Sette parole chiave nel campo delle auto intelligenti nel 2016: sistema informativo di bordo, ADAS, guida autonoma ed ESP sono nell'elenco

Non consideriamo più l'auto solo un mezzo di trasporto, ma un'amica premurosa. Poiché le esigenze dei consumatori in termini di funzionalità e prestazioni delle automobili continuano ad aumentare, le automobili si stanno gradualmente orientando verso l'intelligenza e questo cambiamento rappresenta anche una transizione dai sistemi meccanici a quelli elettronici. Attualmente, la quota dei componenti elettrici ed elettronici utilizzati nelle automobili nel costo totale delle stesse è aumentata dal 25% al ​​40%. In futuro questa percentuale è destinata sicuramente ad aumentare ulteriormente. Le statistiche mostrano che il mercato registra un tasso di crescita annuale del 7%. Prendendo ad esempio il sistema telematico di bordo, il suo mercato raggiungerà i 20 miliardi di dollari USA.

Cosa sono i dispositivi elettronici per autoveicoli?

L'elettronica per autoveicoli può essere suddivisa in parti visibili e parti invisibili: la parte visibile è l'apparecchiatura di bordo, mentre la parte invisibile sono i controller elettronici per autoveicoli. Dal punto di vista dell'utilizzo, l'elettronica per autoveicoli può essere suddivisa in sistemi di controllo della potenza, sistemi di controllo della sicurezza, sistemi di controllo della carrozzeria, sistemi di controllo della guida e sistemi informativi.

Sistema di controllo della potenza: incluso il sistema di controllo della gestione del motore, servosterzo, controllo AT e ACC

Sistema di controllo di sicurezza: inclusi airbag, ABS/ASR e SAFE-BY-WIRE

Sistema di controllo della carrozzeria: inclusi controllo dell'interruttore, controllo dell'illuminazione, sistema antifurto, controllo della serratura della portiera, controllo dei finestrini, tergicristallo e altri controlli elettronici della carrozzeria

Sistema di controllo della guida: inclusi strumenti, aria condizionata e sistema di controllo del telaio

Sistemi informativi: tra cui sistemi di intrattenimento, comunicazioni mobili, navigazione GPS e sistemi di elaborazione delle informazioni

Come tutti sappiamo, un'automobile è composta da quattro parti, ovvero carrozzeria, telaio, motore e sistema elettronico; l'elettronica automobilistica è sostanzialmente contenuta nella carrozzeria, nel telaio e nel motore. Dal comfort alla sicurezza fino all'intrattenimento in auto, l'elettronica automobilistica è necessaria per regolare ogni aspetto. Tra le auto di diversa classe e contenuto tecnologico, la quota dell'elettronica automobilistica nel costo totale del veicolo è la seguente.

In generale, l'elettronica per autoveicoli integra tecnologia elettronica, tecnologia automobilistica, tecnologia informatica, tecnologia informatica e tecnologia di rete, includendo tre livelli: livello di tecnologia di base, livello di sistema di controllo elettronico e livello di interazione tra uomo e ambiente del veicolo, e ha attraversato tre fasi di sviluppo: controllo dei componenti elettronici discreti, controllo dei componenti indipendenti e applicazione di controllo integrato intelligente in rete.

Nell'ondata di acquisizioni globali di semiconduttori, le aziende di elettronica per l'automotive sono diventate gli obiettivi più ambiti. Nel 2016 si sono verificate numerose acquisizioni legate all'elettronica per autoveicoli. NavInfo ha acquisito Jefa Technology per 3,875 miliardi di RMB per realizzare il collegamento chiave della guida autonoma. Qualcomm ha acquisito la società olandese NXP Semiconductors per oltre 30 miliardi di dollari, diventando la più grande acquisizione del settore. Anche l'acquisizione di Harman da parte di Samsung era mirata al settore dell'elettronica per autoveicoli. Sebbene l'acquisizione di Mentor da parte di Siemens sia stata fonte di confusione, si è analizzato il fatto che questa abbia anche una relazione di vasta portata con l'elettronica per autoveicoli.

Con il rapido sviluppo attuale del settore dell'elettronica per autoveicoli, quali sono le parole chiave nella tecnologia dell'elettronica per autoveicoli?

