Automobilių technologijų pokyčiai: dėmesio centre – SDV
Automobilio elektros sistemos ateitis programine įranga valdomų transporto priemonių (SDV) eroje
Technologinė pažanga, projektavimo iššūkiai ir sprendimų būdai įterptinėms sistemoms.
Automobilių pramonė išgyvena gilius pokyčius: atsiradus programine įranga valdomam automobiliui (SDV), programinė įranga vis labiau tampa transporto priemonių kūrimo centru. Skirtingai nuo klasikinių transporto priemonių architektūrų, kuriose elektroniniai valdymo blokai (ECU) veikia pagal konkrečias funkcijas ir yra didžiąja dalimi atskirti vienas nuo kito, SDV leidžia sukurti centralizuotą, lanksčią ir nuolat atnaujinamą programinės įrangos platformą. Dėl to tokios funkcijos kaip autonominis vairavimas, „Over-the-Air“ atnaujinimai ir individualizuota vartotojo patirtis tampa ne tik įgyvendinamos, bet ir vis labiau tampa standartu.
Tačiau ši transformacija kelia aukštus reikalavimus transporto priemonės architektūrai – ypač „borto elektros tinklas“ sistemai, kuri veikia kaip visų elektroninių sistemų stuburas. Ankstesnė struktūra, pagrįsta decentralizuotai paskirstytais ECU, vis labiau pasiekia savo ribas.
Naujos SDV koncepcijos ir E/E architektūra reikalauja galingesnių, mastelio keitimui pritaikytų ir centralizuotų sprendimų. Jie turi gebėti tvarkyti nuolat augančius duomenų kiekius ir tuo pačiu metu atitikti griežtus saugumo bei realaus laiko apdorojimo reikalavimus.
Todėl perėjimas prie zoninių architektūrų, didelio našumo kompiuterių (High-Performance Computers, HPC) ir programine įranga valdomų ryšio protokolų žymi ne tik technologinę pažangą, bet ir sudaro būtiną pagrindą šiuolaikinių transporto priemonių ateities perspektyvumui.
Toliau aptariami pagrindiniai reikalavimai naujos kartos transporto priemonių „borto elektros tinklas“ sistemai SDV kontekste – ir paaiškinama, kodėl jos pertvarkymas reiškia kur kas daugiau nei vien tik techninius tobulinimus: tai yra lemiamas veiksnys, lemiantis automobilių pramonės inovacinį potencialą ir ilgalaikį konkurencingumą.
Automobilių pramonė išgyvena gilius pokyčius: atsiradus programine įranga valdomam automobiliui (SDV), programinė įranga vis labiau tampa transporto priemonių kūrimo centru. Skirtingai nuo klasikinių transporto priemonių architektūrų, kuriose elektroniniai valdymo blokai (ECU) veikia pagal konkrečias funkcijas ir yra didžiąja dalimi atskirti vienas nuo kito, SDV leidžia sukurti centralizuotą, lanksčią ir nuolat atnaujinamą programinės įrangos platformą. Dėl to tokios funkcijos kaip autonominis vairavimas, „Over-the-Air“ atnaujinimai ir individualizuota vartotojo patirtis tampa ne tik įgyvendinamos, bet ir vis labiau tampa standartu.
Tačiau ši transformacija kelia aukštus reikalavimus transporto priemonės architektūrai – ypač „borto elektros tinklas“ sistemai, kuri veikia kaip visų elektroninių sistemų stuburas. Ankstesnė struktūra, pagrįsta decentralizuotai paskirstytais ECU, vis labiau pasiekia savo ribas.
Naujos SDV koncepcijos ir E/E architektūra reikalauja galingesnių, mastelio keitimui pritaikytų ir centralizuotų sprendimų. Jie turi gebėti tvarkyti nuolat augančius duomenų kiekius ir tuo pačiu metu atitikti griežtus saugumo bei realaus laiko apdorojimo reikalavimus.
Todėl perėjimas prie zoninių architektūrų, didelio našumo kompiuterių (High-Performance Computers, HPC) ir programine įranga valdomų ryšio protokolų žymi ne tik technologinę pažangą, bet ir sudaro būtiną pagrindą šiuolaikinių transporto priemonių ateities perspektyvumui.
