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全球汽車行業正在經歷一場深刻的變革。根據國際能源署（IEA）的數據，到2030年全球道路上行駛的純電動汽車（BEV）將達到2.5億輛，屆時新車銷售中電動汽車的滲透率將達到60%！而且，越來越多的人認識到，這場變革并不是簡單的“電池代替油箱”，而是重塑未來交通和出行的新起點。
當然，處于這場變革中心的，還是汽車。對于未來汽車的形態，人們會有諸多預測和暢想，不過時至今日，其三大發展趨勢——也可以稱為三大轉變——已經日漸清晰。
動力能源的轉變
從傳統的化石能源，轉向更為綠色環保的電能，電氣化是未來汽車的一大標志。這一“驅動力”的變化，將對原有的汽車產業格局產生顛覆性的影響，并且正在延伸至更廣泛的出行領域，如電動垂直起降飛行器（eVTOL）的發展。
價值重心的改變
隨著汽車智能化的發展，汽車電子設備在整車成本中的比重也在不斷提升，隨之而來的則是——數據正在成為汽車的新“燃料”，在提升安全和舒適性、創造全新的用戶體驗和商業價值方面，發揮更為重要的作用。
功能定位的改變
從先進的導航到信息娛樂系統，再到自動駕駛技術，未來的汽車將不再僅僅是一種交通工具，而成為了名副其實的車輪上的“數據中心”，產生海量的數據，并與周圍及云端的智能設備進行數據交互，汽車的功能定位也會隨之發生變化。
當我們按照這樣的愿景，仔細描繪未來汽車及交通運輸業的藍圖時，不難發現，“連接”將成為其中越來越重要的一環。無論是電力傳輸，還是數據通信，抑或是無線互聯，先進的連接技術都將會重新定義未來汽車，使其不僅是更智能、更安全、更綠色的交通工具，還將成為整個生態鏈的信息中樞，無縫連接用戶、車企、交通管理，以及眾多相關服務提供商。
有前瞻性的技術廠商，已經在為未來汽車所需的“連接技術”進行布局。比如TE Connectivity（以下簡稱TE)，就利用自身深厚的技術積累，以及在汽車行業豐富的專業經驗，順應汽車行業發展的三大趨勢，提供針對性的產品和解決方案。
支持大功率直流充電
在汽車電氣化的進程中，充電速度慢一直是個瓶頸。目前普遍采用的直流快速充電設備可提供的功率在50kW至200kW，充電一個小時可為電動汽車增加300公里的行駛里程。這個表現對于大多數應用場景似乎已經足夠了，但對于長途旅行需要快速補能的用戶來說還是不夠快，而且與傳統燃油車的加油體驗相比，仍然有不小的差距。
解決這個痛點，開發更大功率的直流充電（HPC）技術是必由之路。為此，包括國際汽車工程師學會（SAE）、國際電工委員會（IEC）、充電接口倡議組織（CharIN）和CHAdeMO協會在內的多個行業組織，正在推動支持HPC的物理接口標準以及相關協議的制訂，有望在不久的將來將直流充電功率提升至500kW，并向兆瓦級邁進。
不過，更高的直流充電功率對于相關連接器的挑戰也是顯而易見的，歸納起來，這些挑戰將包括但不限于：
需要優化觸點系統，如開發新的觸點鍍層，以降低接觸電阻，減少由于大功率而產生的熱量，同時減輕由大量連接插拔而產生的磨損，獲得更長的使用壽命。
大功率會給整個連接路徑帶來更為嚴峻的熱管理挑戰，這就需要更先進的仿真和更精確的傳感技術提供參考信息，以實現更智能的電源管理。
安全性是另一個不容忽視的問題，較高電壓可能導致觸電以及電弧放電等風險，電阻產生的熱量也會導致灼傷，這些都需要在設計連接器時予以考慮。
此外，在承載高電壓、大電流的同時，如何控制好連接器的尺寸，令其具有盡可能輕巧的外形以及更好的成本效益，也是打造一個商業產品必須考量的問題。
面對上述這些大功率連接挑戰，TE開發出了一系列解決方案。其中，PowerTube連接器就?常適合于電動?業和商??輛中的?功率應?，可以支持高達580A連續電流（取決于電線尺寸和溫度）以及1,000V電壓。
PowerTube連接器具有IP6K9K防塵防水等級，連接器位置保證（CPA）、堅固耐用的設計以及高壓聯鎖回路（HVIL）等安全特性，可承受發動機級振動及車用環境的考驗，提供可靠、安全的連接。其還提供圓形360°屏蔽，有利于實現EMI保護。
該系列連接器的接頭采用可擴展和模塊化設計，有180°或90°方向可供選擇，每個連接器至多可提供3位，支持35mm2至150mm2之間的多種線徑。其改進的圓形設計簡化了電纜布線和連接器組裝，進一步提升了現場操作的便利性。
總之，在實現汽車電氣化，向更大功率系統邁進的旅程上，PowerTube連接器絕對是一位值得信賴的“旅伴”。
圖2：PowerTube連接器特性
賦能汽車以太網
