Содержание
Развитие электроники в автомобилях
М. Ленц (перевод А. Биленко)
Эволюция и революция интеллектуальной силовой электроники
Быстрый прогресс электроники и её стремительное проникновение почти во все области нашей жизни особенно заметны на примере автомобиля. В настоящее время в автоэлектронике происходит эволюция подходов к различным проблемам, что даёт основание надеяться на рождение революционных инженерных решений уже в самое ближайшее время.
Изменение оборудования современного автомобиля можно представить в виде многих маленьких, быстро следующих друг за другом шагов, причём в большинстве случаев это не грозит автомобилистам чрезмерными дополнительными затратами на электронику. В последнее время она всё шире используется, например, для управления сгоранием топлива в двигателе, в устройствах контроля за состоянием отдельных агрегатов и систем, для управления исполнительными механизмами и так далее.
Сходная ситуация имеет место и в системах, обеспечивающих безопасность, например, в антиблокировочной системе тормозов (ABS), надувных подушках безопасности и в контроле за шасси. А в так называемых «Body-Covenience»-системах, с которыми человек находится в непосредственном контакте, это просто естественно, и водитель при использовании, например, навигационной системы, должен быть абсолютно уверен, что множество микропроцессоров делают своё дело как надо.
Для управления и организации взаимодействия отдельных блоков электронной начинки автомобиля необходима специальная магистраль, которой в современном автомобиле может являться сеть CAN (Controlled Area Network), обеспечивающая независимое и одновременное управление через общую шину (рис. 1).
Рисунок 1. Система общей шины в современном автомобиле
Эволюция в автомобильной электронике
В принципе, прогрессивная эволюция автомобильной электроники приветствуется всеми. Однако каждая дополнительная функция увеличивает стоимость автомобилей, чрезмерное давление которой одновременно на производителя и потребителя испытывают сегодня во всём мире.
Не является исключением и автомобильная электроника. Поэтому логически оправданным является стремление к стандартизации отдельных компонентов, а специализация устройств всё в большей степени достигается путём реконфигурации программного обеспечения.
Пути оптимальной интеграции электронных систем управления
Основой современных электронных систем управления ECU (Electronic Control Unit) (рис. 2) является, как правило, микроконтроллер с окружающими его датчиками, модулями ввода/вывода, исполнительными элементами и т.п.
Рисунок 2. Структурная схема ECU
Для достижения максимально возможной надёжности оптимально, чтобы все блоки ECU могли быть интегрированы в монолитном кристалле или, по крайней мере, представляли собой многокристальный модуль в отдельном корпусе — МСМ (Multi-Chip-Module). У фирмы Infineon, например, для этих целей разработана специальная фирменная технология SPT (Smart Power Technologies).
С помощью этой технологии можно интегрировать в монолитном кристалле элементы аналоговой обработки сигнала (биполярные транзисторы), схемы стандартной CMOS-логики, а в некоторых случаях и мощные переключающие DMOS-транзисторы. Анализ функций отдельных блоков ECU показывает, что практически все они пригодны для интеграции в чипе, за исключением контроллеров и сильноточных элементов. На сегодняшний день интеграция контроллеров не представляется рациональной, так как плотность упаковки при использовании низковольтной CMOS-технологии почти на порядок больше, чем для SPT. Этот разрыв сохранится, вероятно, и в будущем. Кроме того, в SPT используется большее число масок, чем в стандартной CMOS-технологии, что является важным аргументом в пользу уменьшения издержек.
Так называемая «U-L-I диаграмма» (рис. 3) даёт хорошую возможность классифицировать степень интеграции микросхем класса Smart-Power. Так называемые I-чипы содержат функции преобразования напряжения и ввода/вывода микроконтроллеров. Чипы типа L содержат дополнительные функции интерфейсов для датчиков или контактов, а также для управления микроконтроллерами (например, Сброс, Сброс по включению питания, Сторожевой таймер). Чипы типа U содержат практически все интегрируемые функции управления микроконтроллером, к которым, помимо уже описанных, относятся драйверы управления двигателями, лампами, реле и так далее, а также схемы управления и диагностики внешних сильноточных MOS-переключателей. Чипы типа U находят применение, прежде всего, в системах управления ABS и надувными подушками безопасности, которые должны обладать высокой степенью надёжности. Для этих целей технология SPT уже проявила себя с очень хорошей стороны.
Рисунок 3. U-L-I диаграмма разделения ECU. Максимально высокая интеграция не всегда приводит к оптимуму
Все активные и пассивные системы безопасности невозможны без сложной электроники. Но в них полная диагностика всех частей систем является обязательной, а это, в сочетании с требуемой очень высокой надёжностью, ведёт к определённой избыточности. Поэтому неудивительно, что уровень интеграции в таких ECU намного выше. На рис. 4 представлена схема электронного блока с 4 каналами управления надувными подушками безопасности (водитель, пассажир и две боковых). Чип включает все периферийные функции управления и контроля всех 4 каналов надувных подушек безопасности.