Toliau aptariami pagrindiniai reikalavimai naujos kartos transporto priemonių „borto elektros tinklas“ sistemai SDV kontekste – ir paaiškinama, kodėl jos pertvarkymas reiškia kur kas daugiau nei vien tik techninius tobulinimus: tai yra lemiamas veiksnys, lemiantis automobilių pramonės inovacinį potencialą ir ilgalaikį konkurencingumą.
Aukštos našumo kompiuteriai (HPC) – autonominio vairavimo pagrindas
Vystantis autonominiam vairavimui, transporto priemonės architektūra tampa vis sudėtingesnė – ypač elektros sistemos srityje. Vis didesnį dėmesį užima tokie aspektai kaip našumas, saugumas, patikimumas ir lankstumas. Dėl milžiniško jutiklių ir aplinkos duomenų kiekio bei reikalavimo užtikrinti sklandų apdorojimą realiuoju laiku reikia naujų sprendimų sistemos lygiu.
Pagrindinė technologija šiame kontekste yra aukštos našumo kompiuterių (HPC) naudojimas transporto priemonėje. Šios galingos platformos atlieka pagrindinę realaus laiko duomenų apdorojimo užduotį – pavyzdžiui, iš kamerų, radarų ir LIDAR sistemų. Tikslas – sukurti tikslų, dubliuotą ir visada aktualų transporto priemonės aplinkos modelį, kuris taptų autonominės navigacijos ir sprendimų priėmimo procesų pagrindu.
Šio aplinkos modelio kokybę iš esmės lemia įvairių jutiklių technologijų pažangus sujungimas. Derinant jų atitinkamus privalumus ir kompensuojant individualius trūkumus, sukuriama itin patikima realybės kopija – būtina autonominių sistemų saugiam elgesiui kelių eisme.
Be HPC šis technologinis pasiekimas nebūtų įmanomas. Jie suteikia reikiamą skaičiavimo galią, būtiną duomenų pralaidumą bei gilios sistemos integracijos galimybes – taip sudaro nepakeičiamą pagrindą naujos kartos sujungtų, autonomiškai veikiančių transporto priemonių kūrimui.
Pagrindinė technologija šiame kontekste yra aukštos našumo kompiuterių (HPC) naudojimas transporto priemonėje. Šios galingos platformos atlieka pagrindinę realaus laiko duomenų apdorojimo užduotį – pavyzdžiui, iš kamerų, radarų ir LIDAR sistemų. Tikslas – sukurti tikslų, dubliuotą ir visada aktualų transporto priemonės aplinkos modelį, kuris taptų autonominės navigacijos ir sprendimų priėmimo procesų pagrindu.
Šio aplinkos modelio kokybę iš esmės lemia įvairių jutiklių technologijų pažangus sujungimas. Derinant jų atitinkamus privalumus ir kompensuojant individualius trūkumus, sukuriama itin patikima realybės kopija – būtina autonominių sistemų saugiam elgesiui kelių eisme.
Be HPC šis technologinis pasiekimas nebūtų įmanomas. Jie suteikia reikiamą skaičiavimo galią, būtiną duomenų pralaidumą bei gilios sistemos integracijos galimybes – taip sudaro nepakeičiamą pagrindą naujos kartos sujungtų, autonomiškai veikiančių transporto priemonių kūrimui.
Jungtys ekstremalioms sąlygoms – tvirtos, patvarios, ilgaamžės
Aukštos našumo kompiuterių našumas tiesiogiai priklauso nuo pagrindinės ryšių infrastruktūros efektyvumo. Norint užtikrinti patikimą jutiklių, zonų valdiklių ir centrinių procesorių sąveiką, būtini itin greiti ryšiai su labai mažu vėlavimu ir didele pralaidumu.
Tačiau svarbu ne tik elektrinis našumas: komponentai taip pat turi atlaikyti sunkias automobilių naudojimo sąlygas. Mechaninis tvirtumas, atsparumas vibracijoms, atsparumas temperatūros svyravimams ir ilgas tarnavimo laikas yra lemiamais kriterijais – ypač saugai svarbiose sistemose.
