博世进入转型深水区

  • 2020/10/23
  • 车云网

博世已经走在了通往未来的道路上,至少能保证在未来数年间仍是汽车行业的重要玩家。

10月19日,第五届「博世技术创新日」又回到了第一届的举办地——江苏连云港的博世东海测试基地。经过六年五届的发展,博世布局未来的技术已取得阶段性的成果。如今博世的驾驶辅助技术几乎成为主机厂绕不过去的必选项。重回当初提出技术创新体验日理念开始的地方,博世也在向外界传达着一个重要信息:向着转型的深入区继续行进。

对于博世而言,进入转型深水区后首先要考虑的是如何定义产业链重构后的角色。博世中国执行副总裁徐大全表示:“未来供应商这个产业链将会变得更加扁平化,谁在顶端,下面的供应链什么状况,将会发生非常非常大的变化,这就是电气化、自动化、互联化等新技术所带来的对整个产业的革命。”

博世基于对未来发展趋势的判断,已经率先布局了前沿技术并实现了大规模地上车。过去十年,博世与本土主机厂在自适应巡航、自动紧急制动、车道保持、自动泊车辅助、交通拥堵辅助、高速公路辅助等诸多驾驶员辅助功能上开展大量本土应用合作。今年,博世全球首个带自动变道的高速公路辅助增强功能以及依靠智能钥匙或手机实现的遥控泊车技术已经在中国市场实现量产。2021年,由中国本土主导、全球合作开发的全新高速公路辅助功能以及全球首个ADAS商用车项目(车道保持功能)也将在中国投入量产。

而由软件驱动的数字化转型浪潮正在袭来,软件定义的这一说法已经快成汽车行业的口头禅了。事实上,博世在软件领域早有布局。其在车载软件领域积累了40年的研发经验,每年的支出达到30亿欧元。博世在全球约有40万名员工,其中研发工程师超过7万名,这其中有约3万名是软件工程师。为了更好地应对软件对汽车电子的冲击,博世将把动力总成控制域、车身控制域、智能座舱域、自动驾驶域这四个单独的事业部合为一个全新的智能驾驶与控制事业部。

新事业部将于2021年初正式成立,将分布在20多个国家和地区的40多个业务所在地,拥有大约1.7万名员工。据悉,新事业部将统一为现有客户和新客户提供电子系统和必备软件,专注于开发面向未来的汽车电子电气架构,统筹车辆计算机、控制单元和传感器。

在中国,博世中国创新与软件研发中心今年已经开始团队工作,其全新大楼不久就将在无锡建成启用,将进一步整合并加强中国本土的软件开发能力。此外,博世也在上海建立了其全球第7个人工智能中心,推动本土人工智能前沿技术的研发。
基于此前的技术积累,在创日新的当天,博世也展出了面向未来的智能电动车解决方案。

一:碳化硅会成为电动车的「芯」动力

博世是一家零部件公司的同时,也是一家半导体公司。只是,博世做的是半导体背后的产品,比如在北京车展首次展出,同时也是全球首次展出的碳化硅半导体。在第五届创新日,博士对这款将要上车的产品进行了一次详细的解读。
首先从宏观大背景上来看,博世在半导体领域有丰厚的技术积累和成功的商业应用。博世从1970年就开始涉足半导体领域,产品类别从从最开始的ASICS逐步演进到到现在的碳化硅功率半导体;产线从最开始的6英寸晶圆片发展到现在的12英寸晶圆片。

目前,博世在半导体领域主要有三大类产品,一是MEMS,这也是目前博世出货量最多的一款产品,包括惯性、角速度、压力传感器,可以用在消费领域和汽车领域;二是集成电路,也就是我们说的IC(integrated circuit)或者是ASICS,是专用系统芯片和传感器,用在特定的汽车应用中。目前为止,这部分的产品主要还是对内使用;三是功率半导体,它包括传统硅基的IGBT和碳化硅功率半导体,前者主要打包成系统产品对外出售,后者则是计划会直接对外销售。