Рисунок 4. Мощная ИС включает все периферийные функции управления и контроля 4-канальной системы надувных подушек безопасности
При расчёте производственных затрат, в зависимости от ожидаемого объёма выпуска, получается, что I-чип регулятора напряжения, CAN-трансивер, управление контроллером (Window Watch-dog и Reset), а также дополнительные функции, обычно реализуемые в так называемом основном системном чипе (SBC), во многих ECU должны быть совмещены.
Разработка оптимального U-L-I0 варианта или так называемого «Application Specific Standard Products» (ASSP) является серьёзной проблемой, разрешить которую в будущем можно лишь при тесном сотрудничестве между производителями автомобилей, систем управления и собственно кристаллов.
Особые качества требуют особых мероприятий
Если ECU должен содержать модуль для управления большими нагрузками, например стеклоподъёмниками, то оптимум издержек достигается другой схемой разбиения функций.
Такой модуль, наряду с имеющимися в каждом ECU регулятором напряжения, CAN-трансивером и так далее, может содержать устройства блокировки замков дверей (Door-lock), управления стеклоподъёмниками, управляющие интерфейсы, а в передних дверях, дополнительно, полное управление наружными зеркалами.
С точки зрения современных потребностей автомобильной электроники, фирма Infineon разработала свой модуль с оптимальными издержками и оптимальным разбиением функций.
Учитывая, что в двери автомобиля места предостаточно, не рационально повышать степень интеграции этого модуля, так как польза будет весьма незначительной.
Существенным параметром для изменения распределения функций и степени интеграции является мощность рассеивания в исполнительных механизмах устройства управления автомобиля. Оптимизация такого распределения удешевляет систему теплообмена, а улучшение условий отвода тепла, в свою очередь, приводит к существенному снижению расхода бензина.
Фраза «Полупроводники вместо вентилятора» выражает стратегию отделения автоэлектроники фирмы Infineon. Задачи управления сильноточными устройствами — стеклоподъёмниками и блокировкой дверей — решаются с использованием технологии TrilithIC. Изделия TrilithIC появились в 1996 году и базируются на использовании вертикальной Smart-MOS-Transistor-технологии и конструктива «чип за чипом».
В феврале 2001 года появилось второе поколение этих продуктов со значительно лучшими характеристиками и меньшими издержками при серийном производстве.
Для монолитных ИС преимущества TrilithIC ещё более значительны. Мостовые микросхемы семейства BTS 78ХХ с очень низкими проходным сопротивлением, пожалуй, ещё долго не будут такими же дешёвыми, как монолитные; здесь гибридные MCM с вертикальными чипами имеют явные преимущества. Особенно заметно это в мощных MOS-транзисторах, производимых по технологии OptiMOS. Здесь достигнуты большие успехи в уменьшении внутреннего сопротивления при одновременном увеличении надёжности. На рис. 5 показана величина сопротивления Opti-MOS изделий в корпусе D2-Pack (TO220) в сравнении с главными конкурентами.
Рисунок 5.Остаточное сопротивление транзисторов OptiMOS в корпусе ТО220 в сравнении с основными конкурентами (С1, С2)
Всё это необходимо учитывать при реализации даже классической схемы на базе традиционного контроллера со встроенными функциями ввода/вывода информации или аналого-цифрового преобразования.
Такая «распределённая интеллектуальность» (Smart-Par-titioning) между силовой частью кристалла и контроллером условно показана на рис. 6. Тем не менее, эволюция имеет границы. При всё возрастающей степени электрификации автомобилей потребление тока непрерывно растёт. И нужно понимать, что 12-В бортовая сеть уже в недалёком будущем не сможет удовлетворять всем требованиям.
Рисунок 6. Граница между микроконтроллером и периферийными схемами постоянно находится в движении. Оптимум «Smart-Partitioning» сдвигается в сторону высокой интеграции
Революция в автомобиле придет с фактором 3
В недалёком будущем начнётся революция в автомобилестроении.
В частности, рост требований к потреблению электроэнергии и охране окружающей среды дают чёткое обоснование необходимости повышения мощности бортовой сети.
Мощность является одним из трёх факторов в пользу использования более высокого напряжения бортовой сети, а именно 42 В. Таким образом можно будет управлять более чем в 10 раз большей мощностью при таких же значениях сопротивления электронных коммутаторов.
При этом значительно уменьшается роль электромеханических реле, в основном из-за больших токов, возникающих при коммутации контактов. Вместе с тем, определяющим фактором в пользу электронных коммутаций является стоимость. На примере моста для управления двигателем стеклоподъёмника можно продемонстрировать преимущества 42-В бортовой сети (рис. 7).