Parola chiave 1: Guida autonoma

La guida autonoma sta conquistando con grande slancio l'industria automobilistica mondiale. Le case automobilistiche tradizionali, le aziende di componenti auto, le aziende di comunicazioni IT e altre forze sono tutte entrate nel campo della guida autonoma e hanno partecipato alla sua ricerca, sviluppo e produzione. La guida autonoma risolverà problemi dello sviluppo urbano come la congestione e le difficoltà di parcheggio. La tecnologia di guida senza pilota può essere utilizzata anche nella logistica, nei viaggi condivisi e in altri settori, con vantaggi sociali ed economici estremamente elevati.

La guida autonoma non è più solo una competizione tra aziende, ma è ormai diventata una strategia nazionale. La "competizione nazionale" per la leadership nel settore della guida autonoma è entrata in pieno svolgimento. Sì, questa è una battaglia per la competitività nazionale. Dalla fornitura di sensori all'integrazione della tecnologia software, fino allo sviluppo hardware, la guida autonoma sta diventando la prossima grande fetta della filiera dell'industria automobilistica.

Il Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti ha pubblicato la prima bozza di regolamentazione per i veicoli autonomi emessa da uno stato sovrano del pianeta; L'obiettivo strategico del governo giapponese è di raggiungere il livello L4 di guida completamente autonoma in occasione delle Olimpiadi di Tokyo del 2020. Il governo giapponese spera di riconquistare la sua posizione di leader nel settore in Asia sfruttando l'opportunità strategica della "guida autonoma"; il governo cinese ha pubblicato a Shanghai una tabella di marcia per la tecnologia di guida autonoma, pianificando che entro il 2025 la percentuale di nuove auto con capacità di guida autonoma raggiungerà il 15%; Il Ministero dei trasporti tedesco, il Land della Baviera e Audi hanno lanciato congiuntamente il piano di guida autonoma.

Dopo l'incidente dell'auto a guida autonoma Tesla, la guida autonoma è tornata al centro dell'attenzione pubblica. La guida autonoma può davvero sostituire la guida umana? Credo che ciò sia inevitabile, ma ci vorrà del tempo affinché la tecnologia maturi. Ora tutte le aziende che sviluppano veicoli senza conducente stanno promuovendo attivamente la ricerca e lo sviluppo di sistemi di intelligenza artificiale. Sì, l'intelligenza artificiale consentirà alle auto di imparare, pensare e giudicare.

Il 2020 è considerato da molti addetti ai lavori come un anno di svolta nello sviluppo della guida autonoma. Nel 2020 la tecnologia di guida autonoma diventerà più matura e completa e compariranno alcuni veicoli altamente autonomi. Morgan Stanley prevede che il settore della guida autonoma raggiungerà i 6 trilioni di dollari entro il 2030.

Parola chiave 2: Batteria al litio

Il rapido sviluppo di veicoli alimentati da nuove fonti energetiche ha fatto aumentare la domanda di mercato di batterie elettriche. Le batterie elettriche si dividono fondamentalmente in due tipologie: batterie di accumulo (principalmente batterie agli ioni di litio) e celle a combustibile. Tuttavia, a causa degli elevati costi di ricerca e sviluppo e dei costi di manutenzione delle celle a combustibile (il costo di manutenzione delle celle a combustibile è circa tre o quattro volte superiore a quello delle batterie di accumulo), esse non sono molto adatte allo sviluppo di veicoli elettrici in questa fase. Di fronte all'imminente "boom" dei veicoli a nuova energia, le batterie al litio sembrano essere diventate un'arma magica per il successo.

Attualmente, le aziende produttrici di batterie al litio si trovano ad affrontare il dilemma di materie prime a monte insufficienti e costi in rapido aumento; Le batterie al litio nei veicoli elettrici presentano problemi fatali, quali la lenta ricarica, la breve autonomia di guida e la breve durata.

