车载高速连接器与我国智能汽车齐头并进

车载高速连接器与我国智能汽车齐头并进

12月1日,乘联会(中国汽车流通协会汽车市场研究分会)发布公告表示,2022年10月,我国乘用车新四化指数达80.3,继续保持上升趋势。所谓新四化指数,便是评判汽车的电动化、智能化、网联化、共享化四大指数,以反映国产汽车发展变革的实际情况。顾名思义,电动化主要集中在汽车新能源动力系统领域;智能化则主要针对汽车无人驾驶或者驾驶辅助子系统;网联化与车联网布局有关;共享化则是有关汽车的共享、移动以及出行。

 

车载高速连接器与我国智能汽车齐头并进

10月乘用车新四化指数中的三项(图源乘联协)

乘用车的新四化指数一定程度上反映了我国乘用车的发展大趋势。10月份,我国乘用车智能化指数和网联化指数保持环比上升趋势。


中国智能汽车发展现状


中国智能汽车的研发之路启程于上个世纪80年代。


时至2011年7月,工防科技大学研制的红旗系列无人驾驶汽车首次实现“长沙-武汉”全程无人驾驶实验,该车成为了我国首辆自主研制的无人驾驶汽车。不过,在此阶段,智能汽车的研发制造仅局限于科研领域。


2015年,工信部发布《中国制造2025》规划提到要统筹布局和推动智能交通工具的发展,掌握汽车智能化核心技术,提升智能控制核心技术的工程化和产业化能力。自此,企业加入智能汽车研制阵营,我国智能汽车市场化开始起步。2018年,全国陆续发放智能网联汽车开放道路测试号牌,我国智能汽车迎来发展拐点。


智能汽车的“智能”主要体现在自动驾驶与联网两大技术板块,所以市面上的汽车有自动驾驶汽车、智能网联汽车的类别。不过,无论是侧重哪一板块的技术使用,最终的发展导向都是无人驾驶。在达到无人驾驶技术等级之前,智能汽车必须经历多个发展阶段,也就是产生了所谓的驾驶自动化等级这一概念。


今年3月1日,《汽车驾驶自动化分级》落地实施,明确将汽车驾驶的自动化功能分为L0、L1、L2、L3、L4、L5六个等级,而L5等级则意味着真正实现无人驾驶(完全自动驾驶)。

 

车载高速连接器与我国智能汽车齐头并进

在今年9月举办的“2022世界智能网联汽车大会”上,工信部表示,我国具备组合驾驶辅助功能的乘用车新车渗透率提升至32.4%,并完成3500多公里的道路智能化升级改造,装配路侧网联设备达4000余台,实际道路测试里程超过1500万公里。我国智能汽车正处在良性发展期,爆发力还很足。


结合各车企的实际情况,我国汽车行业目前正处于L2级自动驾驶向L3级自动驾驶过渡的阶段,比亚迪、小鹏、吉利、长安、一汽等国产汽车品牌均已实现L2级汽车量产与商业化运用。而我国L3级自动驾驶汽车则暂处于研制实验的阶段,部分车企相关的自动驾驶技术已相对成熟。对比海外车企,日本本田于2021年发布了全球首款国家认证的L3级自动驾驶汽车Legend,但却表示L3自动驾驶技术要大规模投入使用仍要等到2025年。目前来看,L3级自动驾驶等级目前是全球智能汽车技术的分水岭。


有人这样比喻,新能源汽车的前半程是实现好电动化,而后半程则是实现好智能化。在汽车不断电动化的过程中,给连接器行业带来的是高压连接器技术的提升与产品的量价齐升;相应的,汽车在智能化的阶段中,也不断为连接器行业创造出大块的“蛋糕”——车载高速连接器市场。


高速连接器产品及其国产化率


先前已提及,汽车智能技术主要体现在自动驾驶与联网两大板块,但在汽车实际的使用中,则主要体现在“智能驾驶”、“智能网联”、“智能座舱”三大场景。而这些应用场景极大地依赖高传输速率的车载高速连接器。


