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公路车辆自动驾驶的未来

2023-07-19 15:20:26 来源:《国际线缆与连接》投稿人 冯文飞编译 作者:TE Connectivity工业、商业运输副总裁兼首席技术官Lisa Viazanko 点击:7502

全自动公路车辆的前景令制造商、消费者和媒体都为之着迷。全世界都在期待一个卡车、公共汽车和紧急救援车辆能够完全由自动化操作并应对不断变化的环境和交通状况的未来。

预计到2032年,自动驾驶卡车和公交车的市场规模将增至120万辆,占市场总量的19%。中国将率先采用自动驾驶商用车辆,所占份额为38.5%,其次是欧洲和北美,所占份额分别为29%和26%。

在这个勇敢的新世界里,完全自动驾驶的商用车将全天候运营:克服驾驶员短缺和疲劳,疏导交通,减少交通堵塞和事故。车队运营商将能够处理更多货物,带来更多收入,同时将卡车的总拥有成本降低45%。

商用车辆将能够即时、无缝地感知并响应交通信号灯的变化、道路拥堵、暴雨和降雪、行人等。此外,自动驾驶卡车、公共汽车和紧急救援车辆不会受到不安全驾驶员的影响,他们不会冒不必要的风险,如不打信号、意外变道、在车流中穿梭和突然停车。由于94%的交通事故是由于驾驶员分心或失误造成的,因此交通伤亡事故最终将大幅下降。

公路车辆的自动驾驶水平

公路车辆的自动驾驶水平

那么,我们将何去何从,商用车制造商和物流运营商对其原始设备制造商(OEM)和零部件制造商合作伙伴又有何期待?毕竟,自2010年以来,投资者对自动化、互联化、电气化和智能交通(ACES)公司的投资已超过3300亿美元,其中超过三分之一投向了自动驾驶汽车技术。为什么制造商尚未在道路上部署无人驾驶的商用车?

达到5级自动化的进展

自动驾驶汽车的等级分为0级(无自动化)到5级(完全自动化)。目前,公路车辆行业处于2级,即部分自动化。先进驾驶员辅助系统(ADAS)等技术可帮助驾驶员操控和停放超大型商用车。

商用车制造商也在借鉴汽车制造商的最佳实践,由于汽车制造商在该领域投入了大量资金,因此在创新方面处于领先地位。特斯拉(Tesla)和通用汽车(General Motors)等汽车制造商提供的自动驾驶功能在美国被归类为汽车工程师协会(SAE)二级,而梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)已于2022年在德国获得三级自动驾驶认证,并且是首家在美国内华达州获得三级自动驾驶认证的汽车制造商。Pony.ai已经在中国推出了具有安全驾驶监测服务的机器人出租车,而Waymo和Cruise也即将在旧金山推出同样的服务。

有了如此多的投资和创新,公路和乘用车的5级自动驾驶很可能在本十年内实现。行业观察人士认为,全自动驾驶卡车将引领未来,因为高速公路驾驶比公交车和乘用车等线路车辆所经历的不可预测的城市和郊区驾驶条件更容易掌握。此外,自动驾驶卡车的总拥有成本预计将降低45%,这足以证明在更高水平的计算、人工智能和传感器性能方面的投资是合理的,从而消除了成本这一采用障碍。

解决大规模部署自动化的技术障碍

在制造商获得全自动商用车辆的监管批准并大规模生产和部署之前,必须克服许多技术障碍。这些挑战包括:

· 统一电气化和自动化目标:商用车辆正在快速电气化。

汽车制造商希望其业务面向未来,而车队运营商则希望放弃使用化石燃料并降低能源成本。商用车电动化有多种途径,包括开发传统混合动力车、插电式混合动力车、电池电动车和氢燃料电动车。

TE重载密封连接器

TE重载密封连接器

所有这些都意味着包括高压设备在内的更多技术正在进入汽车引擎盖下,这也是元件制造商尽可能实现系统小型化的原因。一种策略是将电源和数据传输共置于使用电磁屏蔽的混合连接器中。通过这种方法,商用车制造商可以最大限度地减少空间,同时实现电流和高速数据信号的并排定位和传输。

·确保无处不在的通信:每辆自动驾驶汽车都将配备各种技术,包括传感器、连接性和人工智能。

卡车、公共汽车和应急车辆从多种设备收集数据,包括雷达/激光雷达、摄像头、天线、显示器和远程信息处理系统。这项技术最终将以每秒超过25千兆比特的速度采集大量数据。该行业将从为ADAS等车载通信管理系统提供动力发展到支持车对车(V2V)通信和车对万物(V2X)通信。实现这一愿景尚需时日。自动化和人工智能需要实时处理数据,使车辆能够对不断变化的路况和其他车辆的行动做出反应。这对商用车辆来说更具挑战性,因为商用车辆的反应速度远不及小型乘用车。因此,连接和传感器解决方案供应商需要考虑关键过程的物理特性,例如意外制动,并重新校准商用解决方案,以更快地做出反应,采取预防措施。