Рисунок 7. Мощность потерь уменьшается пропорционально квадрату тока; при увеличении напряжения в три раза так изменяется требуемая величина остаточного сопротивления
Внедрение 42-В технологии уже не остановит разработчиков ни перед какими субфункциями, которые потребуется реализовать с помощью электроники в автомобиле. Таким образом электроника проникнет в такие классические области чистой механики, как мотор и трансмиссия, то есть туда, где есть потребность в линейных перемещениях и вращающихся моментах. Электрический ток легко превращается в механический момент, поэтому говорят об «электрических мускулах», которые могут быть реализованы в виде самостоятельных ECU (рис. 
и мехатронных актуаторов (механико-электронных исполнительных механизмов).
Рисунок 8. Трёхфазный двигатель с «интеллектуальным» управлением особенно хорошо подходит для мехатроники; в диапазоне мощностей до 1 кВт в автомобиле имеется множество таких применений
В частности, множественные клиноременные передачи могут быть заменены децентрализованными, существенно более эффективными электрическими приводами.
Управляемые электронными устройствами двигатели в таких агрегатах приобретают особенное значение, поскольку компактны и обладают высокой надёжностью.
В настоящее время энергия, произведённая в двигателе внутреннего сгорания с механической коробкой передач/трансмиссией, распределяется в соответствии с рис. 9 (слева).
Рисунок 9. Сравнение — сегодня и завтра: новая 42-В бортовая сеть революционизирует архитектуру современного автомобиля
Следующие варианты будут выглядеть по-иному (рис. 9, справа), обеспечивая децентрализованное распределение энергии для всех агрегатов. Это является определяющим для новой архитектуры, которая способна обеспечить не только длительную постоянную мощность для всех новых потребителей, но и пиковую импульсную мощность, равную по порядку величины мощности всего двигателя внутреннего сгорания, с помощью так называемой системы Super-Caps.
Таким образом полностью «электрифицируются» процессы запуска двигателя и все вращающие моменты рулевого управления. Распределение энергии обеспечивает один модуль управления на базе интеллектуальных силовых микросхем. Сегодня сильноточный модуль фирмы Infineon PROFETS (protected-FET) управляет токами до 1000 A и является наилучшим для подобных применений.
Такое изменение парадигмы обусловливает использование «умных» микросхем на более широком фронте.
Речь может идти о других «классических» автомобильных приложениях, близких к бытовой электронике, например, аудиотехнике. Здесь механические устройства, например, проигрыватель компакт-дисков или кассет заменяются на MPEG3-проигрыватель, зеркала — цифровой или видеокамерой, видеомагнитофон — жёстким диском или DVD. В скором времени даже вращающийся жёсткий диск вынужден будет конкурировать с оптическими носителями данных или электронной памятью больших объёмов.
Новая архитектура автомобиля содействует развитию многих новых, высокоэффективных приложений, а также снижению выбросов вредных веществ. Например, двигатель внутреннего сгорания может начинать работу только то-гда, когда число оборотов стартёра достигло определённого значения.
При оптимизированной системе впрыска топлива существенно сокращается расход бензина при городском цикле движения в так называемом режиме «Start-Stop-Drive» (мотор выключается при каждой остановке на светофоре и затем перезапускается электрически). В недалёком будущем, когда произойдёт замена всех клапанов и вентилей на электромагнитные, в бензиновых системах прямого впрыска (GDI — gasoline direct injection) или в дизельных (DDI — disel direct injection) тенденция к оптимизации расхода топлива сохранится. Механическую связь педали акселератора и клапана карбюратора или системы управления впрыском заменят существенно более надёжные электронные блоки (drive by wire). Прорабатывается даже полная электронная гидравлика для тормозных систем, а также замена механического рулевого управления электронным.
Однако, для производства такие процессы, как подключение электроники к гидравлике, пока ещё весьма дорогостоящи. Но когда это случится, динамику шасси будут отслеживать «умные» амортизаторы. Кроме того, будет совершенствоваться обычная ABS, дополняя объединённую систему стабилизации управляющим воздействием на систему управления двигателем.
Технологии «интеллектуальной» силовой электроники для автомобиля с 42-В бортсетью
Отделение автоэлектроники фирмы Infineon уже в течение 5 лет работает над созданием оптимальных решений для грядущего перехода на 42-В бортсеть, разрабатывая новые технологии производства самих кремниевых пластин и технологию корпусирования.
Так, например, заново разработан MOS-транзистор для высокопроизводительных систем отопления, который помимо повышенных требований к защите, должен обеспечивать контроль температуры в реальном времени. Эта задача решена с помощью структуры «чип на чипе», выполненной с использованием модифицированной технологии OptiMOS+.
