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 美国国家仪器有限公司NI
行业科技
百年技术,十年颠覆:在电动汽车变革中求生存
发布时间:2019/8/29   来源:美国国家仪器有限公司NI

作者:Nate HolmesNI动力总成测试总监

 

近年来,人们热议的话题不是汽车市场是否会朝电气化方向发展,而是这一转变将何时到来?速度有多快?这次过渡能否平稳渐进?是否会打破汽车行业势均力敌的局面?或者,电动汽车是否会迅速大规模普及?业界是否会迎来前所未有的大洗牌?这些问题的答案,对于汽车制造商和百余年来围绕内燃机而建立的生态系统(供应链、服务业、燃油基础设施等)都有深远的影响。

 

基于这些截然不同的理念和战略,汽车制造商正在相应采取重大举措,包括承诺采用新技术并建立具有竞争力的电气化平台。

 

电动汽车发展预测

要想弄清楚电动汽车的市场普及时间和发展速度,我们可以采用一种有趣的方式,那就是创新的S型曲线,S曲线法是判断技术生命周期的重要方法,可以帮助我们回答这两个问题。

 

在该模型中,一项技术会先后经历萌芽期、成长期、成熟期和衰落期。当一项成熟技术的曲线和一项新技术的曲线重叠时,便会出现一段不连续期。这就会对市场造成冲击,因为当一款产品中采用了新的技术而且性价比极高时,客户会直接争相选择新技术。电动汽车技术目前正处在萌芽阶段。内燃机技术已经进入成熟阶段或趋于成熟,得到广泛采用,市场定位明确,技术实现了标准化/商品化,并且所有易于实现的优化均已完成。

 

我们当前就处于不连续期,局面较为混乱,因为市场正从一项技术快速转向另一项技术。“时间”和“速度”这两个问题将决定这些技术曲线的形状。随着内燃机汽车向电动汽车过渡,期间还出现了一个复杂因素,也就是混合动力解决方案。这种解决方案融合了这两项技术,以填补二者之间的空缺。混合动力解决方案可以使过渡变得更加平稳,也让两项技术能够在市场上共存的时间更长。

 

这些有趣的曲线图将市场分析预测模型与市场时机进行叠加分析,并且综合考虑了市场因素、政治、技术拐点以及数十个其他因素。实际上,我们并不清楚在内燃机汽车向电动汽车过渡的过程中会发生什么。

 

做好准备

许多业界人士(原始设备制造商、供应商、初创公司、投资者等)将抢占电动汽车市场视作盈利乃至生存的关键契机,纷纷在电动汽车技术方面做出重大投资。他们制定策略,通过加快或阻碍电气化的进程来争夺市场地位,这一过程也决定了技术S型曲线的形态。

 

在业界人士争相涌入市场的同时,设计和测试团队也迎来了电动汽车平台开发和测试任务。测试团队必须建立或购买必备能力(技术、技能组合、供应商关系),以便在严苛的时间进度内向市场提供有竞争力的“电气化”产品和服务,帮助公司击败竞争对手,并获得投资回报。

 

市场分析师和高管觉得这些很容易做到,但是,对于电动汽车零部件和系统研究、设计和测试领域,“必备能力”究竟意味着什么?组织投入巨额资金,放出豪言壮志表示:“我们要做XYZ电动车细分市场的领导者”,“到202X年,我们将拥有‘完全电气化’的车辆平台”,或“我们有X百万资金,需要在X前将我们的车辆投放市场,否则18个月后我们将被市场淘汰。” 但是没有人能明确指出获得必备能力具体需要做些什么。当然,身为测试领导者,具体怎么做完全取决于您。

 

大胆、全新的测试世界

对于电动汽车测试而言,必备能力可能有很多不同的含义,但所面临的挑战却是一致的。测试需求随着技术和设计的发展迅速演变,与此同时,企业也在争相抢占市场并且制定紧迫的进度计划。但是,即使时间日益紧迫,电动汽车测试仍然需要开发新的功能和测试方法来实现多领域建模,同时需要以超高速度来仿真日益复杂的设备,进而测试动态电气开关。

 

从广义上来讲,这需要大功率电源和负载以及基于实时模型的控制和测量能力,才能以数百kHz的速率对大功率电气开关进行特性分析(这一速率远高于燃烧过程的1-2 kHz测量速度)。

 

此外,还需要提高系统和数据管理能力,以便在模型、选项和待测设计不断增多的情况下,仍可以管理好新供应链上全球各地的团队和合作伙伴关系。但是,需要处理哪些类型的数据和分析?哪些人需要访问这些数据?哪些类型的系统必须进行管理?在哪里进行管理?这些问题都亟待解决。





找准定位,迈向成功

想要成为电动汽车领域的领导者,必须在不断变化环境中,通过不断学习求得生存和发展。灵活性对于快速适应不断变化的测试要求至关重要。由于上市时间紧张,企业面临着很大的压力。在这种情况下,想要取得成功,就必须采用更高效的测试方法缩短开发生命周期,或是在预定的进度和预算限制内扩大测试覆盖范围和提高产品置信度。

 

我们认为,提高测试效率的最佳方法是采用基于平台的测试方法,通过这种方法,企业可以尽早开始测试, 同时可以更快地完成迭代设计周期。

 

要想在设计周期内尽早进行测试,就需要具备基于模型的控制能力,来模拟或仿真待测设备周边的组件和系统。这样虽然增加了测试的复杂性,但是从有利的一面来看,其投资回报可能会很高。将测试从现场转移到实验室,再从实验室转移到桌面有助于提高迭代速度,降低测试成本。

 

由于模拟和仿真技术的日益普及,企业对于提供周边系统和组件的供应商的依赖性也在不断减小。模拟和仿真还有助于提高恶意测试的测试覆盖率,这是因为恶意测试通常会损坏待测设备,或者难以或无法在受控物理测试环境中根据命令重复进行,而采用模拟和仿真就没有这一问题。

 

基于平台的测试方法还有助于开发标准化系统架构,更加高效地完成设计,并能完美适应新技术测试的迭代性和流动性。而且由于该平台基于可互操作的硬件和软件,因而能够轻松地集成第三方设备。此外,平台化方法还可以轻松地重新配置和更新,以便复用于不同测试场景和应用。因此,该方法非常适用于测试相同类型但不同配置的组件,从而满足电动汽车动力总成中不同项目不同版本的待测设备的一些共同核心测试需求。

 

如果项目遇到了巨大困难,您是否拥有所需的工具、专业知识、灵活性和基础设施,来帮助团队拯救项目甚至整个公司?如果从一开始便采用基于平台的测试方法,就等于占据了有利位置。请记住,不要把项目建立于不牢靠的基础之上。不要满足于死板、不灵活的测试系统。不要一直重复开发相同的东西。而是为组织建立更高效的方法,帮助组织在电气化潮流中脱颖而出。

 

 


 
             

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