Todėl patikimos, atsparios gedimams ir ilgaamžės kontaktų sistemos yra neatskiriama ateities transporto priemonių architektūros dalis. Tik tada, kai fizinės sąsajos yra tokios pat galingos ir atsparios apkrovoms kaip ir prijungtos skaičiavimo sistemos, galima saugiai ir tvariai išnaudoti visą duomenimis valdomų funkcijų, pavyzdžiui, autonominių vairavimo manevrų, potencialą.
Tačiau svarbu ne tik elektrinis našumas: komponentai taip pat turi atlaikyti sunkias automobilių naudojimo sąlygas. Mechaninis tvirtumas, atsparumas vibracijoms, atsparumas temperatūros svyravimams ir ilgas tarnavimo laikas yra lemiamais kriterijais – ypač saugai svarbiose sistemose.
Todėl patikimos, atsparios gedimams ir ilgaamžės kontaktų sistemos yra neatskiriama ateities transporto priemonių architektūros dalis. Tik tada, kai fizinės sąsajos yra tokios pat galingos ir atsparios apkrovoms kaip ir prijungtos skaičiavimo sistemos, galima saugiai ir tvariai išnaudoti visą duomenimis valdomų funkcijų, pavyzdžiui, autonominių vairavimo manevrų, potencialą.
Hibridiniai, moduliniai jungtys (jungtis) zoninėms automobilio E/E architektūroms – glaudus „Rosenberger“ ir „ept“ bendradarbiavimas
„E/E architektūra“ perėjimas prie zoninių koncepcijų atveria naujas galimybes aukšto automatizavimo lygio automobilių gamybai. Šioje į ateitį orientuotoje aplinkoje „Rosenberger“ ir „ept“ kartu nustato naujus standartus: bendradarbiaudamos sukurtu hibridinių, modulinės konstrukcijos jungčių asortimentu, kuris apjungia signalų, duomenų ir galios perdavimą, abi įmonės sprendžia pagrindinius šiuolaikinių automobilių architektūrų iššūkius.
Modulinių projektavimo principų ir moderniausios „press-fit technologija“ technologijos derinys leidžia kompaktiškai integruoti įvairius funkcinius blokus, optimaliai išnaudojant turimą montavimo erdvę. Taip galima sukurti modulinius mazgus, kurie idealiai tinka robotizuotiems surinkimo procesams. Tai sumažina tvarkymo sudėtingumą ir žymiai prisideda prie efektyvumo didinimo visoje tiekimo grandinėje.
Pagrindinis dėmesys skiriamas nuosekliam pripažintų standartų ir platformų strategijų taikymui. Sinergiškai derindamos technologijas, „Rosenberger“ ir „ept“ sugeba pasiūlyti aukšto automatizavimo lygio, mastelio keitimui pritaikytus ir ekonomiškus jungčių sprendimus, taikant zoninius automobilio elektros tinklo sprendimus.
Vienas iš pagrindinių šio glaudaus bendradarbiavimo rezultatų yra „HYMC®“ (Hybrid Modular Connector) produktų asortimentas. Kuriant šį produktą, „Rosenberger“ buvo atsakinga už greitaeigius sąsajus, o „ept“ – už „T-Com“ įspaudimo zoną (press-fit zona) – nuo reikalavimų apibrėžimo iki architektūros ir sistemos integracijos. Į integruotą „ept“ „T-Com“ įspaudimo
zoną užtikrinamas aukščiausias patikimumas, net ir saugai kritiškai svarbiose srityse, tokiose kaip autonominis vairavimas, ADAS, informacinės ir pramoginės sistemos, tinklinės paslaugos, ekranų technologijos ar V2X ryšys.
Šiuo bendradarbiavimu „Rosenberger“ ir „ept“ siunčia aiškų signalą: apie inovacinį pajėgumą, sistemų integraciją ir pramoninį mastelį, tarnaujantį automobilių ateities labui.
Modulinių projektavimo principų ir moderniausios „press-fit technologija“ technologijos derinys leidžia kompaktiškai integruoti įvairius funkcinius blokus, optimaliai išnaudojant turimą montavimo erdvę. Taip galima sukurti modulinius mazgus, kurie idealiai tinka robotizuotiems surinkimo procesams. Tai sumažina tvarkymo sudėtingumą ir žymiai prisideda prie efektyvumo didinimo visoje tiekimo grandinėje.
