轿车工业开展至今日,轿车现已从朴实的代步东西演变成一个集文娱、信息和安全与一体的电子机械集合体。有核算显现,从1989年至2005年,电子设备在整部轿车制作本钱中所占的份额,现已由16%增至30%以上,在一些高级豪华轿车上更是占到整车本钱的50%以上。而这样的份额还将跟着电子技能的开展不断进步。
商场需求细分
能够把全球轿车电子商场分为兴旺商场和新式商场。兴旺商场包含日本、北美和西欧。在这一商场,轿车都装备了气囊和引擎电子操控体系等等,传统机械体系的浸透较为困难,商场现已饱满。例如,在德国寓居的每1000人中就有600辆轿车。在这个商场驱动半导体厂商开展的是先进的操控体系在轿车中的遍及。现在的气囊体系是在撞车时防止人遭到很大的冲击力,但人们期望有备无患,所以有必要选用自动式的防撞车体系。这便是半导体厂商大展身手的当地,下一代车中将具有更多的集成电路,比方立异性车载体系,如雷达、摄像机等等。这个商场容量大、车辆产值更多、销售额高,一辆车中电子产品更为丰厚,该商场占到了销售额的2/3,给半导体职业带来的年添加率高达1.5%。这个商场上的轿车所需求的杂乱性更高,需求确保更高的质量。首要是燃料运用功率,更少的有害气体排放。其次是轿车的安全性。第三是本钱的削减,让总体系的价格降下来,并且让维护变得更有功率。车子应该具有更多的安全特性和支撑,供给自动驾驶仪,了解信息的来历和应该采纳何种办法。
在开展我国家的新式商场商场,添加却是极为敏捷。在这个商场,进步车功率的一起还应该进步轿车的功用,使得开展具有可持续性。可扩展性开发渠道是制胜的基本要素,然后依据需求、价格、功用、优化功用,能够挑选供给不同的杂乱性。
图1 各大轿车制作安排对轿车油耗的要求越来越高
技能开展趋势
首要以轿车内部的动力链为例,假如要满意我国选用的欧III规范对燃料运用率和尾气排放的要求,不可能只是依托纯机械的办法,选用现代化的引擎办理体系进行智能化操控是必然挑选。这个体系首要需求微操控器作为“大脑”,一起需求许多传感器让其了解周围的形式,例如车的姿势、发动机状况、温度等等。跟着轿车技能的开展,网络关于轿车来说极为重要。轿车内部具有灵敏功用的许多节点相互间需求交流数据,便构成了开始的网络体系CAN,跟着对低本钱需求的推进又呈现了LIN,这样能够运用一种操控器来办理数据的交流等,比方FlexRay。
此外消费文娱需求更大的带宽,就需求供给数字化办理手法。更重要的是需求强有力的智能执行器操作轿车的发动机、电机、轮胎、气囊等,协助人们了解问题、查找问题和处理问题。以刹车为例,假如产生毛病就有必要封闭,并且驾驶者应该知道怎么去处理眼前的问题并安全泊车。
最终,一个新的体系根本上要靠质量来处理任何问题,不仅指部件的质量,也包含整个体系软件的质量。确保车辆的功用安全性,除了进一步在器材中采纳存储器维护之类办法外,还需求研讨在体系级上所能采纳的办法,行将多种芯片组合起来,来协助完结更高层次上的功用安全性。驾驶员所遭到的练习是一个方面,轿车自身的改善则是另一方面。安全性的关键在于稳定性操控,ABS是第一代产品,ESP/ESC/BSC等则归于下一种关键性的装备。以北美为例,只是引进稳定性操控一项,就能够把交通事故逝世人数下降50%。由于轿车能够辨认出所产生的状况,采纳与驾车人所预期的行为所不同的行为,然后安全进行躲避,这能够算的上是一个里程碑。能够提前为磕碰坐好预备。
这就需求更多的传感器,包含摄像机、光学传感器,坚持轿车在车道中的行进,而不至于违背或驶离路面。要成功运用上述技能,首要要做到的一点是规范化,如雷达、稳定性操控、陀螺等等。其次脑筋要变得更强,现在数据更多,要处理的问题也更多,因而揣度才能有必要得到进步。现在的瓶颈是电池,这也是选用多处理器的一个首要动力。由于多核能够在耗费电流不添加的条件下进步处理才能,即运用两个速度较慢的处理器内核来取得更强的核算才能。
轿车电子面临的应战
应战一 新的传感需求
两项行将引进的传感器技能是雷达和摄像机体系。飞思卡尔对这两种技能的研讨包含传感器和相应的核算机信号处理部分,现在的技能能够让本钱削减4倍。没有哪种传感器是全能的,例如雷达能够准确测距,却无法进行物体辨认,有必要有智能算法把多种传感器的数据归纳起来,让车变得智能化。一起还须尽量减小整个设备的尺度,尺度越小,运用起来就越便利,未来的传感器也会集成进步智能化程度的微操控器。别的还有一个规范化的问题。以HVAC体系为例,这种体系有两种类型,一种为集中式体系服务,一种用于分布式体系。
应战二 添加处理器功用
某高级车94版现已装备了40个ECU,在其时是超乎幻想的,到2008年ECU数量添加到60个,包含了LIN和更多的执行器,还有多种信息文娱设备:音响、放大器、蓝牙、移动电话衔接与扬声器等等。每个器材均匀的作业速度是2MHz。存储器容量从1.1MB添加到19MB以上,而晶体管数量也从2100万个添加到34000万个。总线带宽从700kBit/s添加到23Mbit/s。整套体系变得越来越巨大,越来越杂乱,规划等方面有必要相应得到进步,以便能习惯这一开展趋势。留给工程师的作业许多,在未来20~30年中,轿车和电子工程师们还会面临更多这样得应战。
应战三 办理杂乱的体系
在R&D方面,车内增加了许多体系,独自供货商很难供给满意的研制资金,有些研制独自完结现已变得不可能。所以咱们和业界同伴乃至竞争对手协作开发产品,这意味着有必要照顾到方方面面的需求。这是让咱们能敏捷完结立异以满意商场需求的一个很好的途径。另一点是规范化,LIN、CAN、FlexRay都是依赖于总线的技能,所以需求像AUTOSAR这样的渠道化技能。
轿车的杂乱性需求不同的东西,轿车OEM能够规划、界说所需求的产品技能,以满意带宽、响应速度方面的需求。咱们一向与客户协作,向他们供给规划东西,来界说其轿车,并将需求告知咱们,让咱们有满意的时刻开宣布所需求的微处理器。这又是规范化的问题,AUTOSAR、FlexRay、LIN,这些协议都有助于完结一体化,要用渠道化来下降杂乱性,一起运用好批量生产带来的本钱优势。
应战四 牢靠性需求
轿车有必要在室外的极点条件下(温度、水、振荡)正常作业,但在确保高质量的一起也应该使之变得更廉价。进步速度、质量和下降本钱并不总能一起得到确保。牢靠性不只是需求部件牢靠,并且也与部件的运用正确与否也有关。怎么将其集成到不同的体系中,相同需求支付许多尽力,这就需求企业与客户协作。