การเปลี่ยนแปลงของอุตสาหกรรมยานยนต์ไปสู่ยานยนต์ที่กําหนดโดยซอฟต์แวร์ (SDV) และการใช้พลังงานไฟฟ้ากําลังบังคับให้ต้องคิดใหม่พื้นฐานเกี่ยวกับกระบวนการพัฒนา ในระหว่างการบรรยายสรุปทางเทคนิคเมื่อเร็ว ๆ นี้ วิศวกรสามคนจาก TE Connectivity ได้สรุปว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ส่งผลกระทบต่อทุกอย่างอย่างไรตั้งแต่กระบวนการ Stage-Gate อายุ 30 ปีไปจนถึงข้อกําหนดเวลาแฝงของเซ็นเซอร์ และการใช้สถาปัตยกรรมแบบโซนทั้งในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลและอุปกรณ์อุตสาหกรรม

จาก Stage Gate สู่รอบ 18 เดือน

การพัฒนายานยนต์แบบดั้งเดิมอาศัยกระบวนการ Stage-Gate ที่มีโครงสร้างซึ่งออกแบบมาเพื่อรับประกันคุณภาพในครั้งแรก แต่ผู้เข้าสู่ตลาดรายใหม่กําลังท้าทายแนวทางนี้ด้วยการพัฒนาที่คล่องตัวในรูปแบบซอฟต์แวร์และไทม์ไลน์ที่บีบอัดอย่างมาก ขณะนี้ผู้ผลิตจีนตั้งเป้าวงจรการพัฒนาแพลตฟอร์ม 18 เดือนเมื่อเทียบกับสามถึงสี่ปีแบบดั้งเดิม Ruediger Ostermann รองประธานและ CTO ของหน่วยธุรกิจยานยนต์ของ TE กล่าว

"พวกเขากําลังพัฒนารถยนต์ในลักษณะเดียวกับที่ซอฟต์แวร์ได้รับการพัฒนา — การเปลี่ยนแปลงในนาทีสุดท้ายที่คล่องตัวเป็นพิเศษ ส่งมอบชิ้นส่วนใหม่ในวันพรุ่งนี้" Ostermann อธิบาย สิ่งนี้สร้างความตึงเครียดระหว่างแรงกดดันด้านความเร็วในการออกสู่ตลาดและแนวทางปฏิบัติในการประกันคุณภาพที่กําหนดไว้ รวมถึง FMEA และแผนการควบคุม

ความท้าทายขยายออกไปนอกเหนือจากการปรับกระบวนการ ซัพพลายเออร์ส่วนประกอบต้องสร้างแพลตฟอร์มการออกแบบและสายการผลิตของตนเพื่อการแปลงอย่างรวดเร็วและการปรับใช้ผลิตภัณฑ์ที่เร็วขึ้น สิ่งนี้ต้องมองข้ามยานยนต์ไปยังหน่วยธุรกิจอื่นๆ ที่มีประสบการณ์กับวงจรการพัฒนาแบบไดนามิกมากขึ้น

สถาปัตยกรรมโซน: นอกเหนือจากยานยนต์

การเปลี่ยนไปใช้สถาปัตยกรรมแบบโซนเป็นตัวขับเคลื่อนสําคัญของยานพาหนะที่กําหนดโดยซอฟต์แวร์ ซึ่งปรับเปลี่ยนข้อกําหนดในภาคการขนส่งต่างๆ แทนที่จะใช้ชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์แบบกระจาย (ECU) ที่เชื่อมต่อด้วยชุดสายไฟที่ซับซ้อนสถาปัตยกรรมแบบโซนจะรวมการประมวลผลเข้ากับตัวควบคุมระดับภูมิภาคซึ่งเปลี่ยนแปลงทั้งการจ่ายไฟฟ้าและการจัดการข้อมูลโดยพื้นฐาน

Lisa Miller รองประธานและ CTO ของแผนกการขนส่งอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ของ TE ตั้งข้อสังเกตว่าประโยชน์ของสถาปัตยกรรมโซนขยายไปถึงอุปกรณ์ก่อสร้าง อย่างไรก็ตาม สถาปัตยกรรมโซนที่แท้จริงจําเป็นต้องมีการปรับแพลตฟอร์มใหม่จากพื้นดิน "การติดตั้งเพิ่มเติมจะไม่คุ้มค่า ยกเว้นการเดินสายใหม่ที่ตรงเป้าหมายจริงๆ" มิลเลอร์กล่าว ยานพาหนะรุ่นเก่าขาดโครงสร้างพื้นฐานหลักสําหรับฟังก์ชัน STV เต็มรูปแบบ ทําให้การติดตั้งเพิ่มเติมส่วนใหญ่เป็นบางส่วนอย่างดีที่สุด

