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汽车电动化的竞争日趋激烈，究竟谁会是最终的赢家，现在言之尚早，不过最可能的赢家，是愿意接受颠覆变革并且实施创新来满足客户期望的汽车制造商和供应商。大中华区汽车企业正在全速前进，灵活供应新型电动车型款，同时建设充电基础设施以实现电动汽车(EV)的快速过渡，从而在全球电动车市场上取得并保持主导地位。整个电动汽车(EV)生态系统的发明和转型步伐加快了，创造了无数机会，也带来源源不断的挑战。
消费者的需求不断变化，如要开发出迎合这些需求的未来电动化车辆架构，关键在于业界的共同合作。Molex莫仕进一步实践其使命，提升产品设计，并且提供关键的电子、电源和信号以及连接解决方案，而这些解决方案构成了未来电动化车辆的中枢神经系统。Molex莫仕委托Dimensional Research于 2021 年 10 月进行了“汽车电动化创新(Innovation in Automotive Electrification)”调研5，访问了北美、欧洲、中东和非洲，以及亚太地区的汽车企业和一级或二级供应商、充电站供应商方面的 200多名行业人士。
受访者认为最能从电动汽车创新中受益的前五大功能特性，包括车辆自动驾驶和驾驶员辅助、安全性、总体拥有成本、车辆充电时间和车辆续航里程。有意思的是，一级和二级供应商表示，他们在改善车辆续航里程和充电时间方面最为困难，而汽车OEM厂商则提到，最困难的是持续保养维护、以及车辆自动驾驶和驾驶员辅助功能方面的创新挑战。
至于持续存在的各种问题，名列前茅的是撞击、振动和电路松动或损坏的风险，以及与热管理和高电流相关的安全威胁。所有人都在思考如何优化电池管理，因为这直接关系到提高续航里程、性能表现和缩短充电时间6。
全球汽车产业的颠覆变革
业界存在着众多挑战，而且市场对联网电动汽车的需求，极大地颠覆了市场上主要汽车厂商的地位。这里有个贴切的例子：福特、通用、梅赛德斯、沃尔沃和宝马等知名汽车品牌，正面临着新型业态的竞争压力，就是那些来自汽车行业以外，能够供应支持软件、电子组件和基础架构的新浪潮企业。谷歌、Meta(Facebook)、富士康、苹果和英特尔等科技企业，均宣布了针对联网汽车技术进行数百万美元投资的计划，这在很大程度上是由全新的数据导向商业模式所推动的。当消费者从汽车进行联网时，所产生的数据对于第三方企业(从保险公司到无线营运商和广告商)将是无价之宝。
根据全球管理咨询公司麦肯锡的文章“释放智能联网汽车数据的全生命周期价值”1 (Unlocking the full life-cycle value from connected-car data)指出，联网汽车数据的货币化每年可带来2500亿至4000亿美元的价值，这是OEM厂商无法忽视或怠慢的重要收益。
连接性正在激发全新的货币化商业模式和功能更强大的驾驶体验，证明业界针对新性能和技术的投资是合理的。其中一个最重要的价值驱动因素是车对车(V2V)、车对基础设施(V2I)通信的兴起，人们通常将其统称为“V2X”，也就是车辆对一切(Vehicle to Everything) 通信。
自动驾驶分级
V2X的发展演进，有可能实现车辆和驾驶环境之间更大程度的自主管理互动。“无人驾驶”汽车可能是完全自主驾驶车辆的概念目标，而自主驾驶技术的发展有着不同的等级。
美国汽车工程师学会(SAE) 简明的阐述了自主驾驶的分级。在无自动化操作的情况下，驾驶员会执行所有的驾驶操作，但随着时间的推移，会发展到完全自动化的驾驶水平。到那时候，在任何情况下都可以交由车辆完全掌控驾驶运行2。
电动化带动连接和数据需求
在现今的车辆中，由于从电子控制单元(ECU)、摄像头、雷达、光学雷达和其他数据生成装置等产生的数据量大幅增加，需要使用先进的通信功能及协议来处理。设计人员正广泛采用基于以太网的连接和Zonal区域架构来满足需求。这将使得整个车辆的数据传输更为高效，并可减少布线的重量和成本。在Zonal区域架构中，ECU将会被域控制单元(DCU)所取代，预计业界将会迅速采用DCU架构。
