移动性革命:网联汽车

趋势

互联汽车引领时代潮流

自现代汽车诞生以来,其基本功能和外形都没有发生实质性改变。 然而,如今用车环境的变化,以及对更好驾乘体验的要求,使得汽车的操控系统以及数据连接方式正发生着翻天覆地的变化。

就像首辆福特T型车的诞生一样,互联汽车的出现将为汽车业带来巨大的变革。  互联汽车革命意义深远,其发展前景一片光明。思迈汽车信息咨询公司(IHS)预计,到2020年,全球互联汽车销量将翻六番;Gartner表示,届时投入使用的互联汽车将达到2.50亿辆。到那时,“互联汽车将成为物联网(IoT)的重要组成部分”。如果互联汽车按照预期具有多功能性和稳定性,配备与内外设施进行信息资源共享的网络连接性和数据传感能力,整车厂(OEMs)就必须开发高性能连接器和传感器,从而确保互联汽车的连接性,这一点在当前汽车内外信息交换量越来越大的情况下尤为重要。汽车内部而言,例如,各种传感器能为如何以及何时控制车辆操作提供反馈信息。车辆操作包括制动、转向、油门踏板控制、警报以及路径引导。 外部而言,信息被感知被传递以帮助车辆定位,监测车辆速度、油量,进行故障诊断以及许多其它功能。TE Connectivity(TE)专为汽车制造商提供技术支持,使其在互联汽车市场上占得先机,加快其成功步伐。

 

互联汽车发展潮流驱动力:安全、环保以及生活方式的改变。

安全

汽车尽管是非常伟大的发明,但是不安全驾驶也可能发生危险。 每年全球超过100万人死于车祸;对于10-24岁的人来说,车祸是最普遍的死因3根据美国国家公路交通安全局(NHTSA)统计,2013年超过230万的美国人在车祸中受伤4

虽然与50年前相比,汽车的安全性已经得到了极大提高,但是驾驶员的操作仍是安全性能中的一大薄弱环节。研究数据显示,90%的车祸是由人为过失引起的。进行车辆安全管理的美国联邦机构逐渐认识到智能汽车有助于减少车祸伤亡。 符合NHTSA要求的新车评估测试项目已在全球范围内广泛使用。该项目可以评估车辆碰撞时乘客的安全性,现正致力于研发驾驶员辅助系统(ADAS),从而减少车辆碰撞事故,提高驾驶员安全。

Autonomous Driving Evolution

自动驾驶系统的五个等级

 

2013年, 美国国国家公路交通安全局(NHTSA)发布了关于自动化驾驶系统的五个等级5

非自动化
(0级)

“驾驶员完全独立控制车辆的基本操作,包括制动、转向、油门踏板和机动动力”。

特定功能自动化系统
(1级)

“该等级的自动化系统涉及一项或多项特定控制功能。 例如,电子稳定性程序控制功能或预制动功能,协助车辆进行自动制动,确保驾驶员可以重新控制车辆或是比独立手动操控更快使车辆停止。”

特定功能自动化系统
(2级)

“该等级的自动化系统至少涉及两项车辆基本操控功能,减少驾驶员对于这些控制功能的操作。例如,结合防止跑偏功能的自适应巡航控制系统就属于2级自动化系统。”

有条件自动化驾驶系统
(3级)

“采用该等级自动化系统的车辆可以在特定的交通和环境条件下,对所有关键性安全功能进行全权自动控制,并且在这些环境下,自动化系统全权负责监控车辆状态,并由其决定是否需要将控制权交回给驾驶员。 驾驶员需要预备偶尔进行人工操作,但是控制模式之间的切换非常顺畅高效。谷歌无人驾驶汽车就是有条件自动化驾驶系统的典型代表。”

完全自动化驾驶系统
(4级)

“车辆全权控制所有关键性安全操控功能,同时全程监控路况。这一设计需要驾驶员输入目的地或导航信息,但全程无需亲自驾驶。 载人和非载人车辆都可以使用这一系统。”