目前,许多商用车辆使用的CAN网络传输数据的速度较慢。因此,汽车、OEM和零部件制造商正在开发新的以太网标准,以便在恶劣环境下实现超高速通信。100 BASE-T1和1000 BASE-T1以太网协议可以使用非屏蔽双绞线传输大量数据,而CAN和CAN-FD分别只有400 kB和1 MB。与此同时,汽车以太网的速率为25 Gbps,并将很快达到100 Gbps。商用车辆通常需要1000BASE-T1bp B型,它提供更长的通道长度,以适应商用车辆中摄像头和显示器等系统之间更长的距离。下一代架构将混合使用CAN和以太网协议,并根据其支持的功能进行调整。

系统和设备通过车载网络互联,实现高速数据传输。然后通过一个或多个电子控制单元对数据进行处理,以创建车辆性能和状况以及周围环境的实时视图。以太网连接器提供线对线连接,支持多功能显示器、远程信息处理、遥测单元、信息娱乐模块和媒体接入控制器等数字服务和操作,从而帮助实现数据连接。这些连接器采用密封设计,可确保在重载使用情况下保持完美性能,并具有辅助锁定功能,可确保接触保持不变。

·在恶劣环境中工作:商用车辆必须能够承受严酷的操作和环境条件。

它们可能会连续数年昼夜不停地工作,必须经受振动和冲击,并且经常在-40℃至125℃的极端温度、灰尘和沙砾、潮湿以及存在腐蚀性液体的环境中工作。最后,牵引车和拖车可能会经常连接或断开,这对连接器解决方案的要求很高。零部件制造商正在开发各种解决方案,例如坚固耐用的连接器,这些连接器能够承受这些操作和环境条件,并可在现场进行维修,使车辆恢复正常运行。插入力小的连接器能够承受更多的磨损,例如拖车不断地连接和断开,同时仍能保持数据连接。

·获得监管部门批准部署新功能:商用车制造商和技术提供商正在受控环境中测试自动变道等新功能,以测试和了解车辆的性能,并在寻求监管部门批准之前解决问题。

他们正在向乘用车试验学习,这些试验目前正在全球范围内进行。商用车制造商希望在大规模部署自动驾驶功能之前了解技术的安全性和有效性。他们需要确保监管机构和公众对新系统的认可,而技术提供商则希望避免因未经验证的系统而发生事故的责任。根据最新标准和最佳实践开发产品的原始设备制造商和零部件制造商可以帮助商用车辆制造商满足严格的监管要求。

为未来的旅程选择正确的合作伙伴

商用车制造商已投入数亿美元用于研究新技术、开发下一代架构和测试解决方案。这些领先公司的团队希望与拥有成熟的专业知识、广泛的解决方案和全球制造专长的合作伙伴合作,帮助他们打通自动驾驶的最后一公里。

TE的重载连接器系列

TE的重载连接器系列

领先的零部件制造商能够提供自主能力所需的各种传感器、天线、连接器、电缆组件和数据连接。他们提供标准化和定制化解决方案,以满足客户需求。如果需要定制,零部件制造商可以使用3D打印和注塑模具制造定制连接器,还可以提供线束供客户测试。能够以这样的速度进行生产,使商用车制造商能够保持他们所期望的创新速度。

零部件制造商必须满足客户的以下要求:

·提高安全性: 提供在不断变化的条件下具有极高可靠性和响应能力的解决方案。

·提高生产力: 提供全套解决方案,提高商用车辆的自动化程度,使运营商能够全天候运行车辆,从而提高交付吞吐量。

·提高可持续性:提供支持车辆电气化的解决方案;减轻零部件重量;使用可持续的、可负担得起的树脂、材料和工艺。

·创造互联世界:经营多元化业务的零部件制造商可将能源、发动机、基础设施和乘用车等其他部门的见解、最佳实践和解决方案用于商用车制造商的创新解决方案。

商用车制造商及其合作伙伴已为自动驾驶汽车的发展奠定了坚实的基础。他们正在解决电气化、部件微型化、数据连接和恶劣环境下的性能等方面的挑战,这将在未来几年内加快创新步伐。

在未来十年内,商业运输将越来越多地实现自动驾驶,为制造商和运营商带来新的业务收益,同时为我们所有人创造一个更安全、更可持续的世界做出贡献。

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