La durata media delle batterie al litio nei normali prodotti elettronici è di 8 anni, mentre nei veicoli elettrici è di soli 3-5 anni. Quando la capacità della batteria di un veicolo elettrico scende sotto l'80%, l'autonomia del veicolo elettrico si riduce notevolmente. Quando la capacità della batteria scende sotto il 70%, è necessario sostituirla. Tuttavia, la batteria rappresenta circa il 40% del costo totale del veicolo e sostituirla rappresenta una spesa enorme. Perché le batterie al litio dei veicoli elettrici sono così fragili? L'impatto dell'ambiente di lavoro e le operazioni di carica e scarica su larga scala portano al problema della breve durata utile, che è un problema immutabile.

Grazie alla forte domanda del mercato, l'industria delle batterie al litio del mio Paese si è classificata tra le prime al mondo e ha inizialmente formato quattro grandi regioni industriali: il delta del Fiume delle Perle, il delta del Fiume Azzurro, la regione Pechino-Tianjin-Hebei e le Pianure Centrali. Il Qinghai, che rappresenta l'80% delle riserve di litio del Paese, sta cercando di costruire un'altra base industriale del litio con influenza nazionale, facendo affidamento sulle sue ricche risorse di litio per ottenere una quota del mercato delle batterie al litio.

Sebbene facciamo parte del primo gruppo, esiste ancora un divario tra il nostro Paese e le aziende leader della Corea del Sud e del Giappone in termini di livello tecnologico. Ad esempio, c'è ancora un grande divario nella coerenza dei prodotti.

Per l'industria delle batterie al litio, migliorare il riciclaggio delle batterie e ridurre l'inquinamento ambientale sono fattori importanti per garantire lo sviluppo sostenibile del settore. Tuttavia, il costo del riciclaggio delle batterie usate è elevato e il livello di riciclaggio delle aziende non è elevato. Questo è il punto dolente dell'industria delle batterie al litio del mio Paese e una delle principali lacune rispetto ai Paesi sviluppati.

Parola chiave 3: Sistema informativo di bordo

Il sistema di infotainment di bordo è un sistema intelligente dotato di diversi metodi di interazione e potenti funzioni grafiche. Negli ultimi anni, i sistemi di bordo originariamente chiusi e conservativi hanno inaugurato una nuova ondata di concorrenza e la struttura del mercato e le forme dei prodotti sono destinate a subire una profonda trasformazione. Per soddisfare le esigenze di comfort, intrattenimento e informazione, il sistema di infotainment di bordo si sta gradualmente evolvendo nella direzione dell'integrazione delle prestazioni e dell'aumento delle proporzioni. La precedente performance singola si è gradualmente espansa fino a diventare un dispositivo di interazione delle informazioni multimediali che integra intrattenimento tramite immagini, navigazione per auto, comunicazione wireless, ecc.

In quanto nodo importante nei sistemi elettrici e di rete del veicolo, il sistema di infotainment di bordo svolge un ruolo fondamentale nella visualizzazione e nel feedback dello stato e delle informazioni del veicolo. Come affermarsi nel mercato delle auto di fascia alta attraverso la progettazione di sistemi di bordo unici è diventata una questione che sta prendendo in considerazione i principali produttori. L'acquisizione di Harman da parte di Samsung è ovviamente il primo passo.

Le funzioni del sistema di infotainment implicano l'integrazione di molteplici tecnologie, quali interazione uomo-computer, segnali audio/video, segnali wireless, segnali cablati e segnali bus.

Parola chiave 4: Sistema avanzato di assistenza alla guida (ADAS)

I percorsi riconosciuti per lo sviluppo della tecnologia e dell'industria delle auto intelligenti sono l'assistenza avanzata alla guida (ADAS), la guida parzialmente autonoma, la guida altamente autonoma, la guida completamente senza conducente e le fasi delle auto intelligenti.

Il sistema avanzato di assistenza alla guida (ADAS) utilizza una serie di sensori installati sull'auto per rilevare l'ambiente circostante in qualsiasi momento durante la guida, raccogliere dati, identificare, rilevare e tracciare oggetti statici e dinamici e combinare i dati della mappa di navigazione per eseguire calcoli e analisi sistematici, in modo che il conducente possa essere consapevole in anticipo di possibili pericoli, aumentando efficacemente il comfort e la sicurezza di guida dell'auto.

