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现代汽车电气电子架构的主要趋势

概述

随着电动出行领域的不断发展,汽车电气电子架构的总体趋势正在进入一个新阶段。随着车载应用激增,先进电子产品在各个功能领域的使用也在大幅增加。但提升性能、安全性、效率和驾驶员体验的必要性正在推动电气电子架构方式由分散式结构向(按领域和区域实施的)集中式结构发展。本文简要介绍了推动车载电子设备使用增加的因素,并着重探讨电气电子架构设计与实现技术的总体趋势。

车载电子设备不断增加

各种特定应用领域正在加速先进电气电子技术在现代车辆中的应用。

主要因素包括:

高级驾驶辅助系统(ADAS)的使用增加

ADAS技术越来越受欢迎,并推动对摄像头、激光雷达和雷达等更多传感器的需求。这些传感器用于实现更高水平的自动驾驶,并提升安全性和驾驶舒适性。

电动汽车和自动驾驶汽车的进步

电动汽车和自动驾驶汽车需要更多的传感器和电子设备,为用于驱动和控制这些车辆的先进技术提供支持,包括电池管理、车辆控制和障碍探测应用。

小型化和降低成本

汽车电子设备尺寸越来越小,价格也越来越便宜,因而可以用于更多车辆和应用。这有助于推动在更多类型的车辆中使用先进电子设备的趋势。

集成多个传感器

车辆越来越多地使用多个传感器来增强功能,而传感器越来越多地集成到车辆的整体系统中。集成多个传感器可以提供更加无缝的用户体验,并提升性能。

V2X、V2V和5G通信

需要连接的应用程序部署不断增加,推动了车联万物(V2X)、车对车(V2V)和5G连接的使用,这些连接增加了复杂性,但对于车辆运行、安全和消费者采用至关重要。

信息娱乐和通信系统的发展

随着ADAS和自动驾驶系统大大减轻了驾驶员的负担,复杂信息、娱乐和通信的发展对于增强驾驶员和乘客体验发挥着重要作用。

汽车电气电子架构方法的发展

随着汽车电子设备和电气应用的激增,互连和集成车载系统的整体电气电子架构方法正在演变之中,并且将在未来2—3年内发生彻底变化。

电气电子架构的变化将涵盖三个关键领域:

  • 硬件架构
  • 软件架构
  • 通信架构

总体趋势涉及硬件与软件解耦,以及电气电子架构方法从分散式结构向(按领域和区域实施)集中式结构迁移。

随着更复杂、更先进的功能的兴起以及对低延迟、实时响应能力的需求,关键电气电子架构挑战在于功能多样化,以及遍布整个车辆、需要与集中式ECU控制器进行交互的传感器的复杂性不断增加。

如下图所示,汽车电气电子架构正朝着更加集中化的趋势发展,从以域控制单元(DCU)对自动驾驶域、智能驾驶舱域、车身控制域等功能进行本地管理的域架构,转向最终将强大中央计算机的所有功能结合在一起的区域架构。

图1——汽车电气电子架构的发展

图2——车辆中域/区域功能的复杂性不断增加

支持电气电子架构发展的关键支持技术

作为拥有几十年历史、值得信赖的汽车行业电气电子解决方案供应商,Ennovi再次引领技术创新,以实现持续的电气电子架构发展。

一些关键例子如下所列。

传感器互连——随着传感器在新的电气电子架构环境中激增,对更高性能和更小外形尺寸的需求越来越重要。Ennovi通过一系列牢固、可定制的互连模块来应对一线传感器挑战,这些模块支持各种传感器类型,例如多种分散和区域应用中使用的激光雷达和雷达。

图3——Ennovi雷达互连和激光雷达互连

高引脚数接头——随着传感器、控制器和执行器之间的数据流和信号密度大幅增加,提供模块内和跨域高引脚数接头的能力是电气电子架构发展的关键因素。Ennovi在提供可配置高引脚数接头方面处于行业领先地位。

图4——Ennovi高引脚数接头

集成式连接器外壳——紧密集成的连接器外壳是新型集中式电气电子架构生态系统成功的关键。分布式区域中传感器、DCU和执行器之间大量数据的高速传输以及从区域到中央ECU的交叉通信都依赖于强大的紧密集成连接器技术。

图5——Ennovi集成式连接器外壳

多排板对板连接器——新的域和区域集中式电气电子架构需要更多功能和更高性能,在最小化模组尺寸的同时提高电路装配密度的能力是成功的关键因素。Ennovi在紧凑型多排连接器创新方面居于领先地位,让模组设计人员能够经济高效地集成多个PCB组件,以获得最佳性能和稳健的生命周期。

图6——Ennovi多排板对板连接器

小结

随着下一代汽车电气电子架构从传统的轮辐式配置发展到所有传感器连接到集中式 ECU,新的电气电子架构生态系统将实现更高效、更智能的分布式区域域,以支持低延迟的本地响应能力。这些网络化区域分布式环境将提供更大的灵活性和可扩展性,而不会影响性能。

在引领搭建新的电气电子架构环境的过程中,Ennovi采用了一种“感知、决策、执行”范式,该范式确认汽车系统如何像生物体一般演化,它们需要感知周围和车内环境,通过思考做出最佳决策,并实时执行行动,以避开危险并实现预期结果。正如生物体已经开发出可以针对各种刺激快速作出反应的专门系统一样,新的电气电子架构也正在朝着类似的方向发展。

图7——自动驾驶的“感知、决策、执行”模型

通过使用整体的端到端设计方法,并有针对性地关注新的电气电子架构中的关键性能领域,我们能够提供先进、可定制的解决方案,帮助我们的客户优化性能、功能和上市时间,同时降低产品成本和总拥有成本。

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