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當汽車的電氣化和智能化時代來臨,未來的無人駕駛汽車對數(shù)據(jù)傳輸和安全冗余有著極高的新要求,這就對汽車的神經系統(tǒng)也造成了新的挑戰(zhàn)。幾個按鍵、幾個操作、幾句語音,就可以讓駕乘者簡單地操控復雜的汽車機器,這個過程中除了中央處理器對信息的處理和反應,讓其能夠接收信號、并將做出的指令傳導到相應部位的汽車的 系統(tǒng)也起到相當重要的作用。傳導信號的電氣分配系統(tǒng)又被形象地稱為汽車的“神經網絡”,其擁有三個重要的組成部分,分別是電氣中心、線束、以及連接器系統(tǒng)。主要用來進行接收數(shù)據(jù)信號及動力傳輸,讓車輛做出相應的反應。當汽車的電氣化和智能化時代來臨,對汽車的神經系統(tǒng)也造成了新的挑戰(zhàn)。
智能汽車與無人駕駛正在成為可能,汽車對其神經系統(tǒng)的要求也越來越高。為了實現(xiàn)更多功能,線束的回路與復雜性與日俱增。
雖然供應商不斷為線束減重和縮小體積,但從上世紀90年代末期沿用至今的基礎電氣架構已無法完全滿足當前的需求。
未來的無人駕駛汽車對數(shù)據(jù)傳輸和安全冗余有著極高的新要求,
安波福希望能通過重構電氣分配系統(tǒng),來讓未來汽車更加安全、環(huán)保、互聯(lián)。
智能汽車架構是安波福用來處理計算、信號和動力傳輸?shù)恼w方法,它能夠幫助實現(xiàn)支持基于軟件的各項功能、快速數(shù)據(jù)傳輸,并且能夠滿足最高級別汽車安全的冗余性要求。為汽車解鎖了新的特性和功能,也為未來移動出行帶來了更多想象空間。
安波福是由全球零部件廠商德爾福汽車公司在2017年拆分而來。面對汽車產品電氣化、智能化的趨勢,德爾福自我拆分為安波福(Aptiv)和德爾??萍純杉夜?,前者將主要聚焦于自動駕駛技術,后者繼續(xù)專注動力總成業(yè)務的研發(fā)。
拆分當年,調研公司Navigant Research發(fā)布的一項研究報告中曾指出,德爾福在過去幾年中大幅縮小業(yè)務范圍,將燃料系統(tǒng)、電子電氣結構和自動駕駛作為核心業(yè)務。同時,德爾福在自動駕駛領域供應商中排名第一。
汽車電氣分配系統(tǒng)中的線束是安波福智能汽車架構的核心組成部分,也是安波福全球產品組合中的一條重要產品線。其在一輛汽車中所承擔的使命與生產工藝的沿革,正是汽車工業(yè)高速發(fā)展的見證。同時,要保證汽車有足夠的數(shù)據(jù)處理能力和電力分配容量,并保證汽車不會死機,安全、可靠地實現(xiàn)所有功能,這也對汽車的電氣分配系統(tǒng)及線束的設計制造提出了更高的要求。
目前,安波福在全球范圍內建有125個制造工廠,15個主要技術中心,16萬多名員工,遍布44個國家,為未來移動出行創(chuàng)造解決方案。
近日,億歐汽車等媒體在安波福位于天津的電氣分配系統(tǒng)工廠,向安波福電氣分配系統(tǒng)全球總裁威廉T.普雷斯利(William T. Presley)、安波福電氣分配系統(tǒng)亞太區(qū)副總裁兼董事總經理朗智文(Anu Rathninde)了解到了安波福對于智能汽車架構的定位與思考。
以下為采訪實錄,經億歐汽車編輯:
Q:請具體介紹一下智能汽車架構的組成部分有哪些?
普雷斯利:智能汽車架構有三個主要的組成部分,動力數(shù)據(jù)中心(PDC)、中央計算集群和電氣分配系統(tǒng)本身。架構把車輛分成不同的區(qū)塊,比如車門可以看作是一個區(qū)域,在門里面有一個電氣分配的系統(tǒng),有自己的熔斷和動力數(shù)據(jù)中心,可以從中央計算集群獲得信號,所以一旦出現(xiàn)碰撞,它就可以很快的反應。
在智能汽車架構中,整個車輛被分成各種區(qū)域,這樣就會減少分配系統(tǒng)的體積和重量,因為不再需要長線用于集群和傳感器之間的傳輸,只需要通過一個中央計算集群把電力和數(shù)據(jù)發(fā)到各個區(qū)域當中。
Q:SVA架構和傳統(tǒng)架構有什么區(qū)別?