I sistemi ADAS non sono progettati per controllare il veicolo, ma per avvisare il conducente di potenziali pericoli e migliorare la sicurezza di guida. Queste tecnologie di sicurezza attiva sono realizzate attraverso sistemi avanzati di assistenza alla guida che utilizzano sensori radar, telecamere e lidar. Ad esempio, il sistema di avviso di abbandono della corsia utilizza sensori di telecamere CMOS, il sistema di visione notturna utilizza sensori a infrarossi, il sistema di controllo adattivo della velocità di crociera (ACC) solitamente utilizza la tecnologia radar e il sistema di assistenza al parcheggio utilizza la tecnologia a ultrasuoni. Una tipica applicazione ADAS integra numerose tecnologie, come mostrato nella figura seguente.

Ci sono due tendenze di sviluppo degli ADAS nel futuro :

Dal sistema di allerta precoce al sistema di intervento

Attualmente la funzione principale dell'ADAS è quella di ricordare al conducente le situazioni critiche, ma in futuro si trasformerà in un sistema di intervento, ovvero in grado di controllare l'auto in circostanze limitate. Ad esempio, il sistema di telecamere passerà dall'avviso di abbandono della corsia a un sistema di controllo della corsia.

Combinazione di sistemi di sicurezza attivi e passivi

Il sistema di sicurezza passiva e quello di sicurezza attiva ADAS in caso di collisione sono indipendenti l'uno dall'altro, ma in futuro avranno migliori punti di correlazione e integrazione, come la preparazione degli airbag quando i sensori lidar, radar o video di bordo rilevano una collisione inevitabile.

Allo stato attuale, le sfide che i sistemi ADAS devono affrontare derivano principalmente da quattro aspetti: processori, sensori, algoritmi software e mappe.

I sistemi ADAS richiedono ECU e MCU con architetture multi-core, frequenze più elevate e processori a basso consumo energetico. I sistemi ADAS necessitano di alcuni dispositivi per ottenere informazioni in tempo reale sull'ambiente circostante. Il radar e il lidar sono sensori di riconoscimento relativamente buoni, ma sono entrambi costosi. Gli algoritmi in esecuzione su ECU e MCU devono utilizzare informazioni ambientali in tempo reale ottenute dai sensori per decidere come deve muoversi l'auto. Nei luoghi in cui il GPS non funziona, sistemi di mappe accurate possono aiutare a evitare incidenti.

Produttori come Intel, NVIDIA, Panasonic, Qualcomm, Samsung e Sony stanno attivamente implementando sensori, ECU, MCU, sistemi operativi, sistemi chip, ecc. correlati agli ADAS. Per quanto riguarda l'aumento degli ADAS nel periodo 2015-2020, la previsione generale degli addetti ai lavori è un tasso di crescita di almeno il 10%.

Parola chiave 6: Sistema elettronico di stabilità della carrozzeria

Il sistema elettronico di stabilità della carrozzeria, che Bosch chiama ESP, BMW DSC e General Motors ESC, viene utilizzato per migliorare la stabilità della vettura durante la guida o per ridurre il rischio di perdita di controllo. Il programma elettronico di stabilità del veicolo (ESP) rappresenta un importante passo avanti nella tecnologia di controllo della sicurezza attiva dei veicoli, dopo il sistema di frenata antibloccaggio (ABS) e il sistema di controllo della trazione (TCS).

Il sistema di stabilità della carrozzeria "rileva" le condizioni del veicolo attraverso numerosi sensori presenti sul mezzo. Solitamente sono presenti quattro sensori di velocità delle ruote che monitorano la velocità di rotazione di ciascuna ruota, un sensore dell'angolo del volante che rileva la situazione di sterzata del conducente e un sensore dell'angolo della carrozzeria che monitora la flessione della carrozzeria. Oltre ai sensori, sono necessari anche i computer per monitorare costantemente le condizioni del veicolo e fornire istruzioni corrette ai sensori.

In teoria, il sistema elettronico di stabilità della carrozzeria può svolgere un ruolo utile in qualsiasi situazione, ma l'ESP è solo una funzione ausiliaria, soggetta alla velocità di reazione del sistema e al limite degli pneumatici. Quando la velocità è troppo elevata o l'auto è seriamente fuori controllo, il sistema di stabilità della carrozzeria non sarà in grado di salvare la situazione. Tuttavia, la tecnologia è diventata sempre più matura e la sua funzionalità ed efficacia sono eccellenti anche su strade ghiacciate e innevate. Per questo motivo, molti paesi e regioni hanno ormai reso questo sistema una configurazione standard obbligatoria per le automobili.