Pagrindinis dėmesys skiriamas nuosekliam pripažintų standartų ir platformų strategijų taikymui. Sinergiškai derindamos technologijas, „Rosenberger“ ir „ept“ sugeba pasiūlyti aukšto automatizavimo lygio, mastelio keitimui pritaikytus ir ekonomiškus jungčių sprendimus, taikant zoninius automobilio elektros tinklo sprendimus.
Vienas iš pagrindinių šio glaudaus bendradarbiavimo rezultatų yra „HYMC®“ (Hybrid Modular Connector) produktų asortimentas. Kuriant šį produktą, „Rosenberger“ buvo atsakinga už greitaeigius sąsajus, o „ept“ – už „T-Com“ įspaudimo zoną (press-fit zona) – nuo reikalavimų apibrėžimo iki architektūros ir sistemos integracijos. Į integruotą „ept“ „T-Com“ įspaudimo
zoną užtikrinamas aukščiausias patikimumas, net ir saugai kritiškai svarbiose srityse, tokiose kaip autonominis vairavimas, ADAS, informacinės ir pramoginės sistemos, tinklinės paslaugos, ekranų technologijos ar V2X ryšys.
Šiuo bendradarbiavimu „Rosenberger“ ir „ept“ siunčia aiškų signalą: apie inovacinį pajėgumą, sistemų integraciją ir pramoninį mastelį, tarnaujantį automobilių ateities labui.
„ept“ „T-Com“ „press-fit zona“ – patikrinta jungimo technologija, užtikrinanti aukščiausią patikimumą
Skirtingai nuo klasikinės litavimo technologijos (lituojamasis išvadas), „ept“ siūloma „T-Com press-fit technologija“ užtikrina procesiniu požiūriu saugų, termiškai izoliuotą kontaktavimą. Specialiai sukurta technologija įtikina mažu gedimų intensyvumu, paprastai mažesniu nei 1 FIT (Failure in Time) – statistiškai tai atitinka vieną gedimą per milijardą eksploatacijos valandų.
Turėdama daugiau nei 120 milijardų praktikoje patikrintų kontaktų visame pasaulyje, „ept“ „T-Com“ „press-fit zona“ laikoma pripažintu pramonės standartu beveik visų pasaulinių OEM gamintojų tarpe. Jos sandarus dujoms kontaktavimas užtikrina aukščiausią mechaninį atsparumą ir todėl ypač tinka saugai kritiškai svarbioms taikmenoms tokiose srityse kaip autonominis vairavimas, ADAS, informacinės ir pramoginės sistemos arba V2X ryšys.
Technologinių privalumų apžvalga:
- Didelė sukibimo jėga: iki 100 N vienam kontaktui tiesiogiai ant spausdintinės plokštės
- Nereikia litavimo: nėra nulūžusių ar „šaltų“ litavimo jungčių
- Puikus atsparumas vibracijai ir smūgiams: išbandyta esant iki 200 g pagreičiui
Modulinė sistema, užtikrinanti maksimalų lankstumą iki 56 Gbit/s
„Rosenberger“ modulinė sistema sujungia rinką pirmaujančias jungčių technologijas į pritaikomas projektavimo sprendimus – tai idealiai tinka sudėtingiems sujungtų transporto priemonių architektūrų reikalavimams. Ji leidžia tiksliai pritaikyti sprendimus įvairiausioms taikymo sritims – nuo ADAS ir autonominių vairavimo sistemų iki informacinių ir pramoginių sistemų bei šliuzų taikomųjų programų.
Koaksialiniai aukšto dažnio jungtis
Pavyzdžiui, kameromis pagrįstų sistemų taikymams.
HFM®: FAKRA-Mini iki 20 GHz, 28 Gbit/s
RMC®: Mini-Coax iki 9 GHz
FAKRA: Standartizuota RF sąsaja iki 6 GHz, 8 Gbit/s
HFM®: FAKRA-Mini iki 20 GHz, 28 Gbit/s
RMC®: Mini-Coax iki 9 GHz
FAKRA: Standartizuota RF sąsaja iki 6 GHz, 8 Gbit/s
Diferencialiniai duomenų jungtys
Ethernet pagrįstam ryšiui, pavyzdžiui, ryšiui tarp valdymo blokų („zonos valdiklis“ ir HPC).