环保

正如提高车辆安全问题一样,汽车制造商与政府管理部门进行合作已经在减少车辆污染物排放方面取得了重大的成就。目前,汽车工业正致力于优化汽车重量、燃料消耗并提高电机效率,从而到2020年为止,减少温室气体排放。但是,低效的驾驶习惯以及交通拥堵非常不利于提高车辆的环保性能。而对汽车性能及其行驶环境进行数据分析处理,则可以有效改善驾驶习惯。交通滞留和拥堵会增加二氧化碳排放量,还会增加处理污染物的成本。 欧盟每年用于治理交通拥堵的费用达到800亿欧元6

 

汽车制造商正在不断加强对减少二氧化碳排放的重视程度。 欧盟计划截至2021年,使所有新车平均二氧化碳排放降到95克/千米,相比于2007年的平均排放量减少了40%8。互联汽车和环保汽车的重大结合可以使行驶路径规划更加高效。互联汽车之间的信息共享,包括与基础设施之间的信息连接,可以减少交通等待时间(甚至无需等待),从而减少汽车燃料消耗(以及污染物排放)。例如,技术可以优化路径从而避免交通延误和交通资源闲置。

生活方式

现在消费者们已经习惯于在任何场合接入网络(例如咖啡馆、酒店、家里或办公室),在车上无法接入网络时,他们会感到很不适应。随着他们在家中也能使用智能联网设备,例如,增添温控器和厨房应用,进行数据共享并通过应用程序进行控制),他们希望在车上也享受相同的便利和联网性,因此希望互联汽车可以与家中设备同步。这些消费者都习惯使用移动设备进行联网并获得数据,因此他们希望互联汽车也具备同样功能。

 

可以说,互联汽车的普及可以提高人们的驾驶效率,并提高安全性。例如,互联汽车可以访问互联网获得天气和交通信息,为驾驶员选择没有拥堵的路径,或在天气影响下选择更加安全的道路。车主们还需要其它工具使他们获得更精确的信息,例如交通和路径信息,拼车信息,以及到达下一个服务区或加油站前车辆还可以行使多少距离等。

由于汽车制造商现在更加重视汽车的内部技术,因此他们必须重点关注这些市场驱动因素:安全性,环保性,以及生活方式预期。为达到这些要求,制造商需要制定更加复杂综合性的解决方案,涉及硬件、软件、连接设备和传感器之间配合,例如:

  • 可靠耐用的连接技术和传感器技术
  • 核心连接技术-关键电源信号和数据的无缝连接
  • 严苛环境(例如极端温度变化,崎岖路面上的颠簸等)下的可靠性能
  • 小型化技术-更小、更轻的模块化原件
  • 高效、安全、有效的电源管理
  • 更快的数据传输速度, 满足消费者的期待,与互联家中的数据传输一样
  • 传感性能优化并监控车辆和环境状态

为安全互联

 

自动化程度越高,车载控制系统和传感器对联网的要求就越高。 该领域的创新者们已经开始对支持ADAS的技术进行突破性开发,例如:
 

•       帮助驾驶员更清晰查看路面的前灯

•       可以自动制动的防碰撞系统

•       开发重点由被动安全系统转移至主动安全系统,由警报系统转移至防碰撞系统

•       平行泊车和底盘控制技术的变革-需要进行完全自动控制的传感器

 

由于消费者希望互联汽车具备实时数据传输功能,汽车制造商以及技术开发者们就需要确保数据传输的速度和可靠性。例如,如果车辆收到反应信号,必须立即做出反应。系统不可以出现重置或延迟响应时间必须达到秒级。即使在颠簸条件下,互联汽车数据传输速度也必须达到每秒千兆字节,这是互联汽车的可靠数据传输标准。

 

为了确保安全性,互联汽车的车载电子设备和基础设施(V2I)或附近的其它汽车(V2V)之间还可以通过无线局域网和移动互联网实现附加信息的共享,从而提高人们对ADAS系统的决策信心。

 

互联汽车可以进一步保障驾驶员和乘客的安全。例如,如果有儿童不慎困在过热的汽车中,发出警报;发生事故时或在其它危险情况下发出应急警报;车辆驾驶越过预设条件时(例如车主的孩子擅自驾驶车辆),向车主发送包含地域信息的文字信息。