Сегодня у фирмы имеется полная палитра технологий, ориентированная на пробивное напряжение 75 В. Разработаны специализированные технологии для силовых MOS-транзисторов, интеллектуальных переключателей (Smarte High Side и Low Side), модулей управления электрическими двигателями, DC/DC-преобразователей, коммуникационных, интерфейсных и управляющих систем. Поэтому можно с уверенностью сказать, что практически весь ряд продукции для всех систем современного автомобиля с 42-В бортсетью прошёл испытания и готов к использованию. В настоящее время уже полностью закончена разработка целого ряда DC/DC-преобразователей, которые понадобятся особенно в переходный период. Они отличаются чрезвычайно низким уровнем электромагнитных излучений.
Новая концепция — системная, её техническая база определяется теперь в тесном сотрудничестве с большинством ведущих производителей автомобилей, для чего была создана специальная международная группа. В распоряжение этой группы до конца 2001 года поступят образцы всей продукции, включая модуль ECU.
Эволюция в автоэлектронике к более высокой интеграции полупроводников и прогрессивной системной интеграции наталкивается на всё большее количество физических границ (внутреннее сопротивление; температурная прочность контроллеров; плотность элементов и проводников и многое другое), поэтому до истинно монолитного решения ещё предстоит пройти трудный путь.
В будущем оптимальные решения будут постоянно меняться — синхронно с быстрым развитием ключевых технологий. Однако во всех случаях основополагающим моментом является — и это абсолютно неизменно — оптимизация издержек совокупной системы, что будет определять направление развития и возможность сравнения при сохранении общей надёжности систем. Революция в автоэлектронике возможна только при реализации множества дополнительных возможностей в «интеллектуальной» силовой электронике. Поэтому доля использования полупроводников в автомобиле, которая с 1998 до 2003 года увеличится до 9,8%, в период 2005–2010 гг. значительно возрастёт, и в частности, за счёт «интеллектуальной» силовой электроники.
Для скорейшего внедрения 42-В техники и использования всех преимуществ новой концепции важно тесное и эффективное сотрудничество производителей полупроводников с производителями и поставщиками автомобилей, так как их специфические ноу-хау могут быть использованы только при тесном эволюционном контакте.
Когда появились первые электромобили — история эволюции
Вряд ли кто-то сейчас сомневается, что будущее автомобилей за электрокарами. Они не только более экологичные, но и превосходят автомобили с ДВС по характеристикам, при этом стоят значительно дешевле. Чаще всего, когда речь заходит об электромобилях, люди в первую очередь вспоминают сразу Tesla Илона Маска. Да и вообще принято считать, что машины с электрическими двигателями появились совсем недавно. На самом деле это не так — история электромобилей насчитывает без малого 200 лет. Они появились даже раньше, чем модели с двигателями внутреннего сгорания. Причем уже тогда они впечатляли своими характеристиками. К примеру, в конце XIX века был создан автомобиль La Jamais Contente, который развивал скорость свыше 100 км/ч. А первый гибрид, который сочетал в себе бензиновый и электрический двигатель, появился в 1916 году.
Первые электрокары появились еще до создания автомобилей с двигателями внутреннего сгорания
Первые автомобили с электрическими двигателями
Мало кто знает, что двигатель внутреннего сгорания появился позже электромотора. Поэтому первые автомобили оснащались как раз электрическими двигателями. Кроме того, несмотря на то, что еще 100 лет назад мало кто задумывался об экологии, уже прекрасно осознавали, что электричество является более доступным, чистым и продуктивным видом топлива.
Изобретение первых автомобилей на электрической тяге приписывают разным инженерам. Один из них — Томас Дэвенпорт. Он является изобретателем электродвигателя постоянного тока. В 1834 г. его мотор был установлен в самоходную платформу. Правда, она могла двигаться только по электрифицированному треку.
Годом позже в 1835 г. профессор Сибрандус Стрэтинг из Университета Гронингена вместе со своим ассистентом Кристоферомм Беккером разработали электрический автомобиль, который приводился в движение от первичных гальванических элементов. Однако официально изобретение первого электромобиля с одноразовой батареей приписывают Томасу Дэвенпорту и Роберту Дэвидсону. Произошло это в далеком 1842 году.
Flocken Elektrowagen — первый электромобиль с перезаряжаемой батареей
Первый электрокар с перезаряжаемой батареей, получивший название Flocken Elektrowagen, появился только 46 лет спустя. Однако отправной точкой в истории становления электромобилей стал 1898 год, когда появился автомобиль Jeantaud Duc, который развивал скорость свыше 60 км/ч.
Примерно в то время идеей создания электромобилей загорелись американские изобретатели. Первым из них стал Уильям Моррисон, который создал шестиместный вагон с электроприводом, который мог проезжать 23 километра. Модель была представлена в 1893 году на выставке в Чикаго.