虽然汽车电动化会增加电子组件部分的成本，但预计将可大幅提高车辆的可靠性。例如，由于不再需要变速箱，以及使用机油来润滑引擎，因而活动零部件的数量显着减少。这表示像特斯拉Model S这样的电动汽车可以正常运行更长的时间，除了轮胎和剎车之外，无需担心重大的维护问题。
随着车辆朝向更高水平的自动驾驶操作发展，所产生数据的数量与质量也会增加。位于车辆内部和外部的先进驾驶辅助系统(ADAS)摄像头数量不断增加，有部分车型甚至已经安装了10到12个摄像相头。这些摄像头需要具备高速数据传输速率和低延迟性能，以便迅速将潜在的危险告知驾驶安全系统。此外，与目前车辆中的130万像素分辨率相机相比，新的摄像头像素将高达 800万像素，因此会产生更多的数据。摄像头模块也变得越来越小，需要单片PCB安装，由于封装组件更为密集，可能会产生额外的电磁干扰(EMI)。摄像头是精密的组件，对于如今的电动汽车来说，摄像头和布线都必须在恶劣的条件下可靠地运作，包括高度的冲击、振动力和极端温度条件。
Zonal区域架构作为全新的车辆核心功能的连接和布线方式，将取代传统的架构模式，也成为解决方案的一环。
技术变革是高速增长的基础
电动汽车和自动驾驶功能不断发展，促使汽车产业快速追求技术变革，这是不可避免的发展趋势。在2019年，全球约有3100万辆至少具备一定程度自动化的汽车在运行。来自市场研究机构Statista报告指出，到2024年，这类车辆的数量预计将会超过5400万辆3。相应地，全球自动驾驶汽车市场预计亦将会增长。尽管由于新型冠状病毒疫情导致经济放缓，2020年市场萎缩了大约3%，然而根据预测，在2020年至2023年期间，市场将会增长近60% 4。
同样地，新的供电传输要求需要重新考虑现阶段的设计限制。电动车辆因为替换了机械和液压系统，对于直流电源的需求越来越大，典型的12V DC系统已不再适用。即便是内燃机引擎和“轻度油电混合”动力车辆也出现了电气系统的发展演进，电压通常会增加四倍，达到48V DC，而纯电动车电源则要求至少具备400V DC。
为了确保电动动力系统在高电压环境下的真正安全，设备互连需要更高的隔离度。除此之外，由于车辆动力系统处于恶劣的运行环境，电气连接要求能够承受各种高热、潮湿和振动状况。车辆运行具备高可靠性是非常重要的，可以帮助预防车辆发生故障，也可减少相关的维修成本。
业界共同合作是绝对要求
在十年左右的时间里，几乎所有的汽车和卡车在技术上已经与前代产品截然不同，既要具备最新的电动车技术所需的设计功能，又要求足够稳固耐用，能够在严苛的条件下可靠地行驶。
这意味着在电动车领域，需要以前所未有的规模来进行业界合作。“汽车电动化创新”调研结果还显示，业界认为共同合作是推进车辆电动化创新的最大驱动力。领先的OEM厂商与一级和二级供应商需要携手合作，并且通过分销合作伙伴来利用新的技术，以便在市场上快速推出新型电动车。
参考文献
1 https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/unlocking-the-full-life-cycle-value-from-connected-car-data
2 https://www.synopsys.com/automotive/autonomous-driving-levels.html
3 https://www.statista.com/statistics/1230664/projected-number-autonomous-cars-worldwide/
4 https://www.statista.com/statistics/428692/projected-size-of-global-autonomous-vehicle-market-by-vehicle-type/
5 https://experience.molex.com/electronic-solutions/electrification/
6 https://experience.molex.com/on-the-road-to-an-electrified-vehicle-future/
作者：Molex莫仕交通与工业解决方案部门高级副总裁暨总经理Mike Bloomgren