为环保互联

 

监管机构和科学家们都认为,提高驾驶效率可以改善空气质量。 也就是说,应尽量减少车辆的路上行驶时间并提高燃料的使用效率。

 

例如,在城市中大约25%的汽车行驶目的只是为了寻找停车位。 在导航系统中加入停车场空位数据,可以大幅减少驾驶员寻找停车位的时间。另外,能源管理技术和新式结构也可以提高驾驶效率。所有这些系统都采用闭合回路控制方式且需要传感器。

 

先进的制造技术还可以使驾驶过程更加环保。采用更轻更少的材料可以降低车辆重量,从而提高燃料利用率,减少二氧化碳的排放。降低车辆重量的一个措施就缩小组件大小。 另外,采用铝制部件以及连接方案也可以降低车辆重量。 

 

如果在车辆的制造过程中采用更轻的原料,汽车制造商应额外关注车辆以下区域的制作:车体、传动装置、底盘、以及车载电气设备。端子和连接器需进行优化和创新,以适应更高的温度和多变的载荷。

为生活方式互联

为提高驾驶员舒适度,优化路径导航和指引功能并提供娱乐功能,整车厂需要与技术提供商进行合作,配备仪表板应用界面,为驾驶员和乘客提供云服务。 这些系统通常被称为“远程信息交互系统”,实现车辆和外部设备之间的双向通讯。

 

这些与生活方式和驾驶舒适性相关的特性,不仅可以为乘客提供信息和娱乐功能,还可以提高效率。如果互联汽车最终发展为自动驾驶汽车,驾驶员可以将原本关注路面情况的时间用于处理其它事务,从而提高效率。而且,如果交通管理技术得到优化,驾驶员和乘客在车上的时间都会减少,进而提高效率。

如果未来互联汽车采用(并正在发展)这些技术和功能,应考虑到这一系统中的以下因素:

 

•  安全性和隐私性:汽车与其它系统(例如Wi-Fi和联网的家用设备)之间进行数据交换时,必须考虑数据保护问题。 设备制造商和整车厂必须采取措施防止联网应用和设备受到入侵。

 

•  互联网访问:目前,地理位置改变造成的数据传输不稳,以及不同国家的管理规范是制约数据访问可靠性的一大因素。 对于某些国家来说,这不是问题,例如美国、巴西、日本、韩国或中国(因为这些国家的汽车离开本国的机会比较少),但是对于欧洲国家来说,其较小的国土面积使车辆更容易在国家之间互相穿梭。

 

•  基础设施:如果路面情况恶化,提高车辆的安全性和燃料利用率也收效甚微。 交通管理措施必须加大道路建设投入。

 

•  自动驾驶车辆的市场接受度:推广自动驾驶汽车,需要让消费者认识到使用自主驾驶汽车比亲自驾驶汽车还要安全。 汽车制造商必须证明自动驾驶车辆百分之百可靠。

 

•  性价比:互联汽车必须具备价格优势,否则只会被视作昂贵的创新产品,从而降低市场接受度。 互联汽车的价格应处于大众能够接受的范围内,例如采用工业标准部件可以降低成本,从而降低售价。

更安全、更环保、更智能的车辆(英语)

Marcus Schulte 将向您介绍 TE 如何与客户合作致力于减少汽车尾气排放。其中一个例子是我们生产了一种可以测量系统尿素质量和浓度的传感器,其可有助于减少柴油发动机产生的温室气体。

 

无论整车厂为互联汽车选择哪条技术创新路径,TE都能够满足其技术要求。作为世界领先的连接设备和传感器制造商,TE可以帮助客户将其商业理念转变为先进的创新解决方案。

 

TE是互联汽车系统设计过程的合作伙伴之一,可以在早期设计过程中与客户进行沟通,从而加速互联汽车的创新流程。TE的产品几乎涵盖所有汽车部件,包括备用电源系统,信息娱乐系统,以及传感器技术。 而且,泰科电子的解决方案能够帮助解决汽车工业面临的挑战和需求。

 