Jeantaud Duc — первый элетктромобиль, который развивал скорость свыше 60 км/ч
В 1895 году в Америке состоялся первый автопробег. Как вы поняли, его победителем стал электрокар. А уже спустя год в США появился первый автодилер, который занимался продажей исключительно электрических автомобилей.
Еще больше интересных фактов об автомобилестроении и электромобилях вы найдете на нашем Telegram-канале.
Электромобили первой половины XX столетия и теория заговора
До 1920 года электрокары по популярности не уступали автомобилям с двигателями внутреннего сгорания. Более того, в 1912 году два друга, некто Генри Форд и Томас Эдисон, загорелись идеей взорвать авторынок, заполнив его качественными и доступными электромобилями. На капоте должен был красоваться логотип Ford, а под ним находиться аккумулятор Edison.
По задумке друзей запас хода у этих автомобилей должен был составлять от 80 до 160 км, а стоимость всего 500−750$. Работа над автомобилями проходила в условиях полной секретности, однако слухи все же просочились в прессу. В итоге Форду пришлось дать интервью в Нью-Йорк Таймс, и признаться, что в союзе с Эдисоном готовит доступные электромобили с аккумуляторами нового поколения. Вскоре интервью дал и Эдисон, подтвердив слова Форда. Кроме того, он высказал уверенность в том, что вскоре электрокары будут доминировать над автомобилями с ДВС.
Первый электромобиль, созданный Генри Фордом и Томасом Эдисоном
Шло время, но обещанные электромобили все не появлялись. Лаборатория Эдисона в Уэст-Орандж со всей документацией, а также электростанции были уничтожены пожаром. Журналисты несколько дней дискутировали о странных обстоятельствах пожаров, но общественность этого не заметила, так как первые полосы газет занимали сводки с Первой Мировой. Сам же Генри Форд изобрел конвейер и стал выпускать с невиданной скоростью автомобили, оснащенные бензиновыми двигателями. По сути, они на тот момент и положили конец электрокарам.
Финал истории электромобилей Ford выглядит нелогичным и скомканным. Поэтому сторонники теории заговора предполагают, что Форд вынужден был отказаться от идеи создания доступных электромобилей под натиском нефтяных компаний. А пожар стал последним “китайским” предупреждением Форду и Эдисону. По другой версии проект провалил Эдисон, так как его батареи не могли сдвинуть с места автомобиль. А вкладывать деньги в конкурентов своего друга Форд отказался.
La Jamais Contente — электромобиль, который мог ездить со скоростью более 100 км/ч
Не Теслой единой или как мир вернулся к идее электромобилей
Об электромобилях вновь заговорили в 90-х годах, когда стала расти цена на нефть, а вместе с ней и влияние защитников экологии. Особенный толчок развитию электромобилей дал мировой финансово-экономический кризис, разгоревшийся в первом десятилетии XXI века. Обеспокоенность вопросами экологии и транспортного коллапса заставили ведущих автопроизводителей уделять внимание не только внедорожникам и мощным седанам, но и небольшим городским автомобилям с “гибридами” или даже полностью электрическими двигателями.
Mitsubishi i-MiEV — первый электромобиль, получивший популярность в XXI веке
Первым хитом стал Mitsubishi i-MiEV (он же Peugeot iOn, или Citroën C-Zero), вышедший на рынок в 2009 году. Автомобиль разошелся тиражом более 10000 штук. Затем не меньшего успеха добился пятидверный хэтчбек Nissan Leaf, который в 2013 году считался самым популярным электромобилем в мире.
Renault Zoe — самый популярный электромобиль в Европе в 2020 году
Каким будет наземный транспорт в ближайшем будущем? Какие технологии испытывают производители уже сейчас? Подробно об этом читайте на нашем Яндекс.Дзен-канале
Однако настоящий бум на электромобили случился после появления на рынке автомобилей Tesla. Во многом благодаря их передовым технологиям, в частности, нашумевшему автопилоту. Вслед за ними выпускать электромобили стали и многие другие ведущие автопроизводители. Правда, самыми популярными их назвать все еще нельзя. К примеру, в Европе по количеству продаж оказался Renault Zoe, а Tesla Model 3 на втором месте.
Автомобильная электроника
в тч Бортовые компьютеры автомобилей
В 2021 году продажи автомобильных камер в мире достигли $6,8 млрд. Данные представила ResearchAndMarkets в конце февраля 2022 года.
В исследовании отмечается, что технологические разработки в автомобильной промышленности свидетельствуют о переходе от производительности и эффективности транспортных средств к безопасности и удобству. Растущая осведомленность потребителей и увеличение государственных мандатов, связанных с активной безопасностью, стимулируют спрос на приложения для помощи водителю, такие как предупреждение о сходе с полосы движения (LDW), система удержания полосы движения (LKA), система помощи при парковке сзади и система обнаружения слепых зон (BSD). Таким образом, растущее внедрение приложений на основе камер в транспортных средствах, вероятно, повысит спрос на автомобильные камеры к 2026 году.
