Sieben Schlagworte im Bereich Smart Cars im Jahr 2016: Fahrzeuginformationssystem, ADAS, autonomes Fahren und ESP stehen auf der Liste

Wir betrachten Autos nicht mehr nur als Transportmittel, sondern als fürsorglichen Freund. Da die Anforderungen der Verbraucher an die Funktionen und Leistung ihrer Autos immer weiter steigen, werden Autos immer intelligenter, und dieser Wandel ist auch ein Übergang von mechanischen zu elektronischen Systemen. Derzeit ist der Anteil der in Autos verwendeten elektrischen und elektronischen Komponenten an den Gesamtkosten eines Autos von 25 % auf 40 % gestiegen. In Zukunft wird dieser Anteil sicherlich noch weiter steigen. Statistiken zeigen, dass der Markt eine jährliche Wachstumsrate von 7 % aufweist. Am Beispiel des Telematiksystems im Fahrzeug wird der Markt 20 Milliarden US-Dollar erreichen.

Was ist Fahrzeugelektronik?

Die Automobilelektronik kann in sichtbare und unsichtbare Teile unterteilt werden, wobei die Bordausrüstung den sichtbaren Teil und die elektronischen Fahrzeugsteuerungen den unsichtbaren Teil darstellen. Aus Nutzungssicht kann die Automobilelektronik in Leistungssteuerungssysteme, Sicherheitssteuerungssysteme, Karosseriesteuerungssysteme, Fahrsteuerungssysteme und Informationssysteme unterteilt werden.

Leistungsregelungssystem: einschließlich Motormanagement-Steuerungssystem, Servolenkung, AT-Steuerung und ACC

Sicherheitskontrollsystem: einschließlich Airbags, ABS/ASR und SAFE-BY-WIRE

Karosseriesteuerungssystem: einschließlich Schaltersteuerung, Lichtsteuerung, Diebstahlsicherung, Türschlosssteuerung, Fenstersteuerung, Scheibenwischer und anderer elektronischer Karosseriesteuerung

Fahrkontrollsystem: einschließlich Instrumenten-, Klimaanlagen- und Fahrwerkskontrollsystem

Informationssysteme: einschließlich Unterhaltung, Mobilkommunikation, GPS-Navigation und Informationsverarbeitungssysteme

Wie wir alle wissen, besteht ein Auto aus vier Teilen, nämlich Karosserie, Fahrgestell, Motor und Elektronik, und die Fahrzeugelektronik ist im Wesentlichen in Karosserie, Fahrgestell und Motor enthalten. Vom Komfort und der Sicherheit bis hin zur Unterhaltung im Auto ist Fahrzeugelektronik erforderlich, um jeden Aspekt zu regeln. Bei Autos unterschiedlicher Klassen und mit unterschiedlicher technologischer Ausstattung ist der Anteil der Fahrzeugelektronik an den Gesamtfahrzeugkosten wie folgt.

Im Allgemeinen integriert die Automobilelektronik elektronische Technologie, Automobiltechnologie, Informationstechnologie, Computertechnologie und Netzwerktechnologie auf drei Ebenen: Basistechnologieebene, Ebene des elektronischen Steuerungssystems und Ebene der Interaktion zwischen Mensch und Fahrzeugumgebung. Sie hat drei Entwicklungsphasen durchlaufen: Steuerung diskreter elektronischer Komponenten, Steuerung unabhängiger Komponenten und intelligente, vernetzte integrierte Steuerungsanwendung.

