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亞博詳細分析汽車電子產業發展現狀

發布時間:2019-02-05 作者:亞博

汽車電子行業是將電子信息技術應用到汽車所形成的新興行業。從廣義上講,汽車電子從基礎元器件、電子零部件、車載電子整機、機電一體化的電子控制系統(ECU)、整車分布式電子控制系統、與汽車電子有關的車外電子系統等軟硬件。從系統看包括零部件系統、車內、車際網絡。

(一)行業現狀

世界汽車電子產業的發展與汽車工業的發展密切相關,美國、歐洲、日本是全球傳統的主要汽車市場,也是汽車電子產業的技術領先者,掌握著國際汽車電子行業的核心技術與市場發展優勢。

目前全球汽車電子產品主要市場仍集中于歐洲、北美、日本等地區,但是隨著汽車制造產業向新興國家和地區的逐步轉移,中國、印度、南美等發展中國家和地區汽車電子新興市場正快速發展。

當前新能源汽車中汽車電子成本占比已經達到47%,隨著新能源汽車產量逐漸增加,汽車電子單車產值仍將持續提升。在不同檔次和科技含量的汽車中,汽車電子在整車成本中的占比情況如下:

(二)行業特點

1、重視安全、環保和節能

汽車電子的應用是解決安全、環保、節能的主要技術手段,例如:在節能方面,世界主要汽車生產國開始研究和應用電子模塊控制的混合動力轎車、氫燃料電池混合動力轎車及純電動轎車等。

2、傳感器性能不斷提高、數量不斷增加

由于汽車電子控制系統的多樣化,使其所需要的傳感器種類、數量不斷增加,并不斷研制出新型、高精度、高可靠性、低成本和智能化的傳感器。在性能上,具有較強的抵抗外部電磁干擾的能力,保證傳感器信號的質量不受影響,在特別嚴酷的使用條件下能保持較高的精度;在結構上,具有結構緊湊、安裝方便的優點,從而免受機械特性的影響。

3、車用微處理器不斷升級換代

隨著汽車電子占整車比重不斷提高,MCU(微控制單元)在汽車領域的應用將超過家電和通訊領域使用的數量,成為世界上最大的MCU應用領域。

4、數據總線技術應用日益普及

大量數據的快速交換、高可靠性及廉價性是對汽車電子網絡系統的要求。汽車內部網絡的構成主要依靠總線傳輸技術,其優點為:減少線束的數量和線束的容積,可提高電子系統的可靠性和可維護性;采用通用傳感器達到數據共享的目的;通過系統軟件實現系統功能的變化,以改善系統的靈活性等。

5、智能汽車及智能交通系統(ITS)開始應用

以衛星通信、移動通信、計算機技術為依托進行車載電子產品的開發和應用,實現計算機、通訊和消費類電子產品“3C”整合。如:車輛定位、自主導航、無線通訊、語音識別、出行信息通報、電子防撞產品、車路通訊以及多媒體車載終端等。

6、新技術在汽車電子產品中不斷得到應用

光纖在汽車信號傳輸中的應用、新的控制理論和方法的大量應用、藍牙技術等都是汽車電子技術的發展趨勢。

國際汽車巨頭紛紛將更多的電子信息技術設備裝備到整車中,而電子信息技術設備供應商也紛紛將下一個經濟增長點定位在汽車電子行業上。

(三)行業細分

從用途來看,汽車電子可以分為四大類:動力控制系統、安全控制系統、通訊娛樂系統與車身電子系統等。汽車行業隨著信息技術與消費電子等應用逐步滲透其中,傳統汽車行業或將面臨來自移動互聯網、消費電子行業等新型行業的沖擊。

1、動力控制系統:主要指基于汽車發動機、變速箱等動力系統的傳感器、控制系統等,通常用于進行發動機燃燒控制,汽車尾氣循環處理(如廢氣再循環EGR),自動變速箱控制(自動/手自一體)。

2、安全控制系統:分為主動安全系統與被動安全系統,主動安全控制系統是以提高汽車的主動安全性能為主要目標的控制系統,被動安全控制系統是使車輛在事故發生時大幅減低碰撞強度的控制系統。

主動安全系統包括汽車安全駕駛輔助系統、防抱死制動系統ABS、制動輔助系統BAS、驅動防滑裝置ASR、電子制動輔助系統EBA、電子穩定程序ESP、車輛偏離警告系統、碰撞規避系統、胎壓監測系統TPMS、自動駕駛公路系統等。被動安全系統包括安全氣囊、預警式安全帶等。