Большая зависимость от тяжелого коммерческого транспорта побудила законодателей создать более безопасные и менее утомляющие условия вождения путем стандартизации большего количества функций на основе камер. Например, Европейский союз (ЕС) обязал обнаруживать и предупреждать уязвимых участников дорожного движения, особенно для грузовиков и автобусов. Аварии с участием грузовиков могут быть смертельными и привести к гибели людей, а также нанести экономический ущерб, если они происходят в значительных масштабах. Эти транспортные средства играют ключевую роль в поддержании экономической деятельности. Интеллектуальная система помощи при наборе скорости станет стандартом для всех транспортных средств, включая грузовики, в Европе с 2022 года.
Азиатско-Тихоокеанский рынок автомобильных камер, как ожидается, будет расти самыми высокими темпами в течение прогнозного периода. Растущее население и государственная политика, способствующая промышленному росту, сделали Азиатско-Тихоокеанский регион идеальным местом для размещения своих предприятий производителями автомобилей. Эти факторы помогли сделать Азиатско-Тихоокеанский регион крупнейшим автомобильным рынком с растущим объемом продаж и производства. Рост в регионе можно объяснить высоким уровнем производства автомобилей и увеличением использования передовой электроники в Японии, Южной Корее и Китае.
Драйверы рынка автомобильных камер:
- Правительственные инициативы по внедрению средств обеспечения безопасности автомобилей в экономически развитых странах;
- Увеличение спроса на функции безопасности и комфорта вождения;
- Проникновение удобных функций на основе камер в роскошных автомобилях.
- Высокая стоимость внедрения многокамерных систем;
- Невозможность передачи захваченных данных.
- Более активное развитие автономных систем;
- Рост спроса на электромобили;
- Более широкое использование камер OEM-производителями для новых приложений.
- Ограничения в обработке изображений в режиме реального времени в системах кругового обзора;
- Недостаток вспомогательных технологий в развивающихся странах.
НИИ электронной техники вышел на рынок разработки чипов для автомобилей
В июле 2021 года Научно-исследовательский институт электронной техники сообщил о выходе на рынок разработки чипов для автомобильной промышленности. Для этого учреждение получило соответствующий сертификат на соответствие изделий международным стандартам качества, который распространяется на микроконтроллеры. При этом в будущем планируется сертификация и других изделий. Подробнее здесь.
Российским производителям модулей «Эра-Глонасс» остро не хватает чипов
В начале марта 2021 года стало известно об остром дефиците чипов, с которым столкнулись российские производители модулей «Эра-Глонасс». Аналогичная нехватка наблюдается в части поставок микросхем для тахографов, панелей управления приборами, блоков управления двигателем, кузовной электроникой и мультимедийных систем, сообщил глава комитета Ассоциации европейского бизнеса (АЕБ) по автокомпонентам Алексей Беляев. Подробнее здесь.
Данные из «умных» автомобилей все чаще используются в качестве улик в уголовных делах
Данные из «умных» автомобилей все чаще используются в качестве улик в уголовных делах. Об этом стало известно 29 декабря 2020 года.
Нестрогие стандарты безопасности данных автомобилей являются настоящей сокровищницей для правоохранительных органов.
26 июня 2017 года на кукурузном поле в округе Каламазу, штат Мичиган, было обнаружено тело пожилого автомеханика Рональда Френча (Ronald French), убитого с особой жестокостью. Более двух лет полиция не могла собрать достаточно улик для установления личности подозреваемого, пока один из ведших следствие детективов не узнал о набирающей популярность области криминалистики – сборе и анализе данных, хранящихся на бортовых компьютерах автомобилей.
Как сообщают журналисты NBC News, которым удалось ознакомиться с полицейскими документами, следователи извлекли данные из компьютерной системы принадлежащего Френчу черного пикапа Chevrolet Silverado 2016 года и обнаружили в них аудиозапись чужого голоса. Как показали временные метки аудиозаписи, в предполагаемое время убийства неизвестный воспользовался системой голосового управления для того, чтобы включить радио.
Впоследствии было установлено, что голос принадлежал помощнику Френча Джошуа Уэсселу (Joshua Wessel) – его опознали родственники подозреваемого, в том числе жена. Таким образом аудиозапись стала ключевой уликой, позволившей воссоздать передвижения Уэссела и последние часы жизни Френча. В итоге подозреваемый был арестован.
