汽車電動化已成為產業趨勢，也帶動全球汽車產業變革，為實現這個願景，須仰賴各類車用零組件技術提升，以及眾家OEM攜手合作，而在各展所長之下可加速自駕車發展。
車輛電動化大競賽的戰況激烈，究竟誰會是最終贏家，現在言之尚早，不過最可能的贏家是汽車製造商和供應商，他們願意接受顛覆並且實現創新來滿足客戶的期望，且全速前進，靈活地供應新型電動車款，同時建設充電基礎設施以實現電動車(EV)的快速過渡，進而在全球電動車市場上取得並保持主導地位。橫跨整個電動化車輛生態系統的發明和轉型步伐加快，創造了無數機會，也帶來源源不絕的挑戰。
消費者需求不斷在變化，想要開發出能迎合這些需求的未來電動化車輛架構，關鍵就是業界共同合作。如廠商莫仕(Molex)正在增進產品設計，並且提供關鍵的電子、電源和訊號以及連接解決方案，而這些解決方案構成未來電動化車款的中樞神經系統。由Molex委託Dimensional Research，在2021年10月進行調查的汽車電動化創新(Innovation in Automotive Electrification)研究中，訪問了北美、歐洲、中東和非洲以及亞太地區的汽車公司，還有一級或二級供應商以及充電站供應商等200多名業界人士。
受訪者認為最能從電動車創新中受益的前五大功能，包括了車輛自動駕駛和駕駛輔助、安全性、總體擁有成本、車輛充電時間和車輛續航里程。
有意思的是，一級和二級供應商表示，他們在改善車輛續航里程和充電時間方面感到最為困難，而汽車OEM廠商則提到，最困難是持續性的保養、以及車輛自動駕駛和駕駛輔助功能方面所面臨的創新挑戰。至於持續存在的各種問題，名列前茅的是衝擊、振動和電路鬆動或損壞的風險，以及與熱管理和高電流相關的安全威脅。每個人都在思考如何最佳化電池管理，因為它可有助於提高續航里程、性能表現和縮短充電時間。
對全球汽車產業的顛覆性
存在的挑戰不僅眾多，而且這些挑戰對聯網電動化汽車的要求，大幅顛覆了市場上主要廠商的地位。這裡就有個最貼切的例子：福特(Ford)、通用(General Motors)、賓士(Mercedes-Benz)、富豪(Volvo)和寶馬(BMW)等汽車品牌，正面臨著新型態的競爭壓力，來自汽車業以外的新浪潮企業有能力供應軟體、電子產品和基礎架構。Google、Facebook、富士康、蘋果電腦(Apple)和英特爾(Intel)等科技公司，皆宣布對聯網汽車技術進行數百萬美元投資的計畫，這在很大程度上是由新的資料導向商業模式所推動的。當消費者從汽車進行連接時，所產生的資料對第三方公司(從保險公司到無線營運商和廣告商)將是無價之寶。
根據來自顧問管理公司麥肯錫的文章〈解開聯網汽車資料完整終生價值〉(Unlocking the full life-cycle value from connected-car data)指出，聯網車輛資料的貨幣化服務每年可帶來2,500億至4,000億美元的增值，這是OEM廠商無法忽視的重大收益。
連通性正在激發新的貨幣化商業模式和更強大的駕駛體驗，證明對新性能和技術的投資是明智的。而其中一個最鼓舞人心的價值驅動因素是車對車(V2V)、車對基礎設施(V2I)通訊的興起，將其統稱為「V2X」，也就是車輛對一切通訊(Vehicle to Everything)。
分級的自動駕駛
隨著V2X的發展，車輛和駕駛環境之間更多的自主管理互動成為可能。「無人駕駛」汽車可能是完全自動駕駛車輛在概念上的目標，但自動駕駛的進程是要按部就班的。