3、通訊娛樂系統:車載信息系統(運用計算機、衛星定位、通訊、控制等技術來提供安全、環保及舒適性功能和服務的汽車電子設備)、車載音響、車載電視、車載導航(GPS)等。

4、車身電子系統:轉向控制、儀表儀盤、空調控制系統、汽車防盜系統、中控鎖等。

通訊娛樂系統與車載電子系統開始步入增長期。根據德勤報告的數據顯示,預計2012-2016E通訊娛樂系統年復合增長率將達10.8%,為各細分行業中年復合增長率最快,安全控制系統年復合增長率將為10.2%,位居第二。

汽車電子行業未來發展方向和趨勢

目前,汽車的創新70%來源于汽車電子產品,電子產品成本占比已經從上世紀70年代的2%,成長到現在的25%左右,未來仍將繼續提升。由于汽車技術的發展主要圍繞汽車安全性能、舒適便捷、節能減排/動力性能這三條主線進行,對應的汽車電子應用也可以分為底盤控制與安全系統、車載電子、車身電子、動力控制系統三個方面。

(一)安全系統電子技術:汽車技術發展的大趨勢之一要求是電子技術在汽車安全領域里的應用,這也是我國汽車賀關鍵零部件能否進入歐美市場的關鍵所在。汽車用戶認為安全性比性能、娛樂、節能扥指標更重要。

最新安全法規的制定也推動安全技術的發展,歐美對ABS/ESC和TPMS都有強制安裝要求,最近歐洲正在制定安裝防追尾系統的要求。車載技術使駕駛員存在分心的可能,電話、導航,甚至電影、上網等功能增加了分心導致事故的概率。因此,汽車安全技術提升需求明確。

汽車安全系統電子技術的種類概況起來,主要是主動安全和被動安全。主動安全是能夠預防事故發生的技術,而被動安全是用于事故發生后為駕駛者和乘客提供保護,避免或降低傷亡程度的技術。

除了傳統的設計更安全的車身和結構來提高汽車被動安全保護外,現代汽車的安全性主要通過電子技術來實現。最重要的安全性系統是通過底盤系統的電子化來實現的,電子技術在底盤系統的應用首先反映在主動安全領域,電子技術提供了最重要的技術保障。

(二)主動安全電子技術:防抱死制動系統(ABS)、牽引力控制和汽車穩定性控制系統(ESC)、輪胎氣壓監測和報警系統(TPMS)

駕駛員輔助系統,如碰撞報警和防撞避免系統,車道保持系統,盲點預警系統,車尾監視系統;

汽車碰撞避免系統:電動助力轉向系統(EPS),用于車道保持和碰撞避免;

車身電子安全系統:自適應前照燈系統(AFS)、汽車電子燈光控制系統、汽車夜視系統;

線控技術:線控制動、線控轉向等。

目前,全球最重要的主動安全技術是ABS/ESC,而ESC更是核心所在,該系統的普及推廣和市場前景高于EPS和ACC等。值得一提的是,ESC也是一體式汽車底盤控制系統的核心和集成基礎,系統的集成都是圍繞ESC來實現的。

(三)被動安全電子技術

電控/智能自動收緊安全帶;電控/智能安全氣囊;主動頭部保護系統;側翻乘客保護系統;事故安全助手等。

(四)車載電子系統技術

1、智能導航系統:智能導航/智能交通系統(ITS)。通過車載終端的定位及通信系統收集車輛和道路信息,智能交通系統可以實現目標監控、調度及道路交通信息服務、車輛輔助導航等。

ITS的開發將于電子、衛星定位、通訊等多個學科相結合。從全球定位衛星和智能交通網絡獲取沿路天氣、前方道路車流量、交通事故、交通堵塞等各種情況,根據駕駛員提供的目標資料,向其提供距離最短并能繞過擁堵區域的最佳行駛路線。

2、車載信息系統:車載信息系統(Telematics,車聯網)。實現汽車與外界的網絡連接,提供如車載電話、GPS導航、實時交通信息、多媒體娛樂、Car2Car通訊等。車聯網通常也包括與安全相關的功能,如遙控門鎖、防盜報警、遠程故障診斷及其他緊急事故發生時的必要裝置。在這里,汽車相當于一臺移動的網絡終端,并與ITS連接,共享信息。

