趙玲偉

億歐汽車出行專欄作者 微信號:vivian_20120160

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安波?!巴频埂毖赜?0年的汽車電氣架構

自動駕駛
億歐
趙玲偉
2019-06-21 · 16:25
[ 億歐導讀 ] 當汽車的電氣化和智能化時代來臨,未來的無人駕駛汽車對數據傳輸和安全冗余有著極高的新要求,這就對汽車的神經系統也造成了新的挑戰。
安波福,電氣架構,無人駕駛,安波福,智能汽車

文丨趙玲偉

編輯丨奚亭

幾個按鍵、幾個操作、幾句語音,就可以讓駕乘者簡單地操控復雜的汽車機器,這個過程中除了中央處理器對信息的處理和反應,讓其能夠接收信號、并將做出的指令傳導到相應部位的汽車的 系統也起到相當重要的作用。

傳導信號的電氣分配系統又被形象地稱為汽車的“神經網絡”,其擁有三個重要的組成部分,分別是電氣中心、線束、以及連接器系統。主要用來進行接收數據信號及動力傳輸,讓車輛做出相應的反應。

當汽車的電氣化和智能化時代來臨,對汽車的神經系統也造成了新的挑戰。

智能汽車無人駕駛正在成為可能,汽車對其神經系統的要求也越來越高。為了實現更多功能,線束的回路與復雜性與日俱增。雖然供應商不斷為線束減重和縮小體積,但從上世紀90年代末期沿用至今的基礎電氣架構已無法完全滿足當前的需求。

未來的無人駕駛汽車對數據傳輸和安全冗余有著極高的新要求,安波福希望能通過重構電氣分配系統,來讓未來汽車更加安全、環保、互聯。于是,安波福研發了專門為智能汽車打造的架構(SVA)。該架構被定義為L3至L5級別自動駕駛汽車的電力和網絡支柱。

智能汽車架構是安波福用來處理計算、信號和動力傳輸的整體方法,它能夠幫助實現支持基于軟件的各項功能、快速數據傳輸,并且能夠滿足最高級別汽車安全的冗余性要求。為汽車解鎖了新的特性和功能,也為未來移動出行帶來了更多想象空間。

安波福是由全球零部件廠商德爾福汽車公司在2017年拆分而來。面對汽車產品電氣化、智能化的趨勢,德爾福自我拆分為安波福(Aptiv)和德爾??萍純杉夜?,前者將主要聚焦于自動駕駛技術,后者繼續專注動力總成業務的研發。

拆分當年,調研公司Navigant Research發布的一項研究報告中曾指出,德爾福在過去幾年中大幅縮小業務范圍,將燃料系統、電子電氣結構和自動駕駛作為核心業務。同時,德爾福在自動駕駛領域供應商中排名第一。

汽車電氣分配系統中的線束是安波福智能汽車架構的核心組成部分,也是安波福全球產品組合中的一條重要產品線。其在一輛汽車中所承擔的使命與生產工藝的沿革,正是汽車工業高速發展的見證。同時,要保證汽車有足夠的數據處理能力和電力分配容量,并保證汽車不會死機,安全、可靠地實現所有功能,這也對汽車的電氣分配系統及線束的設計制造提出了更高的要求。

目前,安波福在全球范圍內建有125個制造工廠,15個主要技術中心,16萬多名員工,遍布44個國家,為未來移動出行創造解決方案。

近日,億歐汽車等媒體在安波福位于天津的電氣分配系統工廠,向安波福電氣分配系統全球總裁威廉T. 普雷斯利(William T. Presley)、安波福電氣分配系統亞太區副總裁兼董事總經理朗智文(Anu Rathninde)了解到了安波福對于智能汽車架構的定位與思考。

以下為采訪實錄,經億歐汽車編輯:

Q:請具體介紹一下智能汽車架構的組成部分有哪些?

