《電子技術(shù)應(yīng)用》
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汽车电子未来发展

2019-07-09
關(guān)鍵詞: 汽车电子 新能源汽车

  對(duì)于汽車(chē)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō),2018年是頗不平靜的一年。

  這一年里,中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)28年來(lái)產(chǎn)銷(xiāo)量連續(xù)增長(zhǎng)的記錄戛然而止。在國(guó)內(nèi)打拼多年的鈴木,也正式告別了中國(guó)這一舞臺(tái)。以北美通用為首的汽車(chē)制造業(yè)遭遇全球范圍內(nèi)大裁員。傳統(tǒng)汽車(chē)的冬天來(lái)了。

  而在新概念汽車(chē)領(lǐng)域,則是另一番景象。去年7月,特斯拉宣布上海設(shè)廠,小鵬汽車(chē)等“造車(chē)新勢(shì)力”頻頻發(fā)布新款車(chē)型,蔚來(lái)汽車(chē)甚至還敲響了納斯達(dá)克的鐘聲,成為我國(guó)新能源汽車(chē)第一股。全國(guó)層面來(lái)看,2018年新能源汽車(chē)總銷(xiāo)量125.6萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)61.7%。與此同時(shí),雙積分政策正式開(kāi)始實(shí)施,積分限制將成為未來(lái)推進(jìn)我國(guó)新能源汽車(chē)發(fā)展的重要政策。隨著汽車(chē)智能化、電動(dòng)化的不斷推進(jìn),新概念汽車(chē)正享受高速增長(zhǎng)的紅利。

  

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  動(dòng)蕩與變革在這一年里不斷被提及。但當(dāng)“電動(dòng)化”“網(wǎng)聯(lián)化”“智能化”“國(guó)際化”的“新四化”大潮滾滾而來(lái)時(shí),寒冬、洗牌只是表象,智能電動(dòng)車(chē)、共享出行、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域的變革才真正值得我們關(guān)注。

  但毫無(wú)疑問(wèn)的一點(diǎn)是,作為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)里的重要一環(huán),與智能網(wǎng)聯(lián)和新能源息息相關(guān)的汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè),已經(jīng)迎來(lái)新的發(fā)展時(shí)代。汽車(chē)軟件和電子系統(tǒng)的新時(shí)代已經(jīng)開(kāi)啟。此前業(yè)內(nèi)奉為圭臬的業(yè)務(wù)模式、客戶需求和競(jìng)爭(zhēng)格局都將發(fā)生劇變。

  鐵皮殼下的秘密

  汽車(chē)電子是將電子信息技術(shù)應(yīng)用到汽車(chē)所形成的新興行業(yè)。從廣義上講,汽車(chē)電子包括從基礎(chǔ)元器件、電子零部件、車(chē)載電子整機(jī)、機(jī)電一體化的電子控制系統(tǒng)、整車(chē)分布式電子控制系統(tǒng)、與汽車(chē)電子有關(guān)的車(chē)外電子系統(tǒng)等軟硬件。從系統(tǒng)看包括零部 件系統(tǒng)、車(chē)內(nèi)、車(chē)際網(wǎng)絡(luò)。

  鐵皮殼的下面,電子設(shè)備幾乎是“無(wú)孔不入”,電子設(shè)備可以說(shuō)是汽車(chē)的“智囊”。眾所周知,汽車(chē)由四個(gè)部分組成,即車(chē)身、底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)、電子系統(tǒng),其實(shí)它們是一種鑲嵌式的關(guān)系,即汽車(chē)電子基本包含在車(chē)身、底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)里面。

  從可見(jiàn)性的角度出發(fā),汽車(chē)電子可以分為可見(jiàn)的車(chē)載電子系統(tǒng)和不可見(jiàn)的電子控制系統(tǒng)兩大類(lèi),兩者就像房子里燈的開(kāi)關(guān)(可見(jiàn))和開(kāi)關(guān)里面的電路(非可見(jiàn))的關(guān)系。