普雷斯利:智能汽車架構是安波福用來處理計算、信號和動力傳輸?shù)恼w方法,是安波福在所有相關優(yōu)勢領域技術的集大成者。它能夠幫助實現(xiàn)支持基于軟件的各項功能、快速數(shù)據(jù)傳輸,并且能夠滿足最高級別汽車安全的冗余性要求,確保汽車部分出現(xiàn)故障后仍然能安全運行,同時還能滿足業(yè)內最嚴格的運行安全與網絡安全標準。
傳統(tǒng)的汽車架構,每一個主機廠都是不一樣的,而智能汽車架構能夠有一些基礎的部分,比如說動力數(shù)據(jù)中心和中央計算集群,可以把這樣的區(qū)塊放在任何的車輛上面,要定制的部分只有電氣分配系統(tǒng)的長度。
所有的智能車輛都有同樣的架構,這個功能是通過解決方案和軟件應用來實現(xiàn)的。
所以,
Q:汽車電子程度化越來越高,對于線束的要求也越來越高,線束的長度也越來越長。安波福怎么權衡線束的長度和數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)囊螅?/strong>
普雷斯利:在電氣化方面的挑戰(zhàn),其實是重量。因為線束的長度越長,體積越大,它會增加車輛的重量,車重增加會減少車的續(xù)航里程,這是電動汽車現(xiàn)在面臨的一個問題。
安波福的解決方案是通過材料科學方法來解決。
所以,其實現(xiàn)在汽車上有兩種不同的線纜,一種是小型的線纜,是一種非常細的線纜,這是主要的線纜類型。還有些非常粗,比如像電池的導線。對這兩種線纜我們有不同的解決方案。
對于細的線纜,我們使用合金來保證它的強韌度,并且能夠保證它的傳導性仍然能像使用銅線一樣的效果,同時重量減半。
對于粗的導線,在電動汽車當中是非常重的,因為主要是用銅來做的。在這方面,安波福工程師首次用鋁導線替代銅導線。鋁的導電性能不如銅,體積也要大一點。但是因為一些主要的線纜體積減小了,所以我們能夠為這些大的線纜挪出一些地方。這樣的話部件重量都降低了,所以就能夠提高汽車的可行駛里程。
智能汽車架構的目的就是把線束分成可管理的小段,不再需要很長的線束,只需從一個電氣中心連接到另一個電氣中心,并由一個中央集成的計算中心控制。
還有智能汽車架構,
Q:智能汽車和自動駕駛時代來臨,汽車電控做出了哪些相應的變化?從哪些方面來保證自動駕駛的安全性?
普雷斯利:自動駕駛造成的主要變化就是如果一個系統(tǒng)失靈,就必須要有一個備份的冗余系統(tǒng)。如果車輛一旦出現(xiàn)故障,牽引失去動力,但在自動駕駛當中無法制動,所以必須要給重要的電機等供電。
在自動駕駛汽車架構當中就有一個冗余系統(tǒng),來為主要的系統(tǒng)提供備份,這也是自動駕駛汽車架構和傳統(tǒng)汽車架構之間最大的區(qū)別。
所以
還有一點變化就是,汽車的空間并沒有擴大,所以必須要減少汽車配件的體積和重量,比如說用材料科學還有智能汽車架構的方法來解決。希望在汽車有限的物理空間中盡可能加入更多功能和特性。
Q:新勢力造車和傳統(tǒng)車企相比,在架構或者思路上會有怎樣的不同?中國目前是世界上最大的電動車市場,針對電動車來說,線束的類型要發(fā)生改變,安波福在這方面如何應對?目前中國市場上L2級別自動駕駛車型越來越多,隨著5G技術在某些地區(qū)開始商業(yè)化的運行,這些技術對于安波福有哪些影響或者挑戰(zhàn)?