Im Zuge der weltweiten Übernahmewelle im Halbleitersektor sind Automobilelektronikunternehmen zu den begehrtesten Übernahmezielen geworden. Im Jahr 2016 kam es zu zahlreichen Akquisitionen im Bereich der Automobilelektronik. NavInfo hat Jefa Technology für 3,875 Milliarden RMB übernommen, um die Schlüsselstelle des autonomen Fahrens zu besetzen. Qualcomm erwarb das niederländische Unternehmen NXP Semiconductors für mehr als 30 Milliarden US-Dollar, was die größte Akquisition darstellte. Auch Samsungs Übernahme von Harman zielte auf die Automobilelektronik ab. Obwohl die Übernahme von Mentor durch Siemens verwirrend war, wird analysiert, dass auch diese einen weitreichenden Zusammenhang mit der Automobilelektronik hat.

Angesichts der rasanten Entwicklung der Automobilelektronikbranche stellt sich heute die Frage, was die Schlüsselwörter in der Automobilelektroniktechnologie sind.

Stichwort 1: Autonomes Fahren

Das autonome Fahren erfasst die globale Automobilindustrie mit großer Dynamik. Traditionelle Automobilhersteller, Autoteileunternehmen, IT-Kommunikationsunternehmen und andere Kräfte sind alle in das Feld des autonomen Fahrens eingestiegen und haben sich an der Forschung, Entwicklung und Herstellung beteiligt. Autonomes Fahren wird Probleme der Stadtentwicklung wie Staus und Parkplatznot lösen. Die Technologie des unbemannten Fahrens kann auch in der Logistik, im gemeinsamen Reisen und anderen Bereichen eingesetzt werden und bietet äußerst hohe soziale und wirtschaftliche Vorteile.

Autonomes Fahren ist nicht mehr länger nur ein Wettbewerb zwischen Unternehmen, sondern hat mittlerweile die Ebene einer nationalen Strategie erreicht. Der „nationale Wettbewerb“ um die Führung in der Branche des autonomen Fahrens ist in vollem Gange. Ja, dies ist ein Kampf um die nationale Wettbewerbsfähigkeit. Von der Sensorversorgung über die Integration der Softwaretechnologie bis hin zur Hardwareentwicklung entwickelt sich das autonome Fahren zum nächsten großen Kuchen, den es in der Wertschöpfungskette der Automobilindustrie zu ergattern gilt.

Das US-Verkehrsministerium hat den ersten Regulierungsentwurf für autonome Fahrzeuge veröffentlicht, der von einem souveränen Staat auf der Welt herausgegeben wurde. Das strategische Ziel der japanischen Regierung besteht darin, bei den Olympischen Spielen 2020 in Tokio vollständig autonomes Fahren auf Level L4 zu erreichen. Die japanische Regierung hofft, ihre führende Position in der Branche in Asien wiederzuerlangen, indem sie die strategische Chance des „autonomen Fahrens“ nutzt. Die chinesische Regierung hat in Shanghai einen Fahrplan für autonome Fahrtechnologie veröffentlicht. Demnach soll der Anteil autonom fahrender Neuwagen bis 2025 15 % erreichen. Das Bundesverkehrsministerium, der Freistaat Bayern und Audi haben gemeinsam den Plan zum autonomen Fahren auf den Weg gebracht.

Seit dem Unfall mit dem selbstfahrenden Auto Tesla steht das autonome Fahren im Mittelpunkt der öffentlichen Aufmerksamkeit. Kann autonomes Fahren das menschliche Fahren wirklich ersetzen? Ich glaube, dass dies unvermeidlich ist, aber es wird einige Zeit dauern, bis die Technologie ausgereift ist. Mittlerweile fördern alle Unternehmen, die selbstfahrende Fahrzeuge entwickeln, aktiv die Forschung und Entwicklung von KI-Systemen. Ja, KI wird es Autos ermöglichen, zu lernen, zu denken und zu urteilen.

Das Jahr 2020 wird von vielen Branchenkennern als Wendepunkt in der Entwicklung des autonomen Fahrens angesehen. Im Jahr 2020 wird die Technologie für autonomes Fahren ausgereifter und umfassender sein und es werden einige hochautonome Fahrzeuge auf den Markt kommen. Morgan Stanley prognostiziert, dass die Branche des autonomen Fahrens bis 2030 ein Volumen von 6 Billionen US-Dollar erreichen wird.

