在电动汽车“新卢戈韦”的大背景下,如前所述工作台金融行业的难题和考验,工作台应用领域今后将向高性能、高速旋转化、ED500、互联网平台化、智天道四个路径产业发展。
1 .高性能
1.1 强化构架,增加工作台宽度
轻量化互联网构架从现代的分布式系统构架,渐渐进化为封闭式域构架,选用了sizes软件系统构架,工作台宽度较之现代车增加50%。
1.2 铝导线、铜包碳纤维导线等新产品的应用应用领域
铝的表面积和产品价格为铜的1/3,电阻率是铜的64%,提高导线技术标准1-2个产品价格定位,可实现替代,导线部份轻50%,导线生产成本可增加40%。
中小型布佐克铝导线即使研磨工艺技术技术难度大、基础建设浓碱产品种类不全、气压弱,还难以普及化应用应用领域;大布佐克铝导线在传输线上已经大批量应用应用领域,研磨形式主要有:超音波冲压、阳离子焊、机匣压接,工作台生产成本可增加10—15%。
小布佐克铜包碳纤维导线可以间接替代同布佐克铜导线,应用应用领域在扰动工作台电控中,导线生产成本可增加10% 。
1.3 导线、插座的模组化
传输线可选用0.22/0.13/0.0 8mm²超细导线替代,0.22/0.13 mm²导线已在合资企业国际品牌广为选用。各式各样黄铜金属材料满足用户适配器模组化市场需求,但压接潜能、工艺技术控管潜能严重不足,须要提高。
1.4 FFC柔性扁平线缆的研究与应用应用领域
FFC(Flexible Flat Cable)柔性扁平线缆由上下两层绝缘金属材料、中间夹上扁平铜箔组成,厚度薄、体积小、重量轻、可随意弯曲折叠、拆卸方便、易解决电磁屏蔽(EMI)等优点。用于空间要求高的位置,如顶棚工作台、动力电池包内扰动工作台等;
1.5 电子保险丝盒的研究与应用应用领域
通过半导线芯片替代保险丝、继电器,较插线式保险丝盒体积增加约15%,重量增加约20%。大电流选用驱动芯片+MOSFET分立方案,小电流(<25A)选用HSD智能高边开关软件系统方案,具有可靠性高、可编程、免维护、可联网,可精确供电管理等优点。
2.高速旋转化
2.1高速旋转插座互联网平台化设计
新能源电动汽车高速旋转系统通常选用300V以上高电压,大电流,对插座的绝缘、防护等安全性要求更高。高速旋转插座互联网平台化设计关键项主要有温升及降额曲线、高速旋转互锁设计、防护等级、电磁屏蔽、插座材质选择等。高速旋转插座从定制化到互联网平台化,从金属插座到塑料插座高性能,趋势明显。
2. 2片式连接器
随着电流的不断增大,圆型插座通过增大截面直径对载流潜能的提高已不明显。片式插座在大电流应用领域有着独特优势,其接触点呈线性排列,可通过增大接触件宽度,或多个接触件并排布置来减小接触电阻,效果显著。片式插座选用冲压工艺技术,体积更小,生产效率高,生产成本低。
2.3 大电流Busbar
为实现8分钟充电80%的目标,充电电流将由250A提高至400A~800A,铜电缆技术标准将由70mm²增加到120~150mm²,如果选用铝电缆,技术标准将进一步提高至150~200mm²。大技术标准电缆不易布线,车载电缆超过120mm²时基本难以布线,Busbar应运而生,并可实现自动化装配,较之线缆成型,省去了拉丝、退火、绞合的工序。如果使用尼龙料则无需交联工序,铝棒外套铝管即可实现屏蔽效果,同时对铝棒也是一种防护,无需再增加外护套。
2.4 高速旋转工作台EMC性能开发
从直流到三相交流、DC/DC电压转换,充电机交直流转换等工作过程,其内部IGBT会产生频率为100KHZ至200KHZ电磁干扰,这种干扰主要以公模电流的形式沿高速旋转电缆传播,引起车载电子设备和通信互联网异常。高速旋转工作台解决EMC三要素之“路”,选用接地滤波和屏蔽;高速旋转导线选用双层屏蔽形式,高速旋转插座选用屏蔽环、屏蔽簧等方案。
3.ED500
3.1 车载以太网的研究与应用应用领域
是一种用以太网连接车内电子单元的新型局域网技术。主要应用应用领域于带宽市场需求较高的系统,如自动驾驶辅助系统(ADAS)、车载诊断系统(OBD)以及车载信息娱乐系统等,可实现100M/s甚至10G/s的数据传输速率。
以太网标准,主要是IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,电气和电子工程师协会)IEEE 802.3、OPEN联盟标准(One Pair Ether-Net,单绞线以太网联盟)。
普通以太网使用2对或4对非屏蔽双绞线(UTP)电缆,车载以太网在单对非屏蔽双绞线上可实现100Mbit/s甚至1Gbit/s的数据传输速率,并满足用户电动汽车金融行业高可靠性,低电磁辐射,低功耗,带宽分配,低延迟以及同步实时性等方面的要求。
3.2 特种线、特种插座