普雷斯利:智能汽車架構有三個主要的組成部分,動力數據中心(PDC)、中央計算集群和電氣分配系統本身。架構把車輛分成不同的區塊,比如車門可以看作是一個區域,在門里面有一個電氣分配的系統,有自己的熔斷和動力數據中心,可以從中央計算集群獲得信號,所以一旦出現碰撞,它就可以很快的反應。

在智能汽車架構中,整個車輛被分成各種區域,這樣就會減少分配系統的體積和重量,因為不再需要長線用于集群和傳感器之間的傳輸,只需要通過一個中央計算集群把電力和數據發到各個區域當中。

Q:SVA架構和傳統架構有什么區別?

普雷斯利:智能汽車架構是安波福用來處理計算、信號和動力傳輸的整體方法,是安波福在所有相關優勢領域技術的集大成者。它能夠幫助實現支持基于軟件的各項功能、快速數據傳輸,并且能夠滿足最高級別汽車安全的冗余性要求,確保汽車部分出現故障后仍然能安全運行,同時還能滿足業內最嚴格的運行安全與網絡安全標準。

傳統的汽車架構,每一個主機廠都是不一樣的,而智能汽車架構能夠有一些基礎的部分,比如說動力數據中心和中央計算集群,可以把這樣的區塊放在任何的車輛上面,要定制的部分只有電氣分配系統的長度。

所以,所有的智能車輛都有同樣的架構,這個功能是通過解決方案和軟件應用來實現的。

Q:汽車電子程度化越來越高,對于線束的要求也越來越高,線束的長度也越來越長。安波福怎么權衡線束的長度和數據信號傳輸的要求?

普雷斯利:在電氣化方面的挑戰,其實是重量。因為線束的長度越長,體積越大,它會增加車輛的重量,車重增加會減少車的續航里程,這是電動汽車現在面臨的一個問題。

所以,安波福的解決方案是通過材料科學方法來解決。其實現在汽車上有兩種不同的線纜,一種是小型的線纜,是一種非常細的線纜,這是主要的線纜類型。還有些非常粗,比如像電池的導線。對這兩種線纜我們有不同的解決方案。

對于細的線纜,我們使用合金來保證它的強韌度,并且能夠保證它的傳導性仍然能像使用銅線一樣的效果,同時重量減半。

對于粗的導線,在電動汽車當中是非常重的,因為主要是用銅來做的。在這方面,安波福工程師首次用鋁導線替代銅導線。鋁的導電性能不如銅,體積也要大一點。但是因為一些主要的線纜體積減小了,所以我們能夠為這些大的線纜挪出一些地方。這樣的話部件重量都降低了,所以就能夠提高汽車的可行駛里程。

還有智能汽車架構,智能汽車架構的目的就是把線束分成可管理的小段,不再需要很長的線束,只需從一個電氣中心連接到另一個電氣中心,并由一個中央集成的計算中心控制。

Q:智能汽車和自動駕駛時代來臨,汽車電控做出了哪些相應的變化?從哪些方面來保證自動駕駛的安全性?

普雷斯利:自動駕駛造成的主要變化就是如果一個系統失靈,就必須要有一個備份的冗余系統。如果車輛一旦出現故障,牽引失去動力,但在自動駕駛當中無法制動,所以必須要給重要的電機等供電。

所以在自動駕駛汽車架構當中就有一個冗余系統,來為主要的系統提供備份,這也是自動駕駛汽車架構和傳統汽車架構之間最大的區別。

還有一點變化就是,汽車的空間并沒有擴大,所以必須要減少汽車配件的體積和重量,比如說用材料科學還有智能汽車架構的方法來解決。希望在汽車有限的物理空間中盡可能加入更多功能和特性。

Q:新勢力造車和傳統車企相比,在架構或者思路上會有怎樣的不同?中國目前是世界上最大的電動車市場,針對電動車來說,線束的類型要發生改變,安波福在這方面如何應對?目前中國市場上L2級別自動駕駛車型越來越多,隨著5G技術在某些地區開始商業化的運行,這些技術對于安波福有哪些影響或者挑戰?