Stichwort 2: Lithiumbatterie

Die rasante Entwicklung von Fahrzeugen mit neuer Antriebstechnologie hat die Marktnachfrage nach Antriebsbatterien erhöht. Grundsätzlich unterscheidet man bei Akkumulatoren zwei Typen: Akkumulatoren (hauptsächlich Lithium-Ionen-Akkus) und Brennstoffzellen. Aufgrund der hohen Forschungs- und Entwicklungskosten sowie der Wartungskosten von Brennstoffzellen (die Wartungskosten von Brennstoffzellen sind etwa drei- bis viermal so hoch wie die von Speicherbatterien) sind sie zum jetzigen Zeitpunkt für die Entwicklung von Elektrofahrzeugen jedoch nicht sehr geeignet. Angesichts des bevorstehenden „Booms“ bei Fahrzeugen mit alternativer Antriebsenergie scheinen Lithiumbatterien zu einer Wunderwaffe für den Erfolg geworden zu sein.

Derzeit stehen Lithiumbatterieunternehmen vor dem Dilemma unzureichender Rohstoffe und schnell steigender Kosten. Lithiumbatterien in Elektrofahrzeugen weisen schwerwiegende Probleme auf, wie z. B. langsames Laden, geringe Reichweite und kurze Lebensdauer.

Die durchschnittliche Lebensdauer von Lithiumbatterien in gewöhnlichen elektronischen Produkten beträgt 8 Jahre, in Elektrofahrzeugen hingegen nur 3–5 Jahre. Wenn die Batteriekapazität eines Elektrofahrzeugs auf unter 80 % sinkt, verringert sich die Reichweite des Elektrofahrzeugs erheblich. Sinkt die Batteriekapazität auf unter 70 %, muss die Batterie ausgetauscht werden. Allerdings macht die Batterie etwa 40 % der Gesamtkosten des Fahrzeugs aus und der Austausch der Batterie stellt eine enorme Ausgabe dar. Warum sind Lithiumbatterien in Elektrofahrzeugen so zerbrechlich? Die Auswirkungen der Arbeitsumgebung und das Laden und Entladen im großen Maßstab führen zu dem Problem der kurzen Lebensdauer, das ein unveränderliches Problem darstellt.

Dank der starken Marktnachfrage hat sich die Lithiumbatterieindustrie meines Landes zu einer der weltweit führenden entwickelt und zunächst vier große Industrieregionen gebildet: das Perlflussdelta, das Jangtse-Delta, die Region Peking-Tianjin-Hebei und die Zentralebene. Qinghai verfügt über 80 Prozent der Lithiumreserven des Landes und versucht, eine weitere Lithiumindustriebasis mit landesweitem Einfluss aufzubauen. Dabei verlässt man sich auf seine reichen Lithiumressourcen, um einen Anteil am Lithiumbatteriemarkt zu gewinnen.

Obwohl wir zum ersten Lager gehören, besteht hinsichtlich des technologischen Niveaus immer noch eine Lücke zwischen unserem Land und den Top-Unternehmen in Südkorea und Japan. Beispielsweise besteht immer noch eine große Lücke bei der Produktkonsistenz.

Für die Lithiumbatterieindustrie sind die Verbesserung des Batterierecyclings und die Verringerung der Umweltverschmutzung wichtige Faktoren zur Gewährleistung einer nachhaltigen Entwicklung der Branche. Allerdings sind die Kosten für das Recycling gebrauchter Akkumulatoren hoch und die Recyclingquote der Unternehmen ist nicht hoch. Dies ist der Schwachpunkt der Lithiumbatterieindustrie meines Landes und eine der größten Lücken im Vergleich zu den Industrieländern.