За последние несколько лет криминалисты осознали, что автомобили, в особенности последние модели, представляют собой настоящий кладезь цифровых улик. Их бортовые компьютеры генерируют и хранят данные, по которым можно с легкостью определить, где был автомобиль и что делали пассажиры. Установить можно все, начиная от местоположения, скорости и разгона, и заканчивая временим открывания и закрывания дверей. Кроме того, если смартфон был подключен к информационно-развлекательной системе автомобиля, можно определить, осуществлялись ли звонки и отправлялись ли текстовые сообщения, а также узнать историю поиска в интернете и голосовые команды.
В ходе расследования с использованием данных, полученных из автомобилей, правоохранителей интересуют два источника. Первый – телематическая система или так называемый «черный ящик», в которой хранятся навигационные данные, сведения о скорости, разгоне и замедлении, а также более подробные улики, такие как время включения фар, открывания дверей, использования поясов безопасности и воздушных подушек.
Второй источник данных – информационно-развлекательная система, записывающая недавние пункты назначения, журналы вызовов, списки контактов, текстовые сообщения, электронные письма, изображения, видео, историю поиска в интернете, голосовые команды и социальные сети. Она также может отслеживать телефоны, подключенные к автомобилю через USB-кабель или Bluetooth, и все установленные на устройстве приложения.
Совокупность этих данных позволяет следователям воссоздать поездку транспортного средства и получить картину поведения водителя и пассажиров. В уголовном расследовании последовательность открывания дверей и пристегивания ремней безопасности может указать, например, на наличие у подозреваемого сообщника.
Однако правозащитники не разделяют радости криминалистов. По их мнению, недостаточная защита данных представляет угрозу безопасности пользователей. По словам основателя некоммерческой организации Privacy4Cars Андреа Амико (Andrea Amico), сбор данных из автомобилей может быть полезен не только для раскрытия преступлений, но и для их совершения. В качестве примера Амико рассказал случай в Австралии, когда мужчина преследовал свою бывшую девушку с помощью приложения, подключенного к ее высокотехнологичному Land Rover и отправлявшего ему оперативную информацию о ее передвижениях. Приложение также позволяло мужчине удаленно запускать и останавливать автомобиль, открывать и закрывать окна и пр [1] .
Volkswagen заявила об острой нехватке чипов для автомобилей
В середине декабря 2020 года Volkswagen предупредила о нарушении цепочки поставок электронных запчастей для автомобилей. Немецкий автопроизводитель сообщил, что столкнулся с замедлением увеличения производства из-за масштабного дефицита поставок, который вызван нехваткой полупроводниковых компонентов для автомобильной электроники. Это связано с восстановлением мировых автомобильных рынков после спада продаж во время пандемии коронавируса COVID-19.
В Volkswagen заявили, что производители полупроводников переориентировали производство на бытовую электронику во время наихудшего спада продаж из-за пандемии.
В заявлении компании говорится:
Предполагается, что нехватка полупроводников окажет влияние на производство на заводах в Китае, Европе, а также Северной Америке в первом квартале 2021 года. Корректировка производства окажет влияние на выпуск моделей Volkswagen, Audi, Skoda и Seat на базе платформы MQB VW Group. Завод Volkswagen в немецком городе Вольфсбург входит в число заводов группы, наиболее пострадавших от дефицита.
Руководитель отдела закупок Volkswagen Мурат Аксель отметил, что компания делает все возможное, чтобы свести к минимуму потери производства и гарантировать, что нормальные поставки клиентам можно будет возобновить как можно быстрее.
Резкий спад продажи автомобилей начал наблюдаться во время первой волны ограничений на фоне распространения COVID-19. Продажи автомобилей в Европе за первые 11 месяцев 2020 года сократились на 25,5% по сравнению с тем же периодом в 2019 году. [2]
На электронику приходится 40% расходов на производство автомобиля (Deloitte)
В конце апреля 2020 года Deloitte опубликовала результаты исследования полупроводникового рынка. Одним из направлений этой работы стало изучение ситуации в сегменте автомобильных чипов и электроники.
По оценкам экспертов, в 2020 году на электронику приходится примерно 40% расходов на производство транспортных средств против 27% в 2010 году и 18% в 2000-м. При этом суммарная стоимость полупроводниковых компонентов (микроконтроллеры, сенсоры, камеры, модули памяти и т. п.), используемых в одной машине, в 2020 году достигла $475 против $150 в начале XXI века.
Доля электроники в суммарных расходах на производство автомобилей и затраты на полупроводниковые компоненты
Растущему внедрению электроники и чипов в автомобилях способствуют масштабная электрификация (гибриды плюс чистые электромобили) силовых установок и создание более продвинутых систем автономного движения, а также расширение коммуникационных возможностей машин за счет связи технологий V2X и 5G.
