Vozidla dnes mají více elektroniky než kdykoli dříve. Spotřebitelé i profesionálové v dopravě požadují od svých vozidel více možností: mimo jiné pokročilé bezpečnostní funkce, možnosti infotainmentu, vyšší bezpečnost a pohodlí pro cestující. Napájecí a propojovací komponenty jsou základem pohonu vozidel - a mnoha dalších druhů dopravy - směrem vpřed. Tři odborníci na automobilové součástky ze dvou předních elektronických společností v oboru - Shawn Luke, technický marketingový manažer ve společnosti Digi-Key, a Matt McWhinney a Kirk Ulery, manažeři obchodního rozvoje ve společnosti Molex - nedávno diskutovali o hlavních faktorech současných automobilových návrhů.
S tím, jak výrobci automobilů spěchají za chytřejšími automobily s vyšším stupněm propojení, bude počet elektronických komponentů potřebných k jejich napájení stále narůstat. Podle společnosti Statista se ve skutečnosti očekává, že elektronika bude do roku 2030 tvořit 50 % nákladů na nový vůz.
„Exploze elektronických prvků ve vozidlech nabízí takové prázdné plátno," řekl Ulery. „Ať již skončíme s elektrifikovanými vozidly a dalšími pohonnými systémy kdekoli, elektronika bude v budoucnu zdaleka jednou z nejdůležitějších součástí vozidel.“
Elektrifikace umožňuje inovace
Elektrifikace automobilů otevřela dveře novým inovativním návrhům vozidel. Pokud odpadá nutnost umístění tradičního vnitřního spalovacího motoru, výrobci automobilů získávají větší flexibilitu ohledně rozmístění baterií a nabíjecích portů, možnosti zvětšení prostoru pro cestující nebo náklad a další.
Tato situace vedla ke zvýšenému počtu nových výrobců EV vstupujících na trh, kteří nabízejí širokou škálu značek a modelů. V tuto chvíli jsou mnohé z nich stále drahé a postrádají standardizaci v celém prostoru. Tato větší rozmanitost však nabízí spotřebitelům více stylů a možností přizpůsobení, přičemž náklady na vozidla se s technologickým pokrokem a nárůstem výroby pravděpodobně sníží.
„Ještě nějakou dobu potrvá, než bude existovat společné uspořádání pro konstrukci elektromobilů, protože se jedná o závod o nové technologie a inovace," předpověděl McWhinney. „Návrhy v automobilovém průmyslu bývají velmi odolné, spolehlivé a osvědčené, v tomto období rychlých změn však existuje spousta platforem, které jsou stále u zrodu - v podstatě velmi drahé prototypy.“
Bez ohledu na výrobce, značku nebo model vyžadují všechna elektrická vozidla spolehlivý přenos energie a vysokorychlostní přenos dat, aby bylo možné provádět rozhodování pomocí softwaru v reálném čase.
Rozvoj mikroprocesorů vedl také ke změně paradigmatu v konstrukci automobilů zavedením softwarově definované platformy vozidla, která řídí funkčnost a chování systémů vozidla. S menší závislostí na hardwaru přichází zvýšená modularita, flexibilita a konektivita - správa extrémně složitého systému vyžaduje méně součástek a kabelů.
„Nacházíme se v inflexním bodě, kdy už nemůžeme do vozidel přidávat žádné další kabely," vysvětlil Ulery. „Automobilový průmysl ve začal přibližovat počítačovému průmyslu v tom smyslu, že nyní používáme dvouvodičový ethernetový standard schopný provozu v gigahertzové pásmu, což nám dovoluje snížit objem kabeláže ve vozidle.
„Dalším příkladem je 48V elektrický systém - nyní můžete přejít na menší kabely a díky zónové architektuře v softwarově definovaném vozidle používat jediný ovladač, přičemž všechna tato zařízení budou na stejné sběrnici propojená jediným kabelem. Bude méně měděných konektorů, ale vozidla budou lépe konstruovaná a lépe připravená na vyšší požadavky na rychlost připojení, které se objeví v budoucích vozidlech.“
Je to na elektřinu
V Evropě trh s elektromobily rychle roste, protože výrobci automobilů i spotřebitelé se snaží splnit přísné normy emisí oxidu uhličitého, aby se vyhnuli pokutám a vyhověli předpisům, jako jsou nízkoemisní zóny. Podle Zpráv o dopravě a životním prostředí evropské prodeje elektromobilů na baterie v roce 2023 vzrostly o 28 %.