การเปลี่ยนแปลงทางสถาปัตยกรรมส่งผลกระทบต่อส่วนประกอบต่างๆ อย่างไม่สม่ําเสมอ ในขณะที่ตัวเชื่อมต่อปรับให้เข้ากับข้อกําหนดการกําหนดเส้นทางและการรวมใหม่ แต่ผู้ผลิตชุดสายไฟต้องเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงพื้นฐานมากขึ้นในรูปแบบธุรกิจของตน การก้าวไปสู่ระบบอัตโนมัติที่สูงขึ้นในการผลิตสายรัดและการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดที่ง่ายขึ้นระหว่างตัวควบคุมแบบโซนแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างที่สําคัญในอุตสาหกรรม

ข้อกําหนดของเซ็นเซอร์ในยุค EV

การใช้พลังงานไฟฟ้าทําให้เกิดความท้าทายของเซ็นเซอร์ที่แตกต่างซึ่งเหนือกว่าข้อกําหนดของยานยนต์แบบดั้งเดิม Corneliu Tobescu รองประธานและ CTO ของหน่วยธุรกิจเซ็นเซอร์ของ TE ได้สรุปประเด็นสําคัญหลายประการที่ระบบส่งกําลัง EV ต้องการความสามารถใหม่:

เวลาแฝงและความละเอียด: มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถเข้าถึงความเร็วสูงถึง 30,000 รอบต่อนาทีระหว่างการเร่งความเร็ว เทียบกับ 6,000-8,000 รอบต่อนาทีสําหรับเครื่องยนต์สันดาป สิ่งนี้ต้องการเซ็นเซอร์ตําแหน่ง E-motor ที่ให้ข้อมูลตําแหน่งเพลาที่แม่นยําในหน่วยไมโครวินาทีผ่านอินเทอร์เฟซดิจิทัล เมื่อเร็ว ๆ นี้ TE ได้เปิดตัวเซ็นเซอร์ความเร็วล้อที่มีความละเอียดสูงขึ้น 4 เท่า ซึ่งให้ความเร็วล้อที่แม่นยําสูง ตําแหน่งต่ําสุด 5 มม. และข้อมูลทิศทาง ซึ่งมีความสําคัญอย่างยิ่งสําหรับฟังก์ชันอัตโนมัติขั้นสูงความเร็วต่ํา เช่น การวางแผนเส้นทางการเคลื่อนไหว การจอดรถอัตโนมัติและการจอดรถแบบขนาน การเบรกฉุกเฉินอัตโนมัติ (AEB) และระบบช่วยทางลาดชันที่ได้รับการปรับปรุง ซึ่งต้องพึ่งพาเซ็นเซอร์ที่หลากหลายเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด ความปลอดภัยและระบบอัตโนมัติ

การจัดการความร้อน: ระบบแบตเตอรี่ต้องการการตรวจสอบอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องเพื่อเพิ่มระยะและอายุการใช้งานสูงสุด เซ็นเซอร์คุณสมบัติของเหลวของ TE ใช้ความสามารถในการตรวจจับหลายแบบพร้อมอัลกอริธึมแบบบูรณาการเพื่อวัดลักษณะน้ําหล่อเย็นแบบเรียลไทม์ เซ็นเซอร์อุณหภูมิและความดันหลายตัวทั่วทั้งแพ็คให้การตรวจสอบความร้อนที่ครอบคลุม ข้อกําหนดการจัดการความร้อนที่แน่นอนเหล่านี้ใช้กับศูนย์ข้อมูล ซึ่งสร้างโอกาสข้ามอุตสาหกรรมสําหรับผู้ผลิตส่วนประกอบ

ความปลอดภัยในการทํางานและความปลอดภัยทางไซเบอร์: เนื่องจากยานพาหนะพึ่งพาข้อมูลเซ็นเซอร์สําหรับอัลกอริทึม AI และการตัดสินใจแบบเรียลไทม์มากขึ้น ทั้งความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยจึงมีความสําคัญ ข้อมูลเซ็นเซอร์ต้องได้รับการปกป้องจากการจัดการภายนอกที่อาจส่งผลต่อการทํางานของรถหรือระบบความปลอดภัย

การใช้งานใหม่: การเปลี่ยนจากระบบเบรกไฮดรอลิกเป็นระบบเครื่องกลไฟฟ้าต้องใช้เซ็นเซอร์วัดแรงที่มีความแม่นยําและความละเอียดในการวัดสูง เซ็นเซอร์ตําแหน่งไม่เพียง แต่จําเป็นสําหรับมอเตอร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงระบบช่วยเบรก การวัดการเดินทางของแป้นเหยียบ และการใช้งานพวงมาลัย รวมถึงการจอดรถอัตโนมัติ