上文提到，汽車的智能化讓“數據”的價值日益凸顯。有分析顯示，無人駕駛汽車每天可以產生超過4TB的數據，如此巨大的數據量不僅會對車載高性能計算和處理提出更高的要求，對于車載網絡（IVN）也是巨大的挑戰。
面對汽車中越來越多的ECU、傳感器，以及越來越大的數據帶寬需求，傳統的車載網絡協議（如CAN、FlexRay、MOST和LIN協議等）愈發顯得捉襟見肘，因此進入21世紀之后，開發者開始探索將可信的以太網協議引入汽車應用的可行性。2016年，IEEE 802.3bw中發布了第一個汽車以太網標準100BASE-T1，意味著支持更大數據吞吐量、能夠有效簡化車載網絡系統架構和布線復雜性、且滿足安全可靠性要求的汽車以太網的發展，已經是大勢所趨。
圖3：汽車以太網與其他車載網絡協議比較
（圖源：TE Connectivity）
今天，汽車以太網技術仍處于快速演進之中，單對以太網（SPE）技術的出現，以及伴隨著汽車電子電氣架構區域化控制而發展出的10BASE-T1S標準，都在為汽車以太網技術的最終規?；逃娩伷降缆?。
伴隨著汽車以太網的發展，相關連接技術也是亦步亦趨，為其提供有力的支撐。TE的MATEnet汽車以太網連接器，符合IEEE 100BASE-T1和1000BASE-T1標準，數據傳輸速率高達1Gbps，采用優化的替代技術更是可以實現6Gbps的數據傳輸速率。與此同時，為了適應惡劣的汽車環境，MATEnet連接器采用NanoMQS端子系統，提供了出色的汽車級穩健性。
（圖源：TE Connectivity）
在靈活性方面，MATEnet汽車以太網連接器具有多達10個腳位以及垂直和直角安裝，兼容非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP），并且提供適合汽車連接性構建模塊的模塊化可擴展解決方案，可以為各類汽車以太網應用提供高性價比的解決方案，適用于車載網絡、ADAS和360°環視攝像頭等各類車載應用。
實現車用5G互聯
未來汽車功能定位的改變，決定了其不再是一種單純的交通工具，而是未來龐大的智能交通體系中的一個數據節點。車聯網（V2X）技術應運而生，它使得汽車能夠與其他汽車、路邊的智能交通設施、攜帶智能手機的行人等進行溝通，確保更高級別自動化駕駛的安全性，也可以提供更豐富的信息和娛樂服務，或者擴展出車隊管理、遠程物流監控等新的商業模式。
圖5：V2X車聯網的應用場景
（圖源：TE Connectivity）
想要實現車聯網，讓汽車內部與外部的數據通信和交互，自然需要無線連接技術的加持。而5G的持續進步，正好可以為未來的車載無線互聯鋪平道路。相較于基于IEEE 802.11p的競爭性DSRC技術，基于5G的C-V2X技術獲得了越來越多國家和地區的青睞，有望成為未來構建車聯網的首選技術。
天線是實現5G通信中不可或缺的一環，而應用在汽車中的5G天線，又要受到耐用性、安全性和靈活性等諸多條件的約束。
TE / Laird的外置5G Phantom天線就是汽車5G互聯的理想選擇。該系列天線覆蓋617MHz至7125MHz或698MHz至7125MHz頻段，可在無需固定接地平面的情況下提供全球蜂窩覆蓋，即使對于需要600MHz較低頻段的區域也可適用，平均效率超過95%。
由于采用直接安裝的螺紋螺柱設計并集成N母頭連接器，因此5G Phantom天線可實現防篡改安裝，確保安全性。直接同軸連接使得該天線即使在較高頻率下也能提供一致的性能，避免了其他安裝方法容易造成的性能損失。
5G Phantom天線外形緊湊，具有IP67的防護等級，可提供高達8.0 dBi的增益，且各個輻射方向上的性能十分均勻一致，可有效減少信號丟失的幾率。應該說，其為了支持汽車5G應用，在各方面的考慮都非常周全。
圖7：5G Phantom天線電氣特性
（圖源：TE Connectivity）
本文小結
未來汽車什么樣？隨著汽車科技的進步，這個問題的答案已經越來越清晰。電氣化、智能化、互聯化的汽車進化大趨勢，也對相關的大功率傳輸、數據通信和5G互聯等連接技術提出新的挑戰。
好消息是，應對這些挑戰，TE等實力技術廠商已經給出了前瞻性的解決方案。它們不僅可以為創新的汽車應用提供可靠而高性能的電氣連接，也為我們提供了一條“連接”未來的技術捷徑，讓更多今天的創想得以在明天實現。
審核編輯：黃飛
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工商網監
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