在汽車架構方面和傳統(tǒng)電動車市場上的公司是差不多的。
朗智文:第一個問題,造車新勢力的架構和傳統(tǒng)車企的區(qū)別。近年來,中國確實有很多造車新勢力進入市場,它們主要是做電動車。
第二個問題,中國是世界上最大的電動車市場,安波福也在中國建立了本土支持能力,我們有針對電動車開發(fā)的高壓電氣分配系統(tǒng)(包括高壓線束、連接器等),使我們能夠提供高壓方面的產品和服務。
這并不是所有公司都能做到的,它需要很多的資本投入。在目前的市場上,電動車其實給我們帶來了一些潛在優(yōu)勢。
普雷斯利:高壓線束系統(tǒng)不是一個大宗商品,它需要有特別的處理工藝,這樣才能達到合適的電壓來通過電池、系統(tǒng)給目標器件供電。
講到5G技術,在未來出行解決方案中確實會帶來商業(yè)化的機會?,F(xiàn)在也有人在討論數(shù)據(jù)怎樣變現(xiàn),安波福和整車廠之間也在進行討論。現(xiàn)在我們有能力可以收集到這些數(shù)據(jù),怎么使用還要取決于和整車廠之間討論的結果。
朗智文:現(xiàn)在大部分整車廠平臺都有一定程度的自動駕駛功能,基本上已經達到L1.5或者L2的級別。這對電氣分配系統(tǒng)來說相當于汽車內有了更多的組件、攝像頭、驅動、傳感器等等。這也說明了為什么智能汽車架構(SVA)代表著未來,因為不能單純地只增加一個內容,要從根本上去改變這個架構。
普雷斯利:安波福很重要的一個事業(yè)部就是主動安全與用戶體驗(AS&UX),負責研發(fā)高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS),所以L2級自動駕駛對我們來講是一個機會。
Q:對于燃油車和新能源汽車來說,安波福的線束和智能汽車架構的產品在應用上有什么區(qū)別?公司未來的發(fā)展重心放在哪個方向?
普雷斯利:講到電氣化的時候我們要分層思考?;A層就是傳統(tǒng)的12伏系統(tǒng),不管是電動車還是燃油車,基本都需要這個系統(tǒng),兩者之間沒有太大區(qū)別。
再往上就是48伏或者更高壓的系統(tǒng),這樣的話就會有一些區(qū)別了。比如說在電動車當中就需要更加多的資本投入以及技術專長,把整個端子和線束牢牢連接在一起,線束周圍還要有包裹,這樣確保電磁不會對車輛行駛造成干擾。
電動車高壓線束對于安全性還會有更高的要求,因為把連接器從模塊撤出來之前先要將高壓纜線斷電。
我們有專門的工程部件事業(yè)部來生產這種特殊的連接器,為高壓系統(tǒng)提供保護,能夠安全地斷電,保證系統(tǒng)正常運行。我們有主動安全與用戶體驗事業(yè)部,因此我們了解整個系統(tǒng)有什么樣的要求,可以將中央計算集群、電氣分配系統(tǒng)和導線三者更好地結合在一起。
Q:在架構上,傳統(tǒng)汽車和智能汽車在冗余設計上有什么區(qū)別?
朗智文:在傳統(tǒng)汽車(標準內燃機汽車)中,冗余的設計會更加少,因為主要是人來負責駕駛,也不需要有太多的傳感器和攝像頭。但是如果智能汽車的話,駕駛員的責任就變小了,有更多的攝像頭和傳感器在控制。這么多的傳感器系統(tǒng)在汽車中,控制器會有負責更多流程。這會帶來更多數(shù)據(jù)、更多軟件控制系統(tǒng)和更多內容,這樣就會增加電氣分配系統(tǒng)的復雜性。
Q:請介紹一下未來安波福電子電氣架構的規(guī)劃。
將來,汽車的計算系統(tǒng)會是一個中央化集群,和現(xiàn)在的架構正好相反。
普雷斯利:目前,汽車的計算系統(tǒng)是分布式的,所以需要引擎控制器、車身控制器、信息娛樂控制器、電力分配中心等。
現(xiàn)在的汽車架構系統(tǒng)有非常大的中央化電力分配中心,然后有分布式的計算系統(tǒng)。安波福要做的就是把它反過來,成為一個集成的中央計算系統(tǒng),而配電系統(tǒng)則是分布式的,這樣就能夠利用現(xiàn)有的車輛當中的這些模塊,減少電氣分配中心的體積和重量,從而可以實現(xiàn)減排,提升汽車的續(xù)航里程。
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