汽車與環(huán)境的聯(lián)系越來越緊密，尤其新能源汽車，對于查找充電樁位置和空閑情況提出了更高的要求。

此類功能通常是通過電子控制單元（ECU）提供的。當(dāng)今汽車已經(jīng)包含100到150個(gè)電子控制單元。增加更多電控單元的數(shù)量只會加劇現(xiàn)有供應(yīng)鏈的緊張狀況。在車內(nèi)置入更多電控單元會產(chǎn)生更多的故障開點(diǎn)，從而增加保修成本。

與這些電控單元相關(guān)的線束也存在問題。隨著功能的增加，布線的長度、成本和重量也在增加，布線重量現(xiàn)已超過150磅（68.03kg）。這種超重情況與電動汽車的設(shè)計(jì)目標(biāo)背道而馳，電動汽車必須減少負(fù)重以增加續(xù)航里程。

簡化線束

為了解決這些問題，汽車制造商開始采用分區(qū)架構(gòu)。在分區(qū)架構(gòu)中，電控單元數(shù)量在減少但功能更強(qiáng)大，單個(gè)電控單元負(fù)責(zé)控制附近的所有功能。電控單元的總數(shù)因此減少了一個(gè)數(shù)量級。從而降低了因?yàn)?a href="http://ttokpm.com/v/tag/137/" target="_blank">芯片短缺帶來的影響。

每個(gè)區(qū)域的電控單元通過網(wǎng)關(guān)連接到處于車輛核心的高性能計(jì)算集群，該集群協(xié)調(diào)系統(tǒng)范圍的功能。要構(gòu)建這樣的架構(gòu)，工程師不僅需要更快的芯片，還需要帶寬更寬的網(wǎng)絡(luò)。高速FAKRA Mini（HFM）同軸電纜等新技術(shù)滿足了這一需求，所提供的高速鏈路可簡化線束并顯著減輕線路重量。

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鑒于這些優(yōu)勢，各大整車制造商表示他們肯定會在一定程度上向更統(tǒng)一的架構(gòu)過渡。事實(shí)上，Molex莫仕最近的一項(xiàng)全球調(diào)查顯示，84%的受訪者認(rèn)為采用分區(qū)架構(gòu)代表了汽車電子產(chǎn)品的未來。

更順暢地實(shí)現(xiàn)新功能

與每個(gè)電控單元提供固定功能的傳統(tǒng)系統(tǒng)不同，分區(qū)架構(gòu)系統(tǒng)將各種功能整合到數(shù)量更少的一組可靈活設(shè)定的電控單元中。因此車輛的特定功能可由軟件確定。

隨著車輛變得越來越由軟件驅(qū)動，制造商越來越多地通過無線網(wǎng)絡(luò)（OTA）來更新軟件，進(jìn)而排除故障并提供新功能。這種軟件解決方案可加快汽車上市時(shí)間并帶來其它好處。例如，即使全套駕駛員輔助功能尚未準(zhǔn)備就緒，汽車也可以上市，因?yàn)榭梢栽谥筇砑舆@些功能。

軟件還允許制造商通過分析來洞察情況。通過收集有關(guān)電子功能的數(shù)據(jù)來更快地改進(jìn)設(shè)計(jì)。

分區(qū)系統(tǒng)甚至使硬件更新更容易。制造商可以在保留數(shù)據(jù)處理架構(gòu)的情況下升級傳感器、電機(jī)和其它構(gòu)件。新的功能和控件可以通過模塊化的方式添加，而無需增加或替換網(wǎng)關(guān)。這進(jìn)一步縮短了制造時(shí)間，并使得定制生產(chǎn)更容易。

管理成本和重量

分區(qū)架構(gòu)也有利于汽車裝配過程。例如，如今的線束仍然是手工組裝的，因此很昂貴。柔性布線不利于機(jī)器人操作，使得采用高效的精密自動化生產(chǎn)和相關(guān)質(zhì)量控制具有挑戰(zhàn)性。轉(zhuǎn)向具有簡化布局的標(biāo)準(zhǔn)化、大規(guī)模制造布線方案，消除了所有這些痛點(diǎn)。

設(shè)計(jì)人員還采用了更高電壓的電源，使用48伏而不是12伏的傳感器、電機(jī)、電控單元和其它構(gòu)件。更高的電壓以更小的電流提供相同的功率，從而使我們能夠采用更細(xì)更輕的電纜。同樣，電動汽車動力總成正在轉(zhuǎn)向采用更高電壓的架構(gòu)，并采用更高效的控制器和布線。

更輕的電纜、線束、更小的電動汽車電池和更符合空氣動力學(xué)的車身設(shè)計(jì)將幫助電動汽車駕駛員克服里程焦慮，增加汽車電池的續(xù)航里程，并刺激電動汽車的普及。

挑戰(zhàn)與協(xié)作

分區(qū)架構(gòu)可能會對汽車生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響，加速創(chuàng)新，加速廠家提供自適應(yīng)控制和安全功能。但要想取得成功，該架構(gòu)需要高速數(shù)據(jù)連接，這些連接必須完美無缺、穩(wěn)健可靠，并保持?jǐn)?shù)據(jù)的安全流動。

在暴露在風(fēng)雨和持續(xù)沖擊振動中的車輛中，實(shí)現(xiàn)上述連接并不容易。這些環(huán)境條件給電子產(chǎn)品帶來了挑戰(zhàn)，特別是對高速數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)線構(gòu)成挑戰(zhàn)。

高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS) 和自動駕駛系統(tǒng)中越來越多的傳感器和攝像頭將產(chǎn)生前所未有的大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)必須被高速處理。如果機(jī)械振動導(dǎo)致速率超過1Gbps的連接出現(xiàn)短暫中斷，則可能會丟失大量數(shù)據(jù)。隨著安全控制變得越來越自動化，必須構(gòu)建能夠抵御振動風(fēng)險(xiǎn)的連接器。

中央計(jì)算集群中的連接器還需要提供比傳統(tǒng)板對板解決方案更強(qiáng)健的性能，同時(shí)還有數(shù)量眾多的信號引腳和電源連接功能。工程師們計(jì)劃把他們的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，以實(shí)現(xiàn)模塊更換，簡化制造過程并實(shí)現(xiàn)輕松升級。

Molex莫仕正在與制造商和一級供應(yīng)商密切合作，利用其世界一流的信號完整性能力來創(chuàng)建新一代混合型連接器，該連接器可在惡劣路況下成功傳輸電源電力和高速數(shù)據(jù)信號。除了提高可靠性和安全性外，新型連接器還將使安裝操作更容易，因?yàn)樗鼈兊慕M合功能有助于減少連接點(diǎn)。

與此同時(shí)，Molex莫仕正在利用其微型連接器領(lǐng)域的專業(yè)知識（該微型連接器目前用于智能手機(jī)等應(yīng)用場合），實(shí)現(xiàn)從中央計(jì)算機(jī)到攝像頭模塊在內(nèi)的任何場合中的微型、高帶寬板對板連接。Molex莫仕致力于推動下一代電動汽車的各方面的效率提升。

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