  車(chē)載電子系統(tǒng),又稱(chēng)通訊娛樂(lè)系統(tǒng),指在汽車(chē)環(huán)境下能夠獨(dú)立使用的電子裝置,它和汽車(chē)本身的行駛性能并無(wú)直接關(guān)系。主要包括汽車(chē)信息系統(tǒng)(如行車(chē)電腦)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車(chē)音響及影音娛樂(lè)系統(tǒng)、車(chē)載通訊系統(tǒng)等。曾幾何時(shí),車(chē)載電子被認(rèn)為是一種可有可無(wú)的“雞肋”,但幾十年來(lái)從簡(jiǎn)單的車(chē)載MP3、廣播等發(fā)展成為功能強(qiáng)大的娛樂(lè)系統(tǒng),甚至將平板電腦“搬進(jìn)”了車(chē)?yán)?。在汽?chē)娛樂(lè)系統(tǒng)和GPS產(chǎn)品前裝配備率的上升和車(chē)載電子后裝市場(chǎng)快速發(fā)展的推動(dòng)下,車(chē)載電子產(chǎn)品市場(chǎng)也得到了快速發(fā)展。

  電子控制系統(tǒng)的性能則直接決定了汽車(chē)整車(chē)的性能。它與車(chē)上機(jī)械系統(tǒng)配合使用,形成“機(jī)電結(jié)合”的汽車(chē)電子裝置。其主要使用在發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)和車(chē)身,包括動(dòng)力控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)和車(chē)身控制系統(tǒng),可極大提升汽車(chē)的動(dòng)力性能、安全性能和舒適節(jié)能,因此占據(jù)較大的市場(chǎng)份額。

  動(dòng)力控制系統(tǒng),主要指基于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等動(dòng)力系統(tǒng)的傳感器、控制系統(tǒng)等,通常用于進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制、汽車(chē)尾氣循環(huán)處理、 自動(dòng)變速箱控制。由于動(dòng)力控制系統(tǒng)市場(chǎng)的主要產(chǎn)品發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)(EMS)在汽車(chē)中的普及已經(jīng)基本完成,在新應(yīng)用和新產(chǎn)品還未大規(guī)模普及時(shí),該市場(chǎng)將保持相對(duì)較慢的增長(zhǎng)速度。

  安全控制系統(tǒng),分為主動(dòng)安全系統(tǒng)與被動(dòng)安全系統(tǒng)。主動(dòng)安全控制系統(tǒng)以提高汽車(chē)的主動(dòng)安全性能為主要目標(biāo),是能夠預(yù)防事故發(fā)生的技術(shù),例如目前已經(jīng)普及的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS),可以在緊急制動(dòng)時(shí)防止車(chē)輪抱死,使汽車(chē)制動(dòng)力更大,制動(dòng)距離更短,并提高汽車(chē)抗側(cè)滑、甩尾的能力。此外,一些看起來(lái)十分“黑科技”主動(dòng)安全系統(tǒng)也越來(lái)越常見(jiàn),如車(chē)道距離安全系統(tǒng),可以統(tǒng)計(jì)周?chē)?chē)輛行駛的數(shù)據(jù),在均速行駛下,它不會(huì)出現(xiàn)任何的提示。如果前車(chē)或旁車(chē)突然剎車(chē),或者超車(chē)時(shí),則會(huì)及時(shí)做出響應(yīng)。

  被動(dòng)安全控制系統(tǒng)是使車(chē)輛在事故發(fā)生時(shí)大幅減低碰撞強(qiáng)度的控制系統(tǒng),事故發(fā)生后為駕駛者和乘客提供保護(hù),避免或降低傷亡程度的技術(shù),包括安全氣囊、預(yù)警式安全帶等。

  車(chē)身控制系統(tǒng),包括轉(zhuǎn)向控制、儀表儀盤(pán)、空調(diào)控制系統(tǒng)、汽車(chē)防盜系統(tǒng)、中控鎖等。