针对汽车不同的应用场景,高速连接器大致也分为射频连接器与以太网连接器这两大类,其中,射频连接器主要又有Fakra、Mini-Fakra、HSD这几类。


先讲讲应用最为广泛的Fakra连接器。2000年,罗森伯格在SMB连接器(一种小型的推入锁紧式射频同轴连接器)的基础上增加塑壳结构,开发出第一代可运用于车载连接的Fakra连接器。Fakra连接器主要运用于射频信号的传送、GPS、车载互联网接入、车载收音机等。意华股份副总经理蒋兰德表示,目前传统乘用车使用的较多的高速连接器便是Fakra,且一般应用于传感器的安装连接。


不过,随着汽车电动化、智能化的发展,主流架构接口协议有所改变,Fakra数据传输速率难以满足需求,且产品体积较大,由此催生出Mini-Fakra连接器(也被称为HFM)。


Mini-Fakra主要使用于高分辨率显示器、摄像机、雷达等器件上,其传输速率最高可达20Gbps,是传统Fakra带宽的2~3倍;传输频率为0-15GHz,相较传统Fakra连接器0-4GHz的传输频率,提升幅度较大;此外,Mini-Fakra连接器的体积也缩减了许多,集成性更高。汽车发展对高速集成的连接器需求使得Mini-Fakra取代传统Fakra成为既定趋势。

车载高速连接器与我国智能汽车齐头并进

电蜂优选FAKRA连接器产品

一般与Fakra、Mini-Fakra搭配使用的便是HSD连接器——可依据低压差分信号(LVDS)传输数据、并具备高屏蔽效率的差分连接器,主要用于AVM(全景式监控影像系统)-主机端、主机端-座舱端的高速传输。比如,车载摄像头线束一头连着Mini-Fakra另一头连着Fakra,采集到的数据传输至相关系统后,借助HSD便可传输至系统主机与显示屏上。


汽车智能化对芯片的使用量增多,使得域控制器对数据传输要求更高,在此情景下,以太网连接器有望成为取代HSD连接器的新型差分连接器。不过,以太网虽然属于差分连接器,但凭借其优异的电气性能与适用性自成体系,与车载射频连接器区别开来。


整体来看,国外厂商在车载高速连接器研发上起步较早,主流的车载连接器标准多把握在罗森伯格、泰科、安费诺、JAE等国际大厂手中。


不过,由于Fakra连接器发展较久,国内Fakra连接器工艺已成熟,厂商较多。而Mini-Fakra、以太网这两大类连接器,国内标准界面相对空白。但已经有部分上市连接器企业进行相关的技术攻克——电连技术和华为合作开发以太网界面,产品已成熟导入整车厂。


短期来看,我国车载类高速连接器国产化率并不高,且国产化率主要集中在Fakra连接器上。依据车规级连接器的认证周期来看,2024年-2025年,我国车载高速连接器国产化率将有显著提升,国标体系将逐渐完善。长期来看,智能汽车市场渗透率不断加强以及自动驾驶体系的迭代发展,国产高速连接器仍有漫长的生命期与爆发力。


目前,车载高速连接器虽国产化率不高,但国产化速率正在不断提升。对于连接器厂商而言,实现全国产化,需协同连接器全产业链共同前进,提升原料使用、软件设计、生产设备全过程的国产化率。


高速连接器技术趋势与市场容量


要提升高速连接器的国产化率,技术层面的发展尤为重要。为实现汽车驾驶的安全性、耐用性、稳定性,车载类连接器必须满足耐震、耐高温、防水的基本要求。高速连接器为传感器等器件服务,除了满足车载连接器的基本要求,还需考虑如何以最小的损耗和反射帮助射频信号实现传输,所以必须关注产品的特性阻抗、插入损耗、回波损耗等问题。

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电蜂优选高速数传模式蓝牙4.2模块

意华股份的副总经理蒋兰德乐观地表示,“随着5G+网络的不断推进,万物互连的需求日益增多,高速连接器的应用场景逐渐丰富,可以说,未来整个连接器领域的各类端口相较当前的端口更加高速化。”高速化、智能化、小型化是连接器的发展趋势,而车载高速连接器便是该趋势的实际体现。


随着智能汽车自动驾驶等级的不断提升,驾驶功能的丰富将增加对传感器的使用量,势必会增加高速连接器的使用量,同时,集成更多功能、拥有更高传输速率的高速连接器价值量势必有所提升。


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