Stichwort 3: Fahrzeuginformationssystem

Das Infotainmentsystem im Fahrzeug ist ein intelligentes System mit vielfältigen Interaktionsmöglichkeiten und leistungsstarken Grafikfunktionen. In den letzten Jahren haben die ursprünglich geschlossenen und konservativen Bordsysteme eine neue Welle des Wettbewerbs ausgelöst, und die Marktstruktur und die Produktformen werden sich zwangsläufig grundlegend verändern. Unter den Bedingungen der Erfüllung der Anforderungen an Komfort, Unterhaltung und Information entwickelt sich das Infotainmentsystem im Fahrzeug schrittweise in Richtung Leistungsintegration und erhöhter Anteil. Die bisherige Einzelleistung wurde schrittweise zu einem Gerät zur multimedialen Informationsinteraktion erweitert, das Bildunterhaltung, Autonavigation, drahtlose Kommunikation usw. integriert.

Als wichtiger Knotenpunkt in den elektrischen und Netzwerksystemen des Fahrzeugs spielt das Infotainmentsystem im Fahrzeug eine wichtige Rolle bei der Anzeige und Rückmeldung des Fahrzeugstatus und der Fahrzeuginformationen. Die Frage, wie man durch ein einzigartiges Design der Fahrzeugsysteme im Luxusautomarkt Fuß fassen kann, beschäftigt die großen Hersteller. Die Übernahme von Harman durch Samsung ist offensichtlich der erste Schritt.

Die Funktionen des Infotainmentsystems umfassen die Integration mehrerer Technologien wie Mensch-Computer-Interaktion, Audio-/Videosignale, drahtlose Signale, festverdrahtete Signale und Bussignale.

Stichwort 4: Fahrerassistenzsystem (ADAS)

Die anerkannten Wege für die Entwicklung der Smart-Car-Technologie und -Industrie sind erweiterte Fahrerassistenzsysteme (ADAS), teilweise autonomes Fahren, hochautonomes Fahren, vollständig unbemanntes Fahren und Smart-Car-Stufen.

Das Advanced Driver Assistance System (ADAS) nutzt eine Vielzahl im Auto installierter Sensoren, um während der Fahrt jederzeit die Umgebung zu erfassen, Daten zu sammeln, statische und dynamische Objekte zu identifizieren, zu erkennen und zu verfolgen und die Navigationskartendaten zu kombinieren, um systematische Berechnungen und Analysen durchzuführen, sodass der Fahrer mögliche Gefahren im Voraus erkennen kann, was den Komfort und die Sicherheit beim Autofahren effektiv erhöht.

ADAS dient nicht der Steuerung des Fahrzeugs, sondern soll den Fahrer vor möglichen Gefahren warnen und die Fahrsicherheit verbessern. Diese aktiven Sicherheitstechnologien werden durch fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme erreicht, die Radar-, Kamera- und Lidar-Sensoren verwenden. Beispielsweise verwendet das Spurhaltewarnsystem CMOS-Kamerasensoren, das Nachtsichtsystem Infrarotsensoren, das adaptive Geschwindigkeitsregelungssystem (ACC) verwendet normalerweise Radartechnologie und das Einparkhilfesystem nutzt Ultraschalltechnologie. Eine typische ADAS-Anwendung integriert viele Technologien, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Für die Zukunft zeichnen sich bei ADAS zwei Entwicklungstrends ab :

Vom Frühwarnsystem zum Interventionssystem

Die Hauptfunktion von ADAS besteht derzeit darin, den Fahrer in kritischen Situationen zu erinnern. In Zukunft wird es sich jedoch zu einem Interventionssystem entwickeln, das das Auto unter eingeschränkten Umständen steuern kann. So wird sich beispielsweise das Kamerasystem vom Spurhalteassistenten zum Spurhaltesystem weiterentwickeln.