  一般說(shuō)來(lái),各種控制系統(tǒng)都由傳感器(采集信號(hào))、電子控制單元(ECU,處理信號(hào)并輸出命令)和執(zhí)行器(執(zhí)行命令)三大部分組成。其中“汽車(chē)大腦”ECU是汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的核心技術(shù)。

  簡(jiǎn)單地說(shuō),ECU由微機(jī)和外圍電路組成。而微機(jī)就是在一塊芯片上集成了微處理器(CPU),存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口的單元。以發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射為例,傳感器接收到路面路況信息,并將此信號(hào)快速處理之后輸入ECU,ECU處理后立馬向執(zhí)行機(jī)構(gòu)噴油器發(fā)出加大燃油噴射的命令,噴油器接收到命令信號(hào)后加大氣門(mén)開(kāi)度增加燃油的攝入量。不只是發(fā)動(dòng)機(jī),汽車(chē)的變速箱、車(chē)窗、空調(diào)、車(chē)燈、氣囊等幾乎所有控制系統(tǒng)都離不開(kāi)ECU。

  汽車(chē)技術(shù)新革命

  上世紀(jì)60年代以來(lái),汽車(chē)控制系統(tǒng)就開(kāi)始從機(jī)械控制轉(zhuǎn)向電子化的過(guò)程。先后經(jīng)過(guò)獨(dú)立控制、集中控制和整車(chē)控制三個(gè)階段的發(fā)展,可以說(shuō)汽車(chē)電子產(chǎn)品已深入現(xiàn)代汽車(chē)控制各個(gè)子系統(tǒng)。與此同時(shí),車(chē)載電子系統(tǒng)也快速發(fā)展,汽車(chē)音響、車(chē)載通訊等系統(tǒng)滲透率持續(xù)提高?,F(xiàn)代汽車(chē)電子集電子技術(shù)、汽車(chē)技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等于一體,包括基礎(chǔ)技術(shù)層、電控系統(tǒng)層和人車(chē)環(huán)境交互層三個(gè)層面。

  “這兩年從主機(jī)廠來(lái)看,把汽車(chē)電子從整個(gè)車(chē)?yán)镉坞x出來(lái)以后,汽車(chē)電子成為主機(jī)廠商Top1關(guān)注度?!逼嫒鹬醒胙芯吭?、前瞻技術(shù)科學(xué)院院長(zhǎng)陳效華認(rèn)為,主要原因之一是滿足日益嚴(yán)格的法規(guī)要求。比如自主品牌汽車(chē)在進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的時(shí)候,面臨節(jié)油、IPI的法規(guī)的強(qiáng)制要求,常規(guī)的節(jié)能減排措施無(wú)法滿足,只有通過(guò)汽車(chē)電子化進(jìn)行節(jié)油。此外就是市場(chǎng)對(duì)經(jīng)濟(jì)性、安全性、舒適型和信息化的要求。

  汽車(chē)電子化被認(rèn)為是汽車(chē)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中的一次革命。汽車(chē)電子化的程度被看作是衡量現(xiàn)代汽車(chē)水平的重要標(biāo)志,是用來(lái)開(kāi)發(fā)新車(chē)型、改進(jìn)汽車(chē)性能重要的技術(shù)措施。汽車(chē)制造商認(rèn)為增加汽車(chē)電子設(shè)備的數(shù)量、促進(jìn)汽車(chē)電子化是奪取未來(lái)汽車(chē)市場(chǎng)的重要手段。據(jù)統(tǒng)計(jì),從1989年至2000年,平均每輛車(chē)上電子裝置在整個(gè)汽車(chē)制造成本中所占的比例由16%增至23%以上。一些豪華轎車(chē)上,電子產(chǎn)品占到整車(chē)成本的50%以上。目前電子設(shè)備已經(jīng)成為汽車(chē)整車(chē)控制系統(tǒng) 重要的組成部分,成本占比不斷提升,一些豪華車(chē)型,使用單片微型計(jì)算機(jī)的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到48個(gè),占整車(chē)成本50%以上。