H-MTD®: ekranuotas, susukta pora iki 20 GHz, 56 Gbit/s;
MTD®: ekranuota, susukta pora iki 1 GHz, 1 Gbit/s
; RosenbergerHSD®: aukštas signalo vientisumas lygis iki 6 GHz, 8 Gbit/s
H-MTD®: ekranuotas, susukta pora iki 20 GHz, 56 Gbit/s;
MTD®: ekranuota, susukta pora iki 1 GHz, 1 Gbit/s
; RosenbergerHSD®: aukštas signalo vientisumas lygis iki 6 GHz, 8 Gbit/s
Integravimas, užtikrinantis sistemos efektyvumą ir proceso patikimumą
Tikslingas „Design-In“ ne tik padeda efektyviai išdėstyti spausdintinių plokščių grandines, bet ir leidžia automatizuoti sudėtingų laidų pynėlių surinkimą. Rezultatas: didelis integracijos tankis, sumažintos gamybos sąnaudos ir maksimali projektavimo laisvė, kartu užtikrinant patikimą elektromagnetinį suderinamumą (EMS).
Išvada: ateities programine įranga valdomos mobilumo sistemos pagrindas
Evoliucija link „Software-Defined Vehicle“ (SDV) ne tik žymi paradigmos pokytį automobilių kūrimo srityje – ji reikalauja visiškai naujo požiūrio į borto elektros tinklo architektūrą. Laikais, kai funkcijos vis dažniau apibrėžiamos programine įranga, valdomos per centrinius didelio našumo kompiuterius ir palaikomos nuolatiniais duomenų srautais, „borto elektros tinklas“ tampa strateginiu ateities transporto priemonių platformų pagrindu.
Zoninės architektūros, galingos kompiuterinės platformos ir patikimi didelės spartos ryšiai sudaro technologinį pagrindą autonominėms vairavimo funkcijoms, tinklo paslaugoms ir realaus laiko komunikacijai. Tačiau šią transformaciją galima įgyvendinti tik naudojant fiziškai patvarias, standartizuotas ir modulinės konstrukcijos jungčių sistemas, atitinkančias aukščiausius našumo, patikimumo ir integracijos reikalavimus.
Bendras „Rosenberger“ ir „ept“ projektas – ypač „HYMC®“ produktų asortimentas su patikrinta „T-Com press-fit zona“ technologija – rodo, kaip technologinė sinergija leidžia sukurti ne tik atskirus komponentus, bet ir visus sisteminius sprendimus, atitinkančius naujos kartos transporto priemonių reikalavimus.Tai aiškiai parodo: „borto elektros tinklas“ yra kur kas daugiau nei tik techninė infrastruktūra. Tai yra pagrindinis inovacijų, mastelio keitimo ir konkurencingumo svertas automobilių amžiuje, kuriam būdingas ryšys, automatizavimas ir skaitmeninimas.
Zoninės architektūros, galingos kompiuterinės platformos ir patikimi didelės spartos ryšiai sudaro technologinį pagrindą autonominėms vairavimo funkcijoms, tinklo paslaugoms ir realaus laiko komunikacijai. Tačiau šią transformaciją galima įgyvendinti tik naudojant fiziškai patvarias, standartizuotas ir modulinės konstrukcijos jungčių sistemas, atitinkančias aukščiausius našumo, patikimumo ir integracijos reikalavimus.
Bendras „Rosenberger“ ir „ept“ projektas – ypač „HYMC®“ produktų asortimentas su patikrinta „T-Com press-fit zona“ technologija – rodo, kaip technologinė sinergija leidžia sukurti ne tik atskirus komponentus, bet ir visus sisteminius sprendimus, atitinkančius naujos kartos transporto priemonių reikalavimus.Tai aiškiai parodo: „borto elektros tinklas“ yra kur kas daugiau nei tik techninė infrastruktūra. Tai yra pagrindinis inovacijų, mastelio keitimo ir konkurencingumo svertas automobilių amžiuje, kuriam būdingas ryšys, automatizavimas ir skaitmeninimas.