智能汽车愈演愈烈,连接器如何响应新需求?
2023-12-01 14:20:14 来源:连接器世界网 作者:郑晓荧 点击:12784
【哔哥哔特导读】智能汽车发展驶入快车道,自动驾驶、智能座舱和车载互联网三个领域竞争愈加激烈。连接器作为汽车线束系统的脉络神经,起到维系汽车安全稳定行走的重要作用。在汽车智能网联发展步伐加快之际,连接器将迎来哪些新发展趋势?
汽车电动化发展进入白热化阶段,智能汽车发展节奏也愈演愈烈。
根据中国汽车工业协会发布的数据,2023年1-10月,汽车产销分别达到2401.6万辆和2396.7万辆的数量,同比分别增长8%和9.1%。而就今年的数据来看,2023年1-10月新能源汽车的渗透率达到30.4%,汽车电动化发展已经成为主线。
与此同时,在AI技术和大模型的发展下,车企纷纷开始往智能驾驶、车载以太网和智能座舱方面“卷”。特斯拉、丰田、奔驰等国际汽车大企纷纷在智能驾驶以及智能座舱等方面加码,就连小米、华为等通信领域头部企业也开始借助自身数据处理优势布局汽车领域,陆续推出智能汽车新品。
汽车市场正是连接器行业的最大细分市场之一,据Bishop&Associates数据,2021年汽车连接器就占据了整个连接器市场约20%以上的份额,与通信连接器连接器齐头并进,成为连接器行业里最大的两块市场。
看似小小的连接器,对于汽车电气系统其实发挥着不可或缺的作用。作为汽车整车系统的神经脉络,它起到衔接各个元器件、传输电流与信号等方面的作用,是维持整车正常、稳定运行的关键所在。
随着5G技术、云计算等各类技术在新能源汽车中渗透的不断加强,汽车的智能化发展水平逐渐提高,对于高速传输连接器的需求也逐步增大。新一代的移动通信将成为汽车智能网联化发展的重要媒介,汽车连接器市场也将迎来新的发展趋势。
汽车高速连接器助力智能网联化
应用在汽车领域的连接器主要分为高压连接器、高速连接器以及充换电连接器三个方面。汽车电动化发展是高压连接器的主场,而智能化发展则是车载高速连接器的舞台。
运用在智能网联化发展的高频高速连接器主要包括FAKRA射频连接器、Mini-FAKRA连接器、HSD(High-Speed Data)连接器和以太网连接器几大类别。这些连接器以功能为区分,分布在汽车各个电气系统中。
FAKRA射频连接器和Mini-FAKRA连接器系列主要用于车载网络的信号传输,具有小型化、高密度、高可靠性等特点。这两种连接器被广泛应用于车载摄像头、传感器等领域,特别是在ADAS领域。
HSD连接器系列属于高速数据传输的连接器,主要用于车载摄像头和传感器等设备之间的连接。这种连接器可以满足自动驾驶技术对大数据量和高传输速率的需求。以太网连接器系列则主要用于车载以太网连接,支持多种协议或应用形式,如AVB、TCP/IP、DOIP、SOME/IP等。
智能驾驶角逐激烈 Mini-FAKRA连接器脱颖而出
汽车的智能网联发展可以细分为智能驾驶、车载以太网以及智能座舱三个方面。智能驾驶主要涉及到汽车关键技术部分,是指通过先进的车载传感器、控制器和执行器等设备,实现对汽车的自动驾驶、自动泊车等功能。
环境感知、行为决策、路径规划以及运动控制是智能驾驶技术中最为关键的四大部分。智能驾驶需要经历以传感器为媒介,通过对汽车周边环境的信息搜集再实行决策最后完成路径规划以及运动控制的过程。
在此期间,需要多传感器融合技术与车载摄像头、显示屏保持高速、稳定传输,以确保外部信息能够及时、有效被反映。应用于车载显示器、V2X天线以及摄像头、雷达等的FAKRA射频连接器、Mini-FAKRA连接器、以太网连接器就起到传输桥梁的作用。
与传统的燃油车相比,随着汽车电动化与智能化发展程度越高,汽车电气系统复杂程度也逐步升级,连接器在其中的角色也愈加重要。当前市面上汽车的自动驾驶级别是以L2+为主,集中在L2-L3级别区间,可以实现在特定环境下的自动驾驶,例如高速公路上的巡航控制和车道保持等功能。
无论是乘用车还是商用车,L2+辅助驾驶都逐渐会成为标配,无人配送车、无人环卫车、无人出租车等更是在纷纷加速落地。随着自动驾驶功能的不断增多,整车制造商纷纷开始采用高分辨率雷达和摄像头,这些设备与中央计算平台之间的数据传输则需要更高的宽带速度。