3、自動汽車空調控制:根據設置在車內外的溫度傳感器輸出的信息,由ECU中的微機計算出經過空調熱交換后進入車內應該達到的出風溫度;自動將車內溫度保持在設定的溫度值范圍,是車內溫度、濕度始終處于最佳值,為駕駛員和乘客提供一個舒適的乘車環境。

(五)汽車電子系統趨勢:智能化、網絡化、集成化

現代汽車通過電子化的滲透,完成安全、舒適、節能等要求,汽車上的電控單元越來越多,傳感器和線束也成倍增長。汽車計算機系統與駕駛員、乘客的交互也越來越多,“人機交互”的關注度快速提升,觸摸屏、聲控等新技術也逐漸融入汽車電子領域。未來汽車電子系統將向智能化、網絡化、集成化趨勢演進。

1、智能化:信息輸入輸出:汽車電子在快速發展的過程中,傳感技術、計算機技術、網絡技術在汽車上得到了廣泛的應用,現代汽車技術正朝著更加主動智能化趨勢的方向發展,以達到“人、車、環境”的智能協調。傳感技術和網絡技術在智能化中具有至關重要的作用。

控制系統的智能化特點是系統能夠主動協助駕駛員采取必要的動作,體現在系統必須具有三個方面的特征,即:具有“實時感知”、“判斷決策”、“操控執行”的能力。

系統的“感知”能力是空過各種傳感器和網絡提供的環境信息得到的;電控單元通過算法軟件,對傳感器信號進行處理,對駕駛員的動作意圖進行分析判斷、對系統自身狀態和周邊環境狀態進行分析,最終做出適當的判斷,發出必要的控制指令,執行機構根據控制器的指令采取動作,協助駕駛員操控或自主操控汽車。

實際上,目前正在開發的具有高度反應性的駕駛員輔助系統等都具有相當高的智能化程度。

2、網絡化:總線信息共享:隨著越多越多的電子系統在汽車上的應用,汽車電子技術功能的日益強大和系統的日益復雜化,車載電子設備間的數據通信共享和各個系統間的功能協調變得越來越重要。數據的快速交換、高可靠性及低成本是對汽車電子網絡系統的要求。

利用總線技術將汽車中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等聯接起來,從而構成汽車內部局域網,并通過協議進行相互通信,實現各系統間的信息等資源的共享。

在系統中,各子處理機獨立運行,控制改善汽車某一方面的性能,同時也為其他電子裝置提供數據服務。汽車網絡總線技術得到了很大的發展,并正在快速推廣應用。汽車總線技術使汽車形成一個網絡。

3、集成化:跨系統一體化:電控系統本身是一個機電一體的集成系統,包括傳感器、執行器、ECU,但單一的機電一體系統已經滿足不了汽車技術發展的需要和市場的要求,這里所講的一體化集成,更重要的是系統和系統之間的一體化集成,這是當前汽車電子技術發展的重要趨勢。

集成控制系統通過總線進行網絡通訊,通過傳感器和系統之間的信息共享,控制器對各子系統進行協調和優化,使車輛的整體系統性能水平達到最佳,保證車輛行駛的安全性,改進汽車的操縱性,優化汽車的穩定性,提高舒適性,燃油經濟性等。除系統性能的加強外,一體化集成可以達到降低系統總體成本或提高汽車價值的目的。

當前最典型的的兩個集成領域在底盤一體化集成和動力傳動系統的集成。如碰撞避免系統ACC,ESC&EPS系統的集成。該系統在應用防撞雷達和ACC功能的基礎上發展起來,系統集成影像系統技術,識別行車道,也可以在汽車兩側裝有雷達或其他類型的傳感器,用以探測本身車輛與兩邊鄰近行車道上車輛/物體的距離。根據需要和道路狀況,系統通過與ESC系統的集成,能夠實現高強度的緊急制動能力,實現防撞。

隨著汽車的大量應用,人們對汽車的安全性和舒適性要求越來越高,解決這些問題,很大程度上依賴于電子技術。近十幾年來汽車工業的技術進步很大程度上是應用電子技術,特別是應用計算機(微處理機)和集成電路的結果。電子技術的應用已經改變了汽車的面貌,已成為影響汽車發展的核心技術。

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