  目前,汽車(chē)的創(chuàng)新70%來(lái)源于汽車(chē)電子產(chǎn)品,未來(lái)仍將繼續(xù)提升。當(dāng)前新能源汽車(chē)中汽車(chē)電子成本占比已經(jīng)達(dá)到47%,純電動(dòng)汽車(chē)高達(dá)65%,隨著新能源汽車(chē)產(chǎn)量逐漸增加,汽車(chē)電子單車(chē)產(chǎn)值仍將持續(xù)提升。

  隨著汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)的成熟以及整車(chē)銷(xiāo)售的日趨激烈,汽車(chē)電子呈現(xiàn)持續(xù)向低端車(chē)型滲透的行業(yè)特點(diǎn)。很多汽車(chē)電子產(chǎn)品已經(jīng)從高端車(chē)型的專(zhuān)利成為普通車(chē)型的標(biāo)配。車(chē)身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(不同廠商稱(chēng)呼不同,有ESP、 ESC、VSC等)的發(fā)展歷史很好地體現(xiàn)了這一行業(yè)趨勢(shì)。1995年博世ESP首次出現(xiàn)時(shí),只在奔馳S級(jí)轎車(chē)上裝配。而隨著市場(chǎng)的發(fā)展和價(jià)格下降,博世ESP已發(fā)展至第9代,并在雪鐵龍等中級(jí)車(chē)普及,比亞迪速銳、瑞麒G5等國(guó)產(chǎn)車(chē)車(chē)型也開(kāi)始裝配ESP。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),目前車(chē)身電子穩(wěn)定系統(tǒng)在新車(chē)中的滲透率已達(dá)25.5%。

  車(chē)載電子系統(tǒng)也呈現(xiàn)這一特點(diǎn),寶馬的iDrive系統(tǒng)、奔馳的Command系統(tǒng)、奧迪的MMI系統(tǒng)等,均首先出現(xiàn)在品牌的旗艦車(chē)型上。隨著消費(fèi)者需求的提升以及汽車(chē)廠商之間日益激烈的競(jìng)爭(zhēng),這些科技感十足的功能也都滲透到了入門(mén)級(jí)車(chē)型上。又如在汽車(chē)中控系統(tǒng),曾經(jīng)汽車(chē)中控顯示屏導(dǎo)航系統(tǒng)只安裝在高端車(chē)型上,而如今,前裝車(chē)載導(dǎo)航滲透率達(dá)到了20%左右,成為普通車(chē)型的基本配置。

  麥肯錫發(fā)布報(bào)告稱(chēng),高端汽車(chē)電子系統(tǒng)進(jìn)一步向中低端汽車(chē)滲透是必然趨勢(shì),而這一趨勢(shì)將會(huì)進(jìn)一步提高單車(chē)電子系統(tǒng)種類(lèi)及成本。相比于高端車(chē),中低端車(chē)保有量更大,市場(chǎng)空間也更為廣闊。高端電子系統(tǒng)低端滲透的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)將極大提振汽車(chē)電子市場(chǎng),帶來(lái)量、價(jià)雙重實(shí)質(zhì)性提高。

  現(xiàn)代汽車(chē)通過(guò)電子化的滲透,完成安全、舒適、節(jié)能等要求,汽車(chē)上的電控單元越來(lái)越多,傳感器和線束也成倍增長(zhǎng)。汽車(chē)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與駕駛員、乘客的交互也越來(lái)越多,“人機(jī)交互”的關(guān)注度快速提升,觸摸屏、聲控等新技術(shù)也逐漸融入汽車(chē)電子領(lǐng)域。未來(lái)汽車(chē)電子系統(tǒng)將向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化趨勢(shì)演進(jìn)。


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