掃除汽車電動化的障礙
未來是電動化的世界。事實上，在無數的工業和消費環境中，產品、系統和流程的電動化進程正加速發展。先進的電子技術替代了液壓和氣動等傳統方法，驅動著這些轉變。
未來是電動化的世界。事實上，在無數的工業和消費環境中，產品、系統和流程的電動化進程正加速發展。先進的電子技術替代了液壓和氣動等傳統方法，驅動著這些轉變。
電動化的加速發展，在交通運輸行業中最為明顯突出。搭載尖端功能和純電動動力系統的車輛數量正以前所未有的速度增長。
除了純電動動力系統迅速取代長期使用的內燃機(ICE)之外，普通車輛的電動部份也在顯著增長。例如，許多先前採用機械方式的關鍵系統已轉為採用電子設備來提高安全性和可靠性，包括制動輔助和轉向(電動助力轉向(EPAS))。最近，支持先進駕駛輔助系統(ADAS)的解決方案正在快速發展，帶領我們朝向 “完全自動駕駛” 這個偉大目標進發。
更多選擇和更好性能，將加快電動汽車的普及
在過去數年中，電動汽車(EV)和混合動力電動汽車(HEV)的數量在全球範圍明顯增長，預計它們將會占據2025年新車銷售量的20%。
在全球市場上，各種EV和HEV車型的數量和類別(從緊湊型汽車到大型皮卡車)均顯著增加。此外，電池、電源管理和能量再生系統(regenerative system)不斷進步，使得電動汽車在一次充電後的續航里程不斷延長，更加接近於汽油燃料汽車在加油後的行駛距離。隨著電動汽車的續航里程持續增加，過往阻礙電動汽車採用的擔憂不斷減少。而且，隨著充電站網絡擴大和快速充電變得越來越普遍，電動汽車和內燃機汽車之間的“差距”將會進一步縮小，使得電動汽車可發揮巨大發展潛力。
汽車電動化的挑戰
儘管前景光明，但實施汽車電動化仍然存在著不少障礙。在這個年複合增長率為10.6%、價值2363億美元的市場中，汽車製造商如要占據一席之地，將會面臨哪些挑戰呢？
根據Molex莫仕和第三方研究機構Dimensional Research最近進行的“汽車電動化創新(Electrification Innovation in Automotive)”調研顯示，業界對於發展障礙的擔憂是真實存在的，92%的受訪者表示其設計團隊在推展車輛電動化增長方面遇到了很多挑戰。
採用Zonal區域架構技術
消費者對車輛的要求不再僅僅是交通，因此汽車製造商的首要任務是使汽車變得更安全、舒適、方便並配備信息娛樂功能。今天的現代化車輛具備了多項出色的功能，使得人們感覺汽車就是工作和生活空間的延伸。然而，由於電子系統和模塊大大增多，這給普通車輛的電氣架構帶來了很大的挑戰。
為了滿足消費者的需求，高端汽車的設計可能需要超過 100個電子控制單元(ECU)。車輛中的ECU增多，這在如何連接、組合打包和管理對車輛至關重要的交通行駛命令和控制特定功能方面，帶來了巨大的挑戰。隨著現有架構達到可擴展性的極限，業界需要採用Zonal架構。人們可將車輛劃分為各個不同的區域來分配功能，然後根據需要在區域之間傳遞信息。Zonal區域架構不僅可以優化和減少整體布線量，還可以整合ECU。除了實現更適合車輛中越來越多的電子系統的拓撲結構外，Zonal區域架構還可以減輕汽車重量，從而提高效率，並改善每次充電的續航里程。成功實施區域架構需要使用高速數據連接技術，這些連接要求是完善的、穩健的，並且能夠保持數據安全地流動。
根據上述引用的調研結果，84%的受訪者認同採用Zonal區域架構是未來趨勢，並且有助於消除傳統方法達到極限時的擔憂。Molex莫仕可以提供多種解決方案，推動實現從現有傳統方法的過渡，順利通過所有的中間階段，並最終生成各種業界領先的出色的靈活應用產品，以支持實現真正的Zonal區域架構。
熱風險管理
隨著設計加入車輛(包括內燃機汽車和電動汽車)中的電子元件快速增長，熱管理的挑戰亦隨之而來。當計算機或移動設備等電子設備出現過熱時會發生什麼情況？它們就會關斷，這對於在道路上高速行駛的車輛來說是絕對不允許的。那麼，對於現在具有100多個ECU和成倍增加的電子裝置的車輛，客戶需要如何進行設計呢？這些問題提高了設計的複雜性，由於空間限制，要求業界在連接器小型化方面進行創新。這對汽車系統的溫度水平帶來了很大的影響，必須通過巧妙的創新設計解決方案和先進的預測建模來解決問題。
小型化和增加電動元件必然會提高組件密度。由於小型化系統的表面積減少，在更小的空間內散發相同或更多的熱量可能造成過熱風險，必須加以管理和控制。如果電子設備在密封的ECU中，並且位於車輛中出現極端環境溫度的區域(例如引擎蓋下)，則過熱的風險可能就會增加。如果設計不當，惡劣的環境加之下一代連接系統的高電路密度和小封裝尺寸要求，可能帶來散熱方面的難題。為應對連接器中的散熱問題，企業必須在項目設計階段認真地解決安全性、可靠性和使用壽命問題。Molex莫仕通過實施高保真熱模擬方法，推動設計探索並在批量生產之前緩減散熱問題。由於構建測試模型的成本和交付周期緣故，下一代連接系統如果採用傳統“構建然後測試(build then test)”方法的效率較低。熱仿真提供了即時可見性，可讓客戶加快修改周期。Molex莫仕可為客戶提供量身定製的解決方案，從而在性能和長期生產兩方面滿足其需求。
為電動汽車降噪新技術帶來了新的挑戰。傳統上，內燃機運作抑制了道路、輪胎、風和車輛結構產生的環境噪音。如果沒有發動機來掩蓋這些噪音，車輛乘員可能會感覺不適、對話質量下降和無人機噪聲疲勞(drone-fatigue)。工程師無法再依賴機械式降噪方法(例如使用隔音材料或泡沫襯裡輪胎)，因為這會增加車輛的成本和重量，從而對汽車的能源消耗和續航里程產生負面影響，而這兩者是電動汽車的兩大關鍵。
Molex莫仕世界一流的噪音消除傳感器（RNC sensor）可讓汽車製造商以電子方式減少不需要的聲音。我們基於加速度計的道路噪音消除傳感器安裝在車輛底盤上以監測道路噪音，並且通過結合智能算法，在噪音進入乘員耳朵的那一時刻發出噪音消除波。噪音管理技術為OEM廠商帶來了更廣泛的降噪優勢，可讓汽車製造商設計和部署更輕巧、性能更高、更靈活且更高效的解決方案以減少噪音，在這方面取得領先地位。
光明的電動化之路
電動比例的持續增長和車輛動力系統的電動化，是對汽車行業積極有利的必然進展。Molex莫仕等經驗豐富的創新企業需要聯合汽車生態系統進行廣泛合作以支持這一宏大趨勢，這是非常重要的。我們是為汽車行業大多數全球最大OEM廠商和供應商提供電子和連接解決方案的領先供應商，力求始終站在設計需求的最前沿，降低潛在的風險，並開發解決方案，為興旺發展的汽車市場滿足需求。我們確保公司的產品、工具和流程為汽車行業提供可靠的解決方案，通過提供有效指引，使得客戶安心採用我們的設計解決方案，幫助他們開闢通向電動化光明未來的金光大道。
作者：Molex莫仕終端集成團隊負責人Greg Avery