Системы беспилотного управления уровня 2.0 и 2.5 используют в среднем около шести датчиков. К ним относятся ультразвуковые сенсоры, радары и камеры кругового обзора. Для реализации третьего уровня, то есть с пробочным автопилотом, как, например, на Audi A8, необходимы порядка 13 датчиков; четвертого — 29, а максимального пятого — 32 датчика. В их числе тепловые камеры, оптические дальномеры и лазерные инерциальные навигационные системы.
Кроме того, растущее использование электроники в автомобилях связано с совершенствованием информационно-развлекательных систем и технологий безопасности. В первую очередь это касается так называемых подключенных машин (Connected Car), которые получают новые функции по беспроводной интернет-связи и обмениваются данными через облачные сервисы, указано в отчете.
Аналитики также приводят статистику, согласно которой в 2004 году менее 20% автомобилей в мире оснащались системой стабилизации и около 1% — датчиками давления в шинах. К 2017-му ситуация кардинально изменилась и показатели стали следующие: 100% и более 80% соответственно. Доля авто с подушками безопасности за это время выросла с 20% до 90%, с датчиками контроля «слепых» зон в зеркалах — с 0% до 40%.
К 2020 году автомобили имеют гораздо более сложные системы на борту. К ним относятся адаптивный круиз-контроль, автоматически затемняющиеся зеркала, развлекательные системы и бесключевой доступ. Кроме того, более распространенными стали функции, позволяющие экономить топливо: деактивация цилиндров, системы старт-стоп, а также гибридные или полностью электрические силовые установки, отмечают исследователи.
Еще один фактор, влияющий на увеличение количества чипов и электронных систем в автомобилях, связан с безопасностью. Все чаще можно слышать, что машины могут подвергаться хакерским взломам. Автопроизводители знают об этом, поэтому стремятся защищать свои продукты при помощи более совершенных программных и аппаратных систем. Ситуация осложняется отсутствием единой политики в этом направлении и стандартов кибербезопасности, считают в Deloitte.
В 2020 году на рынке автомобильных полупроводниковых решений появился новый лидер благодаря закрытию в апреле сделки по слиянию Infineon Technologies и Cypress Semiconductor. В 2018 году Infineon продала чипы для автомобильной электроники на сумму $4,2 млрд, что соответствует 9,9% в общем объеме рынка. Это второй показатель после NXP, которая заработала $4,5 млрд (10,8%).
Cypress заняла 14-е место в этом рейтинге с годовыми доходами в $808 млн и рыночной долей в размере 1,9%. Таким образом, сложив доли Infineon и Cypress, получается 11,8%, что превосходит результат Infineon. [3]
2017: Объем рынка автомобильных чипов — $35,7 млрд (Digitimes Research)
29 марта 2018 года аналитическая компания Digitimes Research обнародовала результаты исследования глобального рынка автомобильных полупроводниковых решений. Их продажи в 2017 году выросли до $35,7 млрд c $32,2 млрд годом ранее.
По данным экспертов, большая часть продаж чипов, используемых в автомобилях в 2017 году, пришлась на продукцию четырех компаний: NXP Semiconductors (Голландия), Renesas Electronics (Япония), Infineon Technologies (Германия) и STMicroelectronics (Франция). Они сделали акцент на нескольких сегментах, таких как автомобильные коммуникации и сенсоры, а также системы электропитания.
В категории решений для коммуникаций аналитики отмечают сотрудничество NXP Semiconductors и STMicroelectronics, которые совместными усилиями развивают технологии V2X (vehicle-to-everything) на базе выделенных сетей малого радиуса действия (Dedicated Short-Range Communications, DSRC). Концепция V2X предполагает сетевое взаимодействие транспортного средства с чем-либо — с другими машинами, объектами дорожной инфраструктуры или пешеходами.
В сегменте датчиков производители сделали акцент на радарные сенсоры с частотой 77 ГГц, чтобы расширять возможности систем помощи водителям ADAS (Advanced Driver Assistance Systems).
Что касается энергетических систем, то постепенный отказ автопроизводителей от двигателей внутреннего сгорания в пользу электромоторов будет сопровождаться увеличением выходной мощности и сложности систем питания. Это, в свою очередь, приведет к переменам в области полупроводниковых материалов и архитектур чипсетов, говорится в исследовании Digitimes Research.
По прогнозам аналитиков, в 2018 году объем мирового рынка микросхем, предназначенных для автомобильной электроники, вырастет до $40 млрд, то есть на 11% относительно 2017-го. [4]
Источник http://www.chipnews.ru/html.cgi/arhiv/02_01/9.htm
Источник https://hi-news.ru/technology/kogda-poyavilis-pervye-elektromobili-istoriya-evolyuci.html
Источник https://www.tadviser.ru/index.php/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D1%8F:%D0%90%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0_(%D0%91%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D1%8B_%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D0%B5%D0%B9)