朗智文:第一個問題,造車新勢力的架構和傳統車企的區別。近年來,中國確實有很多造車新勢力進入市場,它們主要是做電動車。在汽車架構方面和傳統電動車市場上的公司是差不多的。但是,在自動駕駛這個領域,我們會看到更多的內容。

第二個問題,中國是世界上最大的電動車市場,安波福也在中國建立了本土支持能力,我們有針對電動車開發的高壓電氣分配系統(包括高壓線束、連接器等),使我們能夠提供高壓方面的產品和服務。

普雷斯利:高壓線束系統不是一個大宗商品,它需要有特別的處理工藝,這樣才能達到合適的電壓來通過電池、系統給目標器件供電。這并不是所有公司都能做到的,它需要很多的資本投入。在目前的市場上,電動車其實給我們帶來了一些潛在優勢。

講到5G技術,在未來出行解決方案中確實會帶來商業化的機會?,F在也有人在討論數據怎樣變現,安波福和整車廠之間也在進行討論?,F在我們有能力可以收集到這些數據,怎么使用還要取決于和整車廠之間討論的結果。

朗智文:現在大部分整車廠平臺都有一定程度的自動駕駛功能,基本上已經達到L1.5或者L2的級別。這對電氣分配系統來說相當于汽車內有了更多的組件、攝像頭、驅動、傳感器等等。這也說明了為什么智能汽車架構(SVA)代表著未來,因為不能單純地只增加一個內容,要從根本上去改變這個架構。

普雷斯利:安波福很重要的一個事業部就是主動安全與用戶體驗(AS&UX),負責研發高級駕駛輔助系統(ADAS),所以L2級自動駕駛對我們來講是一個機會。

Q:對于燃油車和新能源汽車來說,安波福的線束和智能汽車架構的產品在應用上有什么區別?公司未來的發展重心放在哪個方向?

普雷斯利:講到電氣化的時候我們要分層思考?;A層就是傳統的12伏系統,不管是電動車還是燃油車,基本都需要這個系統,兩者之間沒有太大區別。

再往上就是48伏或者更高壓的系統,這樣的話就會有一些區別了。比如說在電動車當中就需要更加多的資本投入以及技術專長,把整個端子和線束牢牢連接在一起,線束周圍還要有包裹,這樣確保電磁不會對車輛行駛造成干擾。

電動車高壓線束對于安全性還會有更高的要求,因為把連接器從模塊撤出來之前先要將高壓纜線斷電。

我們有專門的工程部件事業部來生產這種特殊的連接器,為高壓系統提供保護,能夠安全地斷電,保證系統正常運行。我們有主動安全與用戶體驗事業部,因此我們了解整個系統有什么樣的要求,可以將中央計算集群、電氣分配系統和導線三者更好地結合在一起。

Q:在架構上,傳統汽車和智能汽車在冗余設計上有什么區別?

朗智文:在傳統汽車(標準內燃機汽車)中,冗余的設計會更加少,因為主要是人來負責駕駛,也不需要有太多的傳感器和攝像頭。但是如果智能汽車的話,駕駛員的責任就變小了,有更多的攝像頭和傳感器在控制。這么多的傳感器系統在汽車中,控制器會有負責更多流程。這會帶來更多數據、更多軟件控制系統和更多內容,這樣就會增加電氣分配系統的復雜性。

Q:請介紹一下未來安波福電子電氣架構的規劃。

普雷斯利:目前,汽車的計算系統是分布式的,所以需要引擎控制器、車身控制器、信息娛樂控制器、電力分配中心等。將來,汽車的計算系統會是一個中央化集群,和現在的架構正好相反。

現在的汽車架構系統有非常大的中央化電力分配中心,然后有分布式的計算系統。安波福要做的就是把它反過來,成為一個集成的中央計算系統,而配電系統則是分布式的,這樣就能夠利用現有的車輛當中的這些模塊,減少電氣分配中心的體積和重量,從而可以實現減排,提升汽車的續航里程。

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