•  数据连接:基于同轴电缆、屏蔽绞线、光纤,以及无线连接的技术。

 

•  电源和数据分布:基于连接、切换、保护和感知功能的高度可靠性数据传输。

 

•  传感技术:采用数据驱动技术监测位置、压力、速度、温度、湿度和流体质量信息。

 

•  通过小型化技术降低车辆重量:TE的NanoMQS和MCON 0.50连接系统可以减小电子部件和电缆的尺寸,还可以减少整体连接器的数量。

 

•  将铜质部件更换为铝制部件以降低车辆重量:对于普通家用轿车,采用铝线压接技术的TE的LITEALUM夹具最多可以降低2-3公斤的车辆重量。 这样既减轻了车辆重量,还能节省生产成本。

 

•  可靠性和经验:几十年来,TE不断适应变化的技术需求,始终致力于为整车厂提供符合要求的电器部件,使汽车更安全更智能。

 

所有这些技术都是为了应对严苛条件的考验,例如颠簸路面以及温度变化,确保汽车在使用寿命期间保持良好的性能。

更强传感装置——车内数据

 

车辆需要相关数据确保乘客的安全以及行驶效率。当代汽车可以感知汽车内外的状态变化并做出相应的反应。TE的传感器可以为控制和适配系统提供数据,并对汽车功能作出反应,从而提高其安全性、舒适性和效率。我们的传感器严格根据现行规范设计和制造,并根据客户需求进行独家定制。 我们与客户共同合作,努力采用创新方式解决当前最大的应用问题。

 

TE可以生产多种汽车用传感器,包括位置、速度和湿度(座舱和引擎进气口)、压力(高压制动和汽车尿素),以及温度的测量。 例如,TE可以提供一系列高效节能的湿度传感器,适用于设备性能受温度影响较大的场合,从而提高设备的安全性能。我们的流体性传感器不仅可以对引擎、燃油系统、催化还原系统(SCR)、压缩机、变速器、传动箱的流体可以实时监控,还可以对柴油机排放液的尿素浓度等其他应用进行实时监控。高性能尿素质量传感器同时也是尿素浓度传感器(DEF传感器),是氮氧化合物控制系统以及合规性战略的一部分。

今天的汽车能够感知并及时应对车内或车外环境的改变

今天的汽车能够感知并及时应对车内或车外环境的改变。TE 提供的传感器能够提供车辆的控制、适应和反馈数据来增加安全性、舒适性并提高行驶效率。

 

TE擅长借鉴其在其它工业领域的进行技术借鉴,为汽车行业提供所需的产品。 例如,由于消费者希望在车内使用蓝牙和WIFI连接技术,TE会利用其在通信部门的能力来解决。如果整车厂遇到了棘手的密封问题时,TE会借鉴海底通信的经验,因为该部门为地球上最严苛的环境(海底)设计、制造和安装最可信的网络系统。

 

TE是生产连接设备和传感器的公司,其产品服务于多个行业。某个行业遇到的问题可能已经在其它行业得到了解决。通过发展“TE的能力”,我们将其它行业的经验和技术运用于汽车行业的客户,这点成为客户的一大优势。这种内部合作还可以加快我们制定解决方案,推动创新,并为客户创造更大价值。

 

TE还投资互联汽车技术,开展其核心连接技术的基础研究,包括:

•       提高功率:带防电弧和紧急关闭功能的高压连接部件

•       继电器和电路保护装置

•       适应超性能、配件和功率需求的新型架构

•       更宽更快的数据通道来无差错地处理迅速增长的车内外数据传输量

•       光数据通道(光纤)

•       导电数据通道(以太网)

•       无线数据通道(Wi-Fi、蓝牙、4G/LTE天线、短距通讯技术)

•       传感器提供更多信息,以满足封闭回路控制设备不断增长的需求

致力于创新

TE致力于为互联汽车整车厂提供连接和传感器方案,其产品的发展趋势是小型化、轻型化,确保其高度可靠性能,适应越来越严苛的环境。 依仗其先进的材料、连接理论、小型化技术、创新的电源和数据构架系统,TE将为整车厂提供完美的互联汽车解决方案。