„Elektrifikace je obrovská změna hry," řekl Luke. "Lidé spatřují výhody."
Mnoho evropských zemí na rozdíl od USA významně investovalo do nabíjecí infrastruktury v celém regionu a nabízí soukromé i veřejné nabíjecí stanice, díky čemuž jsou elektromobily pro většinu spotřebitelů schůdnější možností. Jedním z hlavních aktivátorů elektromobilů v evropských zemích je skutečnost, že standard síťového napájení je v celém regionu založen na střídavém napětí 240 V.
„Z osobní zkušenosti vím,“ řekl Ulery, „že střídavý napětí 120 V (nabíjení úrovně 1) v Severní Americe poskytuje zhruba 5 mil dojezdu za 1 hodinu nabíjení. 240V nabíječka úrovně 2 poskytuje více než 25 mil dojezdu na hodinu nabíjení.“
"Velmi nám záleží na rozumném využívání energie a propojení může hrát roli v udržitelnosti," řekl Luke. "Poslední věc, o kterou bychom stáli, je nabíjet baterii během jízdy se ztrátami z palubní nabíječky nebo odváděním další energie."
Specifikace automobilových součástí
Moderní osobní vozy obsahují v průměru 80 senzorů, 100 elektronických jednotek a velký objem kabeláže. Každá z těchto součástí musí splňovat přísné normy, aby mohla dobře fungovat v náročných podmínkách, kterým čelí automobil - počasí a vlhkost, proměnlivé podmínky na silnici, vysoké teploty, vibrace a další.
„Odolnost a spolehlivost jsou pro přepravu obrovské," řekl Luke. „Některé součásti ve vozidlech musejí vydržet desítky let. S tak dlouhými časovými horizonty může trvat dlouho, než bude flotila připravena na změny, kterým podléhají součásti - například nabíjecí kabely se standardy USB-C, které spotřebitelé očekávají, že naleznou při cestování autem nebo letadlem.“
Existuje několik certifikačních orgánů stanovujících standardy pro součásti používané výrobci automobilů, včetně Rady pro automobilovou elektroniku (AEC) a Americké rady pro automobilový výzkum (USCAR). Tyto organizace definují požadavky na výkon a pečlivě kontrolují a certifikují součásti schválené pro použití v automobilovém prostředí.
Celosvětově uznávané součásti s certifikací AEC (AECQ) jsou typicky vysoce kvalitní, robustní a spolehlivé produkty schopné odolávat náročným podmínkám na silnicích bez kompromisu na výkonu. Některá další kritéria, která je třeba zohlednit při výběru komponentů pro automobilové návrhy, zahrnují:
- Modularita: je daná součást v případě potřeby snadno vyměnitelná vlastníkem nebo servisem?
- Kontaktní geometrie: kolikrát lze danou součást připojit a odpojit? Zkrátka, plní konektor svou funkci?
- Efektivita: využívá součást energii chytře, nebo rozptyluje přebytečnou energii?
- Případ použití: je součást vyrobena předepsaným způsobem vyhovujícím danému případu použití? Součásti s nedostatečnou kvalifikací mohou pouze přežívat, nikoli fungovat, a příliš kvalifikované součásti mohou naopak omezovat flexibilitu návrhu.
- Montážní komfort: bude montážní linka schopna instalovat danou součást opakovaně v měřítku podle toho, kde se ve vozidle nachází?
- Bezpečnost: Je připravená záloha, která zabrání nehodě v případě poruchy součásti během jízdy vozidla?