车载高速连接器厂商深圳市西点精工技术有限公司总经理牛林向《国际线缆与连接》介绍,当前Mini-FAKRA连接器及其线束在整车的应用数量中最大,主要应用在智能驾驶系统中连接高清摄像头与ADAS控制器,以及在智能座舱系统中连接车载屏幕的数据传输。
Mini-FAKRA连接器作为FAKRA连接器的升级版,具有尺寸更小但传输性能更强的优势,应用范围更加广阔,未来可能代替FAKRA连接器成为主流应用趋势。
与标准的FAKRA连接器相比,Mini-FAKRA能够节约75%的空间,减少32%的重量,更好地满足了汽车小体积、高连接的需求。因此,Mini-FAKRA在自动驾驶车辆、高级驾驶辅助系统(ADAS)和360度环视摄像头等设备中的适用性更高。
在传输速率上,随着信号传输速率要求不断提升,Mni-FAKRA连接器使用频域也在逐步扩大,目前频率已经由4GHz & 12GHz向28GHz高频演进。
智能驾驶性能的不断升级也意味着对环境的搜集、信息的处理以及传送效率需求越来越高,未来汽车需要安装更多的传感器和摄像头。而每增加一个传感器和摄像头都需要配备单独的高速连接器,随着传感器与摄像头等设备数量的增长,高频高速连接器的用量也将随之提升。
智能驾驶向自动驾驶迈进,需要汽车的感知、决策与控制技术不断提升优化,彼时车辆整体架构将可能由分布式转变为集中式,这要求车载高速连接器向更小型发展同时也要具备适应更复杂整车系统的能力。
牛林表示,未来车载高速连接器会向MiniFAKRA、以太网、TypeC三大系列汇聚。电气性能向更高频高速发展,材料选择要求耐温、耐候、高强度,结构设计向高密度高可靠性发展。
智能座舱“神仙打架” 连接器种类或再增
如果说智能驾驶是车企的下血本火拼的“主战场”,那智能座舱则是车企们寻求卖点和特色的“分战场”。在大“卷”智驾技术同时,五花八门的智能座舱技术也如雨后春笋般冒出。
2023年广州国际车展上,头部汽车厂商们的智能座舱特色功能就引起了极大关注。华为在展会中推出首款轿车智界S7,首发搭载华为途灵智能底盘和HarmonyOS 4.0智能座舱,具备六音区声源定位,多人多屏多音区并发控制、舱内眼球位置追踪及眼部状态识别等功能。
无独有偶,小鹏汽车第5代小鹏智能座舱系统XOS天玑系统也在车展引起围观,新系统可在大屏上按3:7比例呈现地图导航+音乐/视频/设置等应用界面,多任务支持独立操作。
智能座舱是一种综合系统,包括操控系统、娱乐系统、通信系统、交互和感知系统等。主要是通过车联网、无线通信、远程感应等技术来为驾驶员和乘客提供智慧化、舒适安全的出行体验。智能座舱侧重于信息交互与驾驶体验部分,包括车载的各种中央显示屏、语音识别、生物识别等。
信息交互与数据传输智能座舱中的关键所在,这就需要运用到多种连接器来维持各个系统的互连与传输。运用在智能座舱中的连接器主要包括用于车载信息娱乐系统的USB连接器、用于车载导航系统和视频信号传输的HDMI连接器、使用车载通讯系统的RC-232连接器等。
将液晶仪表和中控导航的输出信息传送至智能座舱控制器(CDC)是智能座舱的核心部分。这些连接器在其中起到降低线束连接复杂性、驱动显示屏、保证各个系统之间稳定连接等作用。
深圳市普玛斯精密组件有限公司总经理龙际恩表示,随着汽车电气化的发展,汽车娱乐功能逐渐增多,像I/O连接器等所应用的领域会更加广泛。“随着智能座舱和以太网的发展,连接器的种类也会更多,随着功能的增加可能会出现一些不一样的接口,连接器的种类也会相应增加。”龙际恩表示,车载连接器未来顺应汽车发展在防水、耐高温等方面的要求也会不断提升。
智能座舱功能逐渐多样化,高清视频、智能语音、车载音乐等娱乐功能开始成为汽车的标配,由此,有观点认为“未来汽车是消费电子的最大市场”。对此,西点精工的牛林认为,随着5G手机的普及率越来越高,汽车将是消费电子的主要增长市场,娱乐大屏、高保真音响系统甚至高清游戏都会进入车载市场。“但连接器选型依然会汇聚在Mini-FAKRA、以太网、TypeC三大系列。”
多功能计算控制平台更高程度集中化、交互体验向更智能化变革、硬件和软件架构向多应用需求演变、车内场景化个性化服务提升将成为智能座舱领域未来主要的发展趋势。随着各样功能的完善和多样化,汽车成为未来消费电子连接器重要增长市场的观点不无道理。