Kombination aktiver und passiver Sicherheitssysteme

Bei einer Kollision sind das passive Sicherheitssystem und das aktive Sicherheits-ADAS voneinander unabhängig, in Zukunft werden die beiden jedoch über bessere Korrelations- und Integrationspunkte verfügen, beispielsweise durch die Vorbereitung von Airbags, wenn Lidar-, Radar- oder Videosensoren an Bord eine unvermeidbare Kollision erkennen.

Derzeit liegen die Herausforderungen für ADAS hauptsächlich in vier Bereichen: Prozessoren, Sensoren, Softwarealgorithmen und Karten.

ADAS-Systeme erfordern ECUs und MCUs mit Multi-Core-Architekturen, höheren Frequenzen und Prozessoren mit geringerem Stromverbrauch. ADAS-Systeme müssen einige Geräte verwenden, um Echtzeitinformationen über die Umgebung zu erhalten. Radar und Lidar sind relativ gute Erkennungssensoren, aber beide sind teuer. Die auf ECUs und MCUs laufenden Algorithmen müssen in Echtzeit von Sensoren erfasste Umgebungsinformationen verwenden, um zu entscheiden, wie sich das Auto bewegen soll. An Orten, an denen GPS versagt, können genaue Kartensysteme helfen, Unfälle zu vermeiden.

Hersteller wie Intel, NVIDIA, Panasonic, Qualcomm, Samsung und Sony setzen aktiv ADAS-bezogene Sensoren, ECUs, MCUs, Betriebssysteme, Chipsysteme usw. ein. Was den Anstieg von ADAS im Zeitraum 2015–2020 betrifft, gehen Branchenkenner allgemein von einer Wachstumsrate von mindestens 10 % aus.

Stichwort 6: Elektronisches Karosserie-Stabilitätssystem

Das elektronische Karosserie-Stabilitätssystem, das bei Bosch ESP, bei BMW DSC und bei General Motors ESC heißt, dient dazu, die Stabilität des Fahrzeugs während der Fahrt zu verbessern bzw. das Risiko eines Kontrollverlusts zu verringern. Das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP) stellt nach dem Antiblockiersystem (ABS) und der Traktionskontrolle (TCS) einen Meilenstein in der aktiven Sicherheitskontrolltechnologie von Fahrzeugen dar.

Das Karosseriestabilitätssystem „erfasst“ den Zustand des Fahrzeugs über zahlreiche Sensoren am Fahrzeug. Normalerweise gibt es vier Raddrehzahlsensoren, die die Drehzahl jedes Rades überwachen, einen Lenkradwinkelsensor, der die Lenksituation des Fahrers erkennt, und einen Karosseriewinkelsensor, der die Auslenkung der Karosserie überwacht. Zusätzlich zu den Sensoren werden auch Computer benötigt, die den Zustand des Fahrzeugs jederzeit überwachen und den Sensoren die richtigen Anweisungen geben.

Theoretisch kann das elektronische Karosseriestabilisierungssystem in jeder Situation eine gute Rolle spielen, ESP ist jedoch nur eine Zusatzfunktion, die von der Reaktionsgeschwindigkeit des Systems und den Grenzen der Reifen abhängt. Bei zu hoher Geschwindigkeit oder wenn das Auto ernsthaft außer Kontrolle gerät, kann das Karosseriestabilisierungssystem die Situation nicht mehr retten. Allerdings ist die Technologie zunehmend ausgereifter und ihre Funktion und Wirkung sind auch auf vereisten und verschneiten Straßen hervorragend. Aus diesem Grund ist dieses System in vielen Ländern und Regionen mittlerweile zur obligatorischen Standardausstattung für Autos geworden.

Stichwort 7: Internet der Fahrzeuge

Das Internet der Fahrzeuge ist kein neues Thema. Seit 2010 scheint es, dass jedes Produkt oder Unternehmen im Zusammenhang mit Automobilen und Kommunikation als „Internet der Fahrzeuge“ bezeichnet werden kann. Was genau ist das Internet der Fahrzeuge und wie sollte es definiert werden?