电动汽车上高频信号多样性,带来特种线种类的多样性,如FM/AM馈线、USB转连接线、GPS天线、TBOX天线、摄像头线、fakra同轴线、HSD视频线、以太网线等;特种线具有高可靠性、低电磁辐射、低功耗、低延迟以及同步实时性技术特点,如fakra同轴线已逐步替代FM/AM馈线、GPS天线;
特种线插座产业发展迅速,由单一型向软件系统型产业发展,增加体积,提高软件系统度、提高工厂装配效率。
4.工作台设计方案互联网平台化设计
工作台设计方案互联网平台化设计主要遵循以下几个原则:
(1)配置互联网平台化:按照配置组合包的形式搭建基础配置,以最少的工作台状态覆盖所有配置;
(2)原理互联网平台化:将轻量化构架划分为不同功能的子系统,每个子系统渐渐实现原理互联网平台化;
(3)接口互联网平台化:统筹轻量化所有电器零部件接口信息,按照部件端和工作台端接口固化建立数据库;
(4)布置互联网平台化:按照轻量化区域将工作台分为不同模块,根据互联网平台化布置原则建立工作台3D互联网平台化布置构架;
5 .智天道
5.1 工作台模块化设计
因配置和保供市场需求,方案多样化,通过排列组合,工作台电控将出现不同结果,工作台模块化设计可以将功能划分成不同的模块,按照模块进行开发,能够快速实现工作台生产多样化,实现一车一线,车车不同,满足用户客户的个性化市场需求;
5.2 生产线的自动化
电动汽车工作台属于劳动密集型产业,金融行业自动化率不到30%,产品质量参差不齐,上升的人工生产成本对企业利润形成较大冲击,招工难成为金融行业难点,提高工作台金融行业自动化生产水平,推动工作台企业转型尤为重要。推进柔性智能自动化生产线是对中国制造2025和工业4.0的有力支撑,更为重要意义是在于提高产品一致性、提高企业生产效率、提高金融行业竞争力。
主要针对占电动汽车工作台生产工艺技术中70%以上劳动力的分装和组装环节进行自动化改造,这须要结合精密机械设计技术、智能机器人控制技术、机器视觉技术和计算机技术等学科技术,突破工作台自动插植、自动布线、自动包胶和自动扎带等核心技术难点,实现分装和组装环节的整体布局,最终实现自动研磨和柔性生产。现阶段的电器盒的PIN脚/保险丝/继电器、下线及安装防水堵、以及安全气囊工作台等产品已经实现工业自动化。
结 论
零部件供应商、工作台供应商、OEM设计及工厂质量控管,层层递进、层层相关,形成一个完成的工作台产业链。所有的技术都是为了不断提高电动汽车的安全性、舒适性和人、车、路的信息交互,提高车主的体验感,必须经过严格的测试才能应用应用领域到产品中,否则将成为空中楼阁。轻量化工作台的可靠性提高,须要从其设计、装配、使用等多个环节进行可靠性的设计和验证。设计是第一个环节,也是工作台关键环节。
提高主机厂和供应商的研发潜能,引入如前所述互联网、如前所述数据库系统的工作台设计软件, 搭建设计数据库、固化图纸模板,缩短开发周期,增加错误率,将工作台工程师从繁琐的工作中解脱出来,把更多精力和时间集中在工艺技术强化和项目创新方面。
工作台作为劳动密集型产品,主要依托人工组装,生产过程控制是工作台质量的重要保障,才能提供合格的产品。
据乘联会数据显示2022年1-5月新能源电动汽车渗透率已达到 23.4%,已提前实现国务院办公厅在《新能源电动汽车产业产业发展规划(2021—2035 年)》中提出的目标,预测2025年或将达到 40%。高速旋转工作台作为电动电动汽车上动力输出的主要载体,是轻量化性能和安全的关键零部件之一。车内高速旋转工作台主要是对新能源车辆提供高速旋转强电供电作用,在新能源电动汽车中属于高安全件,具有大电压/大电流、大布佐克导线数量多等特点与现代的车内扰动用途较之车内高速旋转电源传输对工作台的电性能、屏蔽性能、机械性能和耐久性能都有较高的要求。高速旋转工作台零部件的迭代开发、模块化开发、成组开发,成为今后工作台产业发展的重中之重。
中国颁布的《智能网联电动汽车技术路线图 2.0》进一步明确产业发展线路:到2025年,PA(部份自动驾驶)、CA(有条件自动驾驶)级智能网联电动汽车市场份额超过50%,HA(高度自动驾驶)级智能网联电动汽车实现限定区域和特定场景商业化应用应用领域;到2030年,PA、CA级智能网联电动汽车市场份额超过 70%,HA 级智能网联电动汽车市场份额达到 20%,并在高速公路广为应用应用领域、在部份城市道路规模化应用应用领域;到 2035 年,中国方案智能网联电动汽车技术和产业体系全面建成、 产业生态健全完善,轻量化智能化水平显著提高,HA级智能网联电动汽车大规模应用应用领域。
整体来看,2022-2025年工作台市场规模将随着电动化、智能化渗透率的增加而增长。但其中扰动工作台市场作为基本盘,在域构架下工作台用量增加,因此在我们3%的电动汽车销量增速预期下,其规模基本保持稳定;高速旋转工作台和高速工作台是现代扰动工作台之外的增量市场,分别受益于电动化和智能化程度和 渗透率的提高,在较高单车价