然而与普通消费电子市场相比,应用在汽车上的连接器依旧要满足更高可靠性的车规级要求。“汽车领域所应用到的消费电子产品并不能直接从传统的消费电子市场中直接转移过来。高安全性和可靠性要求是汽车与普通应用场景中最大的不同,因此有可能未来会专门开设一个针对汽车领域的消费电子产品。”普玛斯工程师许晶向《国际线缆与连接》表示。
车联网稳步发展 以太网连接器前景广阔
车载互联网是汽车智能网联发展中的核心所在,正是由于车载互联网系统的不断升级,才使得智能驾驶、智能座舱技术成为可能。当前在5G技术、云计算、物联网等的加持下,车载互联网也处于稳步发展阶段。
车云网、车载以太网、三网融合等成为车载互联网的主要发展趋势。为适应多项技术叠加需求,汽车电气架构逐渐从分散式向集中式转变,车载以太网凭借点对点的其星型拓普结构、高数据吞吐量和低延迟等优势,以及高宽带和开放性的特点,逐渐得到车辆网络的青睐。
另一方面,海量数据传输需求对数据传输的速度和稳定性更高。传统的车载网络已无法满足高宽带、高传输的需求,而车载以太网在车内总线宽以及线束布局上具有优势,可以实现更高的数据传输需求。目前替代HSD的主要是Mini-FAKRA连接器,因为Mini-FAKRA连接器密度更高、占板面积小,而且都是用于传输视频模拟信号。
随着应用范围的扩大,车载以太网连接器目前也呈现出多样化趋势,例如有USB3.0、HDMI、DisplayPort连接器等都会被考虑用于车载以太网的连接中。牛林向《国际线缆与连接》介绍,目前以太网连接器速率最高的是罗森伯格的10Gbps以太网连接器及线束“但已有客户为把超高清网络摄像头引入到智能驾驶系统,提出更高速率的以太网连接器需求。西点精工已全球率先开发出25Gbps以太网连接器”据Frost&Sullivan预测,到2025年,车载以太网的市场渗透率将增加至80%,可见车载以太网连接器未来的发展空间更加广阔。
智能驾驶在汽车智能化发展中起到引领作用,自动驾驶级别的不断提升需要车载互联网提供更高速稳定的网络系统,同时也将带动智能座舱的升级。而任何一个方向的迭代升级都会带动应用其中的连接器向更高性能发展。
汽车连接器市场广阔 发展壁垒仍需破除
在汽车高频高速连接器市场来看,国外连接器厂商起步较早,市场占比较大。其中罗森伯格是车载高速连接器市场中的领先者,预计全球份额超过30%。罗森伯格的FAKRA类连接器产品在专业技术、工艺水平和专利壁垒上都具有明显优势。国际连接器大企泰科、安费诺、莫仕等也在这方面有显著的布局。
得益于汽车电动化和智能化的提速,中国汽车高速连接器市场近年来也保持者快速发展速度,在2021年实现了141%的增长,达到市场规模66亿元。国内车载高速连接器领域表现较为突出的企业有电连技术、瑞可达、立讯精密、维峰电子、信翰精密、林炽为、徕木电子、意华股份、西点精工等。
其中电连技术属于国内车载高频高速连接器的领军企业,产品线丰富,主打产品包括FAKRA连接器系列、HIS系列板端&线端、HD系列、HSL系列以及车载USB系列。值得关注的是,凭借多年在消费电子和通讯连接器领域的积累,立讯精密在新能源汽车领域的拓展业务也取得较大进展。
立讯精密所研发生产的千兆以太网连接器采用全屏蔽双绞线缆连接结构,最高带宽可达20Ghz,这种连接器可以广泛应用于中控、仪表等汽车电子系统中。此外,立讯精密还与华为共同申请了一种汽车高速连接器组件的专利。
从总体发展状况来看,汽车高频高速连接器的整体发展情况向好,但就国内外市场、头部企业与中小型企业相比依旧存在较大发展差距。牛林表示,目前车载高速连接器面临的第一个壁垒就是专利壁垒,“像罗森伯格和泰科等国外连接器企业在高速连接器领域申请了多项发明专利,从结构到材料对其高速连接产品进行严密的保护。”当先进技术被垄断在某几家企业中,整个行业便难以实现整体的提升。
专利壁垒背后归根结底是高端人才壁垒,“高速连接器研发需要高度专业的SI信号完整性专家全程参与,这种高端人才在国内是非常稀缺的。”牛林认为,第二个壁垒则是人才稀缺带来的技术壁垒。而由于汽车客户对于供应商的要求较高,因而也会容易出现客户导入困难的情况,也即是客户导入壁垒。
在汽车智能网联技术日新月异,终端市场的不断迭代定然会给连接器行业带来新的发展方向。前方的灯塔已然亮起,但该往哪条路前往、如何走好这条路、路上需要克服哪些困境,这些都或将是连接器厂商们需要运用经验与智慧去解答的问题。
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