探索下一代电动汽车架构的设计革新

 

对于如今的消费者来说，汽车不再是一种交通工具。消费者都迫切希望拥有更多安全功能、更好的信息娱乐选择和超个性化的车内体验。汽车与环境的联系越来越紧密，尤其新能源汽车，对于查找充电桩位置和空闲情况提出了更高的要求。

 

此类功能通常是通过电子控制单元（ECU）提供的。当今汽车已经包含100到150个电子控制单元。增加更多电控单元的数量只会加剧现有供应链的紧张状况。在车内置入更多电控单元会产生更多的故障开点，从而增加保修成本。

 

与这些电控单元相关的线束也存在问题。随着功能的增加，布线的长度、成本和重量也在增加，布线重量现已超过150磅（68.03kg）。这种超重情况与电动汽车的设计目标背道而驰，电动汽车必须减少负重以增加续航里程。

 

 

简化线束

 

 

 

为了解决这些问题，汽车制造商开始采用分区架构。在分区架构中，电控单元数量在减少但功能更强大，单个电控单元负责控制附近的所有功能。电控单元的总数因此减少了一个数量级。从而降低了因为芯片短缺带来的影响。

 

每个区域的电控单元通过网关连接到处于车辆核心的高性能计算集群，该集群协调系统范围的功能。要构建这样的架构，工程师不仅需要更快的芯片，还需要带宽更宽的网络。高速FAKRA Mini（HFM）同轴电缆等新技术满足了这一需求，所提供的高速链路可简化线束并显著减轻线路重量。

 

点击下方视频，了解有关Fakra mini （HFM)更多信息。

 

鉴于这些优势，各大整车制造商表示他们肯定会在一定程度上向更统一的架构过渡。事实上，Molex莫仕最近的一项全球调查显示，84%的受访者认为采用分区架构代表了汽车电子产品的未来。

 

 

更顺畅地实现新功能

 

 

 

与每个电控单元提供固定功能的传统系统不同，分区架构系统将各种功能整合到数量更少的一组可灵活设定的电控单元中。因此车辆的特定功能可由软件确定。

 

随着车辆变得越来越由软件驱动，制造商越来越多地通过无线网络（OTA）来更新软件，进而排除故障并提供新功能。这种软件解决方案可加快汽车上市时间并带来其它好处。例如，即使全套驾驶员辅助功能尚未准备就绪，汽车也可以上市，因为可以在之后添加这些功能。

 

软件还允许制造商通过分析来洞察情况。通过收集有关电子功能的数据来更快地改进设计。 

 

分区系统甚至使硬件更新更容易。制造商可以在保留数据处理架构的情况下升级传感器、电机和其它构件。新的功能和控件可以通过模块化的方式添加，而无需增加或替换网关。这进一步缩短了制造时间，并使得定制生产更容易。

 

 

管理成本和重量

 

 

 

分区架构也有利于汽车装配过程。例如，如今的线束仍然是手工组装的，因此很昂贵。柔性布线不利于机器人操作，使得采用高效的精密自动化生产和相关质量控制具有挑战性。转向具有简化布局的标准化、大规模制造布线方案，消除了所有这些痛点。

 

设计人员还采用了更高电压的电源，使用48伏而不是12伏的传感器、电机、电控单元和其它构件。更高的电压以更小的电流提供相同的功率，从而使我们能够采用更细更轻的电缆。同样，电动汽车动力总成正在转向采用更高电压的架构，并采用更高效的控制器和布线。

 

更轻的电缆、线束、更小的电动汽车电池和更符合空气动力学的车身设计将帮助电动汽车驾驶员克服里程焦虑，增加汽车电池的续航里程，并刺激电动汽车的普及。

 

 

挑战与协作

 

 

 

分区架构可能会对汽车生产产生重大影响，加速创新，加速厂家提供自适应控制和安全功能。但要想取得成功，该架构需要高速数据连接，这些连接必须完美无缺、稳健可靠，并保持数据的安全流动。

 

在暴露在风雨和持续冲击振动中的车辆中，实现上述连接并不容易。这些环境条件给电子产品带来了挑战，特别是对高速数据产品生产线构成挑战。

 

高级驾驶辅助系统（ADAS) 和自动驾驶系统中越来越多的传感器和摄像头将产生前所未有的大量数据，这些数据必须被高速处理。如果机械振动导致速率超过1Gbps的连接出现短暂中断，则可能会丢失大量数据。随着安全控制变得越来越自动化，必须构建能够抵御振动风险的连接器。

 

中央计算集群中的连接器还需要提供比传统板对板解决方案更强健的性能，同时还有数量众多的信号引脚和电源连接功能。工程师们计划把他们的设计标准化，以实现模块更换，简化制造过程并实现轻松升级。

 

Molex莫仕正在与制造商和一级供应商密切合作，利用其世界一流的信号完整性能力来创建新一代混合型连接器，该连接器可在恶劣路况下成功传输电源电力和高速数据信号。除了提高可靠性和安全性外，新型连接器还将使安装操作更容易，因为它们的组合功能有助于减少连接点。 

 

与此同时，Molex莫仕正在利用其微型连接器领域的专业知识（该微型连接器目前用于智能手机等应用场合），实现从中央计算机到摄像头模块在内的任何场合中的微型、高带宽板对板连接。Molex莫仕致力于推动下一代电动汽车的各方面的效率提升。

 

 

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