去年,全球的半导体市场总的销售额大概是4100亿美金。博世的客户主要集中在消费者领域和汽车领域。其中,博世是世界第二大的MEMS传感器生产商,这其中惯性传感器和压力传感器的生产,博世排名世界第一位。汽车应用的半导体,博世的出货量排在世界第六位。
博世想要强化其在汽车半导体领域中的地位,那么布局碳化硅功率半导体就成必然。因为这是电动车的技术趋势。电动车需要更长的续航、更大的电池电压和更快的充电速度,现在的IGBT无法满足,只有碳化硅可以满足以上需求。

博世于2019年10月正式宣布开展碳化硅的相关业务,并在德国罗伊特林根建有一条车规级生产线。预计裸芯片会在2021年的年底上市,分立器件MOSFET大概会在2022年初上市。这两种产品都将基于对客户的需求进行匹配。

在今后几年,碳化硅功率半导体将会密集上车,应用于电动汽车当中的逆变器、车载充电器、DC/DC直流转换,以及充电桩等产品当中。
碳化硅和硅芯片相比,能源损耗大概可以降低50%,芯片最高的结温允许可以达到200度,分立器件可以做到175度,相比硅基的IGBT大概只在125度左右,优势还是比较明显。从材料上来说,碳化硅拥有更高的带宽、更高的频率,高温高电压以及低能耗,这也是碳化硅代替IGBT的主要驱动力其。
碳化硅的出现,意味着汽车制造商可以减少动力总成部件昂贵的冷却费用和周边被动元器件数量,也就意味着系统可以变得更加简单,从而帮助降低整体成本。

博世计划提供裸芯片和MOSFET这两款产品。每种产品都可以提供两种电压形式,一种是1200伏,主要针对高性能逆变器和充电器;一种是750伏的,是标准性能逆变器和充电器。

基于以上,博世的碳化硅产品有三大优势。其一,从稳定性来说,栅极氧化可靠性比较好,高雪崩稳定性;其二,导通电阻比较低,实现快速的开关频率;其三,有符合车规级的碳化硅产线。值得一提的是,有博世独有的双通道沟槽技术的保障,其碳化硅产品可以保证在有较小的RDS(ON)同时,可以将这个间距做得更小,让系统实现小型化、轻量化。
博世全球董事会成员Harald Kroeger曾经说过,「碳化硅半导体将改变整个电动交通」。博世正在为此奋力奔跑。

二:为什么要做智能座舱域控制器?

博世在2016年曾经提出汽车的电子电气架构将从分布式阶段-域内融合阶段-跨域融合阶段-中央计算阶段的演进路线。现在,博世正在做的是第二阶段中的域内融合技术,也就是XX域控制器。比如,博世与客户合作的智能座舱域控制器也将在不久后面世。

汽车为什么需要智能座舱域控制器?
现在主流说法的智能座舱,其实就是座舱内饰和座舱电子的组成。未来的座舱内饰,不再是传统座舱内部的覆盖件,而是在覆盖件上加了更多功能,比如内置更多的传感器感知驾驶员或者是乘客的温度或者重量,以及增加一些可以增强安全、舒适性的相关功能。

这就对智能座舱的硬件和软件能力都提出了要求。一是客户对手机使用的惯性,要求汽车功能也具有手机的特性;二是车身电子架构越来越简单,一个简单的硬件再加一个复杂的功能软件,决定了汽车座舱向着域控制器的方向发展。

从硬件平台设计化方面来看,博世在高通芯片上使用Hypervisor(虚拟机管理器)开发,在上面运行两套操作系统,一套是QNX系统,一套是安卓系统。为什么要两套操作系统,因为仪表是汽车高安全性的部件,所以使用QNX系统;但对娱乐系统,安全等级比较低,就选择安卓系统。这样设计的好处在于,软件的更新和使用起来更方便,也是学习消费电子里面生态如何接入、怎样使用的方向。

从实现功能的方面来看,博世的这套座舱域控制器解决方案可以集成多个功能,比如面部识别,驾驶员监控,仪表、中控、副驾驶多屏幕(联动显示),360°环视。将这些功能叠加在一起,靠的是一颗高通8155芯片。