Parola chiave 7: Internet dei veicoli

L'Internet dei veicoli non è un argomento nuovo. Dal 2010, sembra che qualsiasi prodotto o attività commerciale legata alle automobili e alle comunicazioni possa essere etichettato come "Internet dei veicoli". Cos'è esattamente l'Internet dei veicoli e come dovrebbe essere definito?

Le prime applicazioni dell'Internet of Vehicles hanno avuto origine da dispositivi di sensori elettronici, sistemi di intrattenimento a bordo dei veicoli, gestione dei veicoli, gestione del traffico e altre forme di applicazione. Oggigiorno è un termine generico per modelli aziendali che sfruttano le moderne tecnologie di comunicazione e combinano dati rilevanti sul funzionamento e sulla guida delle automobili, coprendo tutti i modelli aziendali correlati all'acquisto, alla guida, alla manutenzione, alla riparazione, all'interazione sociale e alle transazioni delle automobili. Il suo obiettivo finale è migliorare l'esperienza di guida, aumentare l'efficienza nell'uso del veicolo e ridurne i costi. L'interpretazione storica dell'Internet dei veicoli è illustrata nella figura sottostante.

In parole povere, le mappe sono il fondamento dell'Internet dei veicoli, i sistemi di bordo e l'hardware intelligente sono i ponti che collegano l'auto a Internet, i servizi cloud sono la garanzia di tutte le funzioni, i contenuti e i produttori di automobili sono i vettori dell'implementazione delle funzioni e i conducenti sono i beneficiari finali e i destinatari del feedback dell'Internet dei veicoli.

Oggi, l'aggiornamento della tecnologia della comunicazione darà un significato reale all'Internet dei veicoli, mentre lo sviluppo del mercato dei ricambi automobilistici e l'ascesa dei veicoli a nuova energia promuoveranno lo sviluppo del settore dell'Internet dei veicoli.

Alcuni analisti ritengono che il futuro dell'Internet dei veicoli mostrerà le seguenti tendenze di sviluppo: da un lato, il modo di interagire con i terminali dei veicoli tramite input vocale continuerà a essere la tendenza nello sviluppo dei terminali dei veicoli; d'altro canto, la tecnologia di navigazione sarà più intuitiva e facile da usare e la tradizionale navigazione statica sarà gradualmente sostituita dalla navigazione dinamica. La navigazione 3D, la navigazione in scenari reali e i metodi online diventeranno tutte direzioni di sviluppo future.

L'Internet dei veicoli fa parte dell'Internet delle cose , dove tutto è connesso. Aziende tradizionali di semiconduttori come NXP, Infineon, Renesas, STMicroelectronics e Texas Instruments hanno tutte consolidato la loro presenza qui. Anche le nuove aziende tecnologiche come Google, Baidu, Didi e Uber stanno cercando di sfruttare i loro punti di forza nei sistemi software, come l'intelligenza artificiale e gli algoritmi, per entrare in questo mercato e lanciare soluzioni globali che integrano sistemi software e hardware. La torta del futuro sarà enorme e l'unica domanda che resta è come mangiarla.

Le automobili svolgono un ruolo sempre più importante nelle nostre vite e in futuro si svilupperanno inevitabilmente in una direzione più intelligente e diversificata. Indipendentemente dall’ambizione di Tesla o dalla produzione esterna di automobili da parte di Apple, si può prevedere con certezza che il valore della produzione di elettronica per autoveicoli continuerà ad aumentare. Sebbene le tecnologie e i mercati principali dei prodotti elettronici per l'automotive a livello mondiale siano attualmente concentrati in Europa, Stati Uniti, Giappone e altri luoghi, con il trasferimento dell'industria manifatturiera automobilistica nei paesi e nelle regioni emergenti, Cina, India, Sud America e altri paesi diventeranno mercati emergenti per l'elettronica per l'automotive e si stanno sviluppando rapidamente.

Fonte: Peninsula Coffee