การขนส่งทางอุตสาหกรรม: ตัวขับเคลื่อนที่แตกต่างกันแนวโน้มที่คล้ายคลึงกัน

ในขณะที่รถยนต์นั่งส่วนบุคคลมุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติและประสิทธิภาพของผู้บริโภค แต่การนําการขนส่งทางอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์มาใช้นั้นขึ้นอยู่กับต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ เศรษฐกิจของยานพาหนะขับเคลื่อนการตัดสินใจเกี่ยวกับการประหยัดเชื้อเพลิง การลดการบํารุงรักษา และเวลาทํางานมากกว่าความต้องการของผู้ใช้ปลายทาง

สิ่งนี้สร้างลําดับความสําคัญทางวิศวกรรมที่แตกต่างกัน ความสามารถในการซ่อมบํารุงเป็นสิ่งสําคัญยิ่ง — ตัวเชื่อมต่อที่สามารถติดตั้งและถอดออกได้โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือ ส่วนประกอบที่ได้รับการจัดอันดับสําหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง และการออกแบบที่ลดการบํารุงรักษาภาคสนามให้น้อยที่สุด "เราเรียกมันว่าการพิชิตความโหดร้าย" มิลเลอร์กล่าว โดยอ้างถึงแนวทางของ TE สําหรับการก่อสร้าง การเกษตร และการใช้งานยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์

แม้จะมีความแตกต่างเหล่านี้ แต่แนวโน้มเทคโนโลยีหลักยังคงสอดคล้องกัน: การใช้พลังงานไฟฟ้า ความสามารถอิสระ การเชื่อมต่อ และสถาปัตยกรรมแบบโซนล้วนนําไปใช้กับกลุ่มการขนส่ง รายละเอียดการใช้งานและไทม์ไลน์การนําไปใช้จะแตกต่างกันไป แต่ความท้าทายทางวิศวกรรมพื้นฐานมาบรรจบกัน

แนวโน้มในอนาคต

ข้อจํากัดหลายประการจะกําหนดการพัฒนาในระยะสั้น ขนาดแบตเตอรี่ ความกังวลเกี่ยวกับช่วง การจัดการความร้อน และช่องว่างของโครงสร้างพื้นฐานยังคงเป็นอุปสรรคในทางปฏิบัติต่อการนํา EV มาใช้เร็วขึ้นในกลุ่มยานพาหนะเชิงพาณิชย์ ระบบการชาร์จเมกะวัตต์สําหรับการใช้งานหนักต้องปลอดภัย เชื่อถือได้ และปรับขนาดได้

แผนงานเซ็นเซอร์ของ TE ประกอบด้วยเซ็นเซอร์ตําแหน่ง E-motor รุ่นต่อไป ซึ่งสร้างขึ้นจากการออกแบบปัจจุบันที่รองรับเวลาตอบสนองระดับไมโครวินาทีที่ความเร็วในการหมุนที่รุนแรง การพัฒนายังคงดําเนินต่อไปเกี่ยวกับเซ็นเซอร์คุณสมบัติของเหลวที่มีความสามารถในการตรวจจับหลายแบบที่เพิ่มขึ้นเซ็นเซอร์ความชื้นสําหรับการใช้งานตั้งแต่ปริมาณอากาศเข้าไปจนถึงเซลล์เชื้อเพลิงและเซ็นเซอร์แรงความเร็วล้อและตําแหน่งสําหรับฟังก์ชั่นการเบรกและพวงมาลัยต่างๆ ในระยะยาว โซลูชันอุปนัยและแม่เหล็กอาจเข้ามาแทนที่เทคโนโลยีตัวแก้ไขแบบดั้งเดิมในแอปพลิเคชันการตรวจจับตําแหน่งมอเตอร์

สภาพแวดล้อมด้านกฎระเบียบอาจเร่งหรือชะลอระยะเวลาการนําไปใช้ แต่ดูเหมือนว่าเศรษฐกิจจะได้รับการตัดสิน ดังที่ Ostermann กล่าวไว้ การใช้พลังงานไฟฟ้าได้ผ่านจุดที่ไม่มีทางหวนกลับไป" คําถามไม่ใช่ว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะเกิดขึ้นหรือไม่ แต่เป็นผู้ผลิตชิ้นส่วนสามารถปรับกระบวนการพัฒนาและกลุ่มผลิตภัณฑ์ของตนให้ตรงกับรอบเวลา 18 เดือนได้เร็วเพียงใดในขณะที่ยังคงรักษามาตรฐานความน่าเชื่อถือที่อุตสาหกรรมต้องการ