美國汽車工程師協會(SAE)為自動駕駛的分級做了簡單的敘述。一開始，在無自動化的情況下，駕駛人會執行所有的駕駛任務，但隨著時間的推移會發展到完全自動化，到那時候，在任何情況下都可以交由車輛完全掌控運行(圖1)。
圖1 美國汽車工程師協會(SAE)為自動駕駛功能分別列六個分級
電動化帶動連接和資料需求
在今日的車輛中，由於從電子控制單元(ECU)、攝影相機、雷達、光學雷達和其他資料生成裝置等部分產生的資料量增加，需要先進的通訊功能及協定來應對。設計人員正廣泛採用基於乙太網路的連接和Zonal區域架構來解決這項需要。這將使整個車輛的資料傳輸更為高效，並可減少布線的重量和成本。在Zonal區域架構中，ECU將被網域控單元(DCU)所取代，預計DCU將會受到迅速採用。 電動化雖然會增加電子元件部分的成本，但預計將可大幅提高車輛的可靠性，例如因為不再需要變速箱，還有不需要潤滑引擎的機油，活動性零件的數量因此降低。活動式零件數量的大幅減少，表示像特斯拉(Tesla)Model S的電動車可以運行更長的時間，除了輪胎和煞車之外，沒有需要擔心的重大維護問題。
隨著車輛朝向更高程度的自動駕駛發展，產生的資料量與品質也會提高。位於車輛內部和外部的先進駕駛輔助系統(ADAS)攝影相機數量都在不斷增加，有部分車型甚至已經安裝10到12顆。這些攝影相機需要具備高速的資料傳輸速度和低延遲性能，以便迅速將潛在的危險告知駕駛安全系統。而且，雖然目前車輛中已安裝130萬畫素攝影相機，但這些攝影鏡頭將開始以800萬畫素來產生更多資料。攝影相機模組也變得越來越小，需要單片印刷電路板布線，由於封裝組件更為密集，可能會產生額外的電磁干擾(EMI)。攝影相機本身都很精密，但是對今日的電動車來說，攝影相機和布線都必須在惡劣的條件下進行可靠的運作，包括高度衝擊、振動力道和極端溫度。
而取代傳統模式的Zonal區域架構，則是一種連接和布線車輛核心功能的全新方式，也成為解決方案的一環。
技術變革帶動成長
不可避免地，電動車和自動駕駛性能的發展促使汽車產業快速追求技術變革。在2019年，全球約有3,100萬輛至少具備一定程度電動化的汽車在運行。來自Statista的報告指出，到2024年，這類車子的數字預計將超過5,400萬輛。隨之而起的是，全球自動駕駛汽車市場預計也將跟著成長。儘管由於新型冠狀病毒(Covid-19)疫情導致經濟放緩，2020年的市場萎縮了約3%，然而根據預測，在2020年至2023年間，市場將成長將近60%。
同樣地，新的供電傳輸要求也需要重新思考現階段的設計限制。電動車輛因為替換了機械和液壓系統，對直流電源的越來越大，典型的12V直流電(DC)系統已不再適用。即使是內燃機引擎和輕度油電混合動力車也出現了電氣系統的發展演進，電壓通常會增加4倍，達到48V DC，而純電動車的電源則要求至少具備400V DC。
為了確保在電驅動力系統高電壓環境下的真正安全，互聯技術需要更高的隔離度。除此之外，由於車輛動力系統處於嚴苛運行環境，電氣連接需要能夠承受各種高熱、潮濕和振動的情況。車輛運行的可靠度有助於預防車輛故障以及隨之而來的維修成本。
共同合作是絕對條件
在十年左右的時間裡，幾乎所有的汽車和卡車在技術上與前代產品已截然不同，既要容納最新的電動車技術所需的設計特性，又要足夠堅固，能夠在嚴苛的條件下可靠地運行。
這意謂著在電動車領域，需要以前所未有的規模來進行業界合作。根據〈汽車電動化創新〉調查結果還顯示，共同合作被視為是推展車輛電動化創新的最大驅動力。領先的OEM廠商與一級和二級供應商需要攜手合作，並偕同經銷合作夥伴的力量來實現新的技術，以便快速在市場上推出新型電動車款。
(本文作者為Molex運輸與工業解決方案部門資深副總裁暨總經理)