总体来看,座舱域控制器带来的好处是:降低整车成本(BOM)、减少布线、减轻重量、降低软件开发难度、降低整车集成验证周期,以及实现更频繁的空中软件更新能力。博世可以通过高通6155、8155和8195,提供整套平台方案供客户选择。客户可以针对低配、中配和高配车,以及成本优化和功能最终的平衡,选择最合适的产品组合。

三:One More Thing

博世在今年除了加码对智能化的投入外,针对商用车的驾驶辅助系统也是博世在今后重点发力的方向。在今年的创新日上,博世首次发布了应用于商用车自动驾驶的雷达和摄影头。

其中,用于商用车的博世第五代毫米波雷达使用紧凑型设计,重量更轻、能耗更低。全新的线性调频序列技术支持准确、迅速且可靠的物体与行人探测,有效支持复杂交通状况下的驾驶辅助功能,如自动紧急制动、盲区监测、驶离提示系统等,满足法规对于重型商用车的要求。

用于商用车的博世第二代多功能摄像头带有集成控制单元,采用可扩展的硬件设计,水平视场角达 50 度,分辨率达 120万像素。智能且强大的图像处理算法,能够有效识别车辆、行人、骑自行车人、道路标识以及对向车灯等目标。支持基本的重型商用车驾驶辅助功能,如智能大灯控制、道路标识识别、车道偏离警告、车道保持辅助、前碰撞预警等,满足法规要求。
此外,用于商用车的博世第三代多功能摄像头带有集成控制单元,采用可靠的硬件设计,水平视场角达100度,分辨率高达 260万像素。除了具备支持识别车辆、行人、骑自行车人、道路标识、对向车灯等目标的经典算法外,该摄像头还将博世自主开发的深度神经网络与深度信息还

原等人工智能算法集成到其片上系统。结合经典算法与人工智能的多路径算法,支持全面理解各种场景,满足法规对于重型商用车的要求。

在现场,记者在一辆沃尔沃FH牵引卡车上体验了一把搭载博世商用车驾驶辅助系统的功能。该车型搭载了博世首次发布的应用于商用车的雷达和摄像头产品,其中第五代前向雷达有效支持重型商用车的自动紧急制动功能;第五代角雷达有效支持重型商用车的盲区监测、驶离提示系统等功能;第二代多功能摄像头有效支持用于重型商用车的智能大灯控制、道路标识识别、车道偏离警告、车道保持辅助以及前碰撞预警等功能。
另外,电动车已经被认为是汽车行业的未来趋势,且不可逆。基于这个趋势,博世认为现阶段的电动车性能通过博世的技术可以进一步得到提升。因此,传动比的优化变得至关重要。传动比选择较为自由且范围较大的压力钢带式CVT 变速器,将是电动汽车动力总成发展中潜力巨大的一个

方向。CVT4EV在电动汽车上的应用将极大提升电动汽车的整体性能。

据悉,钢带式CVT4EV速比灵活性较高,在相同的动力性能指标下,可以帮助电机实现小型化(降低峰值扭矩)、降低转速需求,使得电机成本和体积得以降低;或者,由于 CVT4EV 速比选择的灵活性,同一套电驱+CVT4EV 系统(仅改变齿轮速比)就能实现不同车型平台的匹配。
博世表示,相较于传统 CVT,钢带式 CVT4EV 舍去了液力变矩器、行星齿轮、离合器等部件,使得结构更加紧凑、简单,降低内部损耗可达 50%以上。
据悉,目前该技术处于A样开发阶段。CVT4EV致力于提升纯电动汽车的动力性能以及能
耗经济性,是未来纯电驱动技术的可靠选择。

车云小结:

博世在过去十多年一直在致力于朝着电气化、自动化、互联化的方向转型。今年随着智能电动车的崛起,博世开始加码智能化的研发投入,并因地制宜地在中国成立软件中心,应对在中国兴起的智能化浪潮,做好本地化工作。
汽车产业朝着新四化的方向转型是必然的且不可逆的这一共识才刚刚被行业所认同,而博世却已经深耕转型十余年。在汽车零部件供应链体系逐渐向扁平化发展的当下,博世已经走在了通往未来的道路上,至少能保证在未来数年间仍是汽车行业的重要玩家。


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