Die ersten Anwendungen des Internets der Fahrzeuge entstanden in den Bereichen elektronische Sensorgeräte, Bordunterhaltungssysteme, Fahrzeugmanagement, Verkehrsmanagement und anderen Anwendungsformen. Heute ist es ein allgemeiner Begriff für Geschäftsmodelle, die moderne Kommunikationstechnologie nutzen und relevante Betriebs- und Fahrdaten von Autos kombinieren. Er umfasst alle Geschäftsmodelle im Zusammenhang mit dem Kauf, Fahren, der Nutzung, Wartung, Reparatur, sozialen Interaktionen und Transaktionen von Autos. Das ultimative Ziel besteht darin, das Fahrerlebnis zu verbessern, die Effizienz der Fahrzeugnutzung zu steigern und die Fahrzeugnutzungskosten zu senken. Die historische Interpretation des Internets der Fahrzeuge ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Einfach ausgedrückt: Karten bilden die Grundlage des Internets der Fahrzeuge, Bordsysteme und intelligente Hardware sind die Brücken, die das Auto mit dem Internet verbinden, Cloud-Dienste sind die Garantie für alle Funktionen, Inhalts- und Automobilhersteller sind die Träger der Funktionsimplementierung und Fahrer sind die letztendlichen Nutznießer und Feedback-Empfänger des Internets der Fahrzeuge.

Heute verleiht die Verbesserung der Kommunikationstechnologie dem Internet der Fahrzeuge eine echte Bedeutung, und die Entwicklung des Kfz-Ersatzteilmarkts und die Verbreitung von Fahrzeugen mit alternativer Antriebstechnologie werden die Entwicklung der Branche des Internets der Fahrzeuge vorantreiben.

Einige Analysten sind der Ansicht, dass das zukünftige Internet der Fahrzeuge die folgenden Entwicklungstrends aufweisen wird: Einerseits wird die Art der Interaktion mit Fahrzeugterminals über Spracheingabe weiterhin der Trend bei der Entwicklung von Fahrzeugterminals sein; Andererseits wird die Navigationstechnologie intuitiver und benutzerfreundlicher und die traditionelle statische Navigation wird nach und nach durch dynamische Navigation ersetzt. 3D-Navigation, Realszenen-Navigation und Online-Methoden werden die zukünftigen Entwicklungsrichtungen sein.

Das Internet der Fahrzeuge ist Teil des Internets der Dinge , in dem alles miteinander verbunden ist. Traditionelle Halbleiterunternehmen wie NXP, Infineon, Renesas, STMicroelectronics und Texas Instruments haben sich hier niedergelassen. Neue Technologieunternehmen wie Google, Baidu, Didi und Uber versuchen ebenfalls, ihre Stärken bei Softwaresystemen wie künstlicher Intelligenz und Algorithmen zu nutzen, um in diesen Markt einzusteigen und Gesamtlösungen auf den Markt zu bringen, die Software- und Hardwaresysteme integrieren. Der Kuchen der Zukunft wird riesig sein und die einzige Frage, die noch offen ist, ist, wie man ihn isst.

Autos spielen in unserem Leben eine immer wichtigere Rolle und die Autos der Zukunft werden sich zwangsläufig in eine intelligentere und vielfältigere Richtung entwickeln. Unabhängig von Teslas Ambitionen oder Apples externer Automobilproduktion kann mit Sicherheit vorhergesagt werden, dass der Produktionswert der Automobilelektronik weiter steigen wird. Obwohl die Kerntechnologien und Märkte für globale Automobilelektronikprodukte derzeit in Europa, den USA, Japan und anderen Ländern konzentriert sind, werden China, Indien, Südamerika und andere Länder mit der Verlagerung der Automobilindustrie in Schwellenländer und -regionen zu aufstrebenden Märkten für Automobilelektronik und entwickeln sich rasant.

Quelle: Peninsula Coffee