„Pokud jde o hodnocení rizik a specifikace pro automobilové součásti, existují dvě strany mince,“ řekl McWhinney. „S příchodem požadavku nejen na schopnost přežít, ale také na funkčnost, je někdy potřeba specifikace předefinovat nebo vylepšit. Na druhou stranu je možná tato specifikace nadměrná a obsahuje příliš mnoho nákladů nebo omezuje flexibilitu návrhu. S vývojem architektur nabývají specifikace na významu.“
"Na propojovacím prostoru je skvělé, že můžete vytvářet vyměnitelné modulární díly," dodal Luke. „Připadá mi to jako sázky u stolu, ale podceňuje se, jak důležité je propojení v automobilových návrzích.“
Odborníci se shodli především na tom, že u automobilových návrhů musí být bezpečnost na prvním místě.
„To, co nemůžeme dostatečně zdůraznit, je bezpečnostní stránka," řekl Ulery. „Když váš počítač vypoví funkci, jednoduše jej restartujete. Toto však nemůžete učinit, pokud je ve vašem vozidle v provozu počítačová sběrnice a jedete vysokou rychlostí. Jde o zcela novou úroveň, kterou musíme brát v úvahu při všem, co děláme.
"Pokud jde o součásti, vždy se díváme na to, co je nejnovějšího a nejlepšího - jak přidat nejnovější funkce pro nejlepší výkon, a chceme to udělat rychle, ale máme co do činění s životy lidí, takže se musíme ujistit, že spolehlivost je železná."
Cesta vpřed
Při pohledu na budoucnost budou spotřebitelé pravděpodobně i nadále požadovat stále dokonalejší bezpečnostní a komfortní prvky, stejně jako elektromobily a další druhy dopravy, které snižují závislost na fosilních palivech.
„Elektrifikace se zkrátka nezastaví," řekl McWhinney. „Pokud se s ní něco děje, tak patrně zrychluje."
Podle McWhinneyho bude trend miniaturizovaných elektronických součástek pro automobilový průmysl pokračovat.
„Pokrok v mikroelektronice dospěl do stavu, kdy do vozidel, která se rozšiřují směrem k softwarově definované platformě, bylo instalováno více mikroprocesorů,“ řekl. „To neznamená, že každý prvek ve vozidlech bude dynamicky řízen přímo v tomto bodě softwarem, ale přebudování řídicích systémů v tomto směru má obrovské důsledky.“
Větší počet mikroprocesorů ve vozidlech by mohl být zdrojem mnoha inovací, které do značné míry spoléhají na neuvěřitelně rychlé zpracování dat na okraji, včetně autonomie. Ačkoli do této doby chybí ještě pár let, autonomní vozidla by mohla být samozřejmostí již v roce 2030. Většina lidí již zná a pohodlně používá poloautonomní funkce, jako je tempomat v autech nebo autopilot v letadlech. V následujících letech se řidič nebo pilot pravděpodobně bude muset stále zapojovat do procesu a pracovat.
Dopravní a automobilový průmysl bude ještě mnoho let hnacím motorem inovací a dodavatelé jako společnosti Molex a Digi-Key budou i nadále poskytovat součásti a služby nezbytné pro urychlení tohoto pokroku.
Matt McWhinney a Kirk Ulery jsou manažeři rozvoje obchodu ve společnosti Molex. Společnost Molex jako přední světový poskytovatel konektorových řešení přináší technickou dokonalost, důvěryhodné vztahy a jedinečný závazek kvality a spolehlivosti usnadňující životy zákazníkům napříč průmyslovými odvětvími. Společnost Molex s více než 80letou důvěrou nabízí prvotřídní návrhy, výrobu a portfolio více než 100 000+ inovativních produktů.
Shawn Luke je technický marketingový inženýr ve společnosti Digi-Key. Společnost Digi-Key, která je globálním lídrem a trvalým inovátorem v oblasti špičkové distribuce elektronických součástek a produktů automatizace po celém světě, poskytuje více než 15,3 milionů součástek od více než 2 900 kvalitních značkových výrobců.
Komentáře
Komentář k článku
Tak já nevím, ale jsou to takové marketingové pindy celkem o ničem. Některé věty ani nedávají moc velký smysl. Možná je to způsobeno i špatným (strojovým?) překladem...