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扫除汽车电动化的障碍

日期: 2022-03-03
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未来是电动化的世界。事实上,在无数的工业和消费环境中,产品、系统和流程的电动化进程正加速发展。先进的电子技术替代了液压和气动等传统方法,驱动着这些转变。


电动化的加速发展,在交通运输行业中最为明显突出。搭载尖端功能和纯电动动力系统的车辆数量正以前所未有的速度增长。


除了纯电动动力系统迅速取代长期使用的内燃机(ICE)之外,普通车辆的电动部份也在显着增长。例如,许多先前采用机械方式的关键系统已转为采用电子设备来提高安全性和可靠性,包括制动辅助和转向(电动助力转向(EPAS))。最近,支持先进驾驶辅助系统(ADAS)的解决方案正在快速发展,带领我们朝向 “完全自动驾驶” 这个伟大目标进发。

 

更多选择和更好性能,将加快电动汽车的普及


在过去数年中,电动汽车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)的数量在全球范围明显增长,预计它们将会占据2025年新车销售量的20%。


在全球市场上,各种EV和HEV车型的数量和类别(从紧凑型汽车到大型皮卡车)均显着增加。此外,电池、电源管理和能量再生系统(regenerative system)不断进步,使得电动汽车在一次充电后的续航里程不断延长,更加接近于汽油燃料汽车在加油后的行驶距离。随着电动汽车的续航里程持续增加,过往阻碍电动汽车采用的担忧不断减少。而且,随着充电站网络扩大和快速充电变得越来越普遍,电动汽车和内燃机汽车之间的“差距”将会进一步缩小,使得电动汽车可发挥巨大发展潜力。


扫除汽车电动化的障碍


汽车电动化的挑战


尽管前景光明,但实施汽车电动化仍然存在着不少障碍。在这个年复合增长率为10.6%、价值2363亿美元的市场中,汽车制造商如要占据一席之地,将会面临哪些挑战呢?


根据Molex莫仕和第三方研究机构Dimensional Research最近进行的“汽车电动化创新(Electrification Innovation in Automotive)”调研显示,业界对于发展障碍的担忧是真实存在的,92%的受访者表示其设计团队在推展车辆电动化增长方面遇到了很多挑战。


扫除汽车电动化的障碍


采用Zonal区域架构技术


消费者对车辆的要求不再仅仅是交通,因此汽车制造商的首要任务是使汽车变得更安全、舒适、方便并配备信息娱乐功能。今天的现代化车辆具备了多项出色的功能,使得人们感觉汽车就是工作和生活空间的延伸。然而,由于电子系统和模块大大增多,这给普通车辆的电气架构带来了很大的挑战。


为了满足消费者的需求,高端汽车的设计可能需要超过 100个电子控制单元(ECU)。车辆中的ECU增多,这在如何连接、组合打包和管理对车辆至关重要的交通行驶命令和控制特定功能方面,带来了巨大的挑战。随着现有架构达到可扩展性的极限,业界需要采用Zonal架构。人们可将车辆划分为各个不同的区域来分配功能,然后根据需要在区域之间传递信息。Zonal区域架构不仅可以优化和减少整体布线量,还可以整合ECU。除了实现更适合车辆中越来越多的电子系统的拓扑结构外,Zonal区域架构还可以减轻汽车重量,从而提高效率,并改善每次充电的续航里程。成功实施区域架构需要使用高速数据连接技术,这些连接要求是完善的、稳健的,并且能够保持数据安全地流动。


根据上述引用的调研结果,84%的受访者认同采用Zonal区域架构是未来趋势,并且有助于消除传统方法达到极限时的担忧。Molex莫仕可以提供多种解决方案,推动实现从现有传统方法的过渡,顺利通过所有的中间阶段,并最终生成各种业界领先的出色的灵活应用产品,以支持实现真正的Zonal区域架构。


扫除汽车电动化的障碍


热风险管理


随着设计加入车辆(包括内燃机汽车和电动汽车)中的电子元件快速增长,热管理的挑战亦随之而来。当计算机或移动设备等电子设备出现过热时会发生什么情况?它们就会关断,这对于在道路上高速行驶的车辆来说是绝对不允许的。那么,对于现在具有100多个ECU和成倍增加的电子装置的车辆,客户需要如何进行设计呢?这些问题提高了设计的复杂性,由于空间限制,要求业界在连接器小型化方面进行创新。这对汽车系统的温度水平带来了很大的影响,必须通过巧妙的创新设计解决方案和先进的预测建模来解决问题。


小型化和增加电动元件必然会提高组件密度。由于小型化系统的表面积减少,在更小的空间内散发相同或更多的热量可能造成过热风险,必须加以管理和控制。如果电子设备在密封的ECU中,并且位于车辆中出现极端环境温度的区域(例如引擎盖下),则过热的风险可能就会增加。如果设计不当,恶劣的环境加之下一代连接系统的高电路密度和小封装尺寸要求,可能带来散热方面的难题。为应对连接器中的散热问题,企业必须在项目设计阶段认真地解决安全性、可靠性和使用寿命问题。Molex莫仕通过实施高保真热模拟方法,推动设计探索并在批量生产之前缓减散热问题。由于构建测试模型的成本和交付周期缘故,下一代连接系统如果采用传统“构建然后测试(build then test)”方法的效率较低。热仿真提供了即时可见性,可让客户加快修改周期。Molex莫仕可为客户提供量身定制的解决方案,从而在性能和长期生产两方面满足其需求。


扫除汽车电动化的障碍

为电动汽车降噪新技术带来了新的挑战。传统上,内燃机运作抑制了道路、轮胎、风和车辆结构产生的环境噪音。如果没有发动机来掩盖这些噪音,车辆乘员可能会感觉不适、对话质量下降和无人机噪声疲劳(drone-fatigue)。工程师无法再依赖机械式降噪方法(例如使用隔音材料或泡沫衬里轮胎),因为这会增加车辆的成本和重量,从而对汽车的能源消耗和续航里程产生负面影响,而这两者是电动汽车的两大关键。


Molex莫仕世界一流的噪音消除传感器(RNC sensor)可让汽车制造商以电子方式减少不需要的声音。我们基于加速度计的道路噪音消除传感器安装在车辆底盘上以监测道路噪音,并且通过结合智能算法,在噪音进入乘员耳朵的那一时刻发出噪音消除波。噪音管理技术为OEM厂商带来了更广泛的降噪优势,可让汽车制造商设计和部署更轻巧、性能更高、更灵活且更高效的解决方案以减少噪音,在这方面取得领先地位。


扫除汽车电动化的障碍


光明的电动化之路


电动比例的持续增长和车辆动力系统的电动化,是对汽车行业积极有利的必然进展。Molex莫仕等经验丰富的创新企业需要联合汽车生态系统进行广泛合作以支持这一宏大趋势,这是非常重要的。我们是为汽车行业大多数全球最大OEM厂商和供应商提供电子和连接解决方案的领先供应商,力求始终站在设计需求的最前沿,降低潜在的风险,并开发解决方案,为兴旺发展的汽车市场满足需求。我们确保公司的产品、工具和流程为汽车行业提供可靠的解决方案,通过提供有效指引,使得客户安心采用我们的设计解决方案,帮助他们开辟通向电动化光明未来的金光大道。

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