探访奥迪总部:汽车越来越有科技范儿,车厂将面临什么新的挑战?

摘要

各种新技术的应用,给汽车的研发和质保部门带来了不小的挑战。不但需要对新技术立刻做出反应,还要针对车载平台苛刻的工作环境,更长的使用寿命进行技术改进。

「在 2000 年时,汽车的科技化水平和消费电子有 6 年左右的差距,但现在两者在新技术应用上几乎是同步的。」上周极客公园受邀前往德国英戈尔施塔特的奥迪总部参观,奥迪工程师为我们分析了汽车科技化的现状。

在自动驾驶、车联网等技术的牵引下,汽车行业对于新科技的接纳程度远超从前,目前几乎所有汽车厂商都将「科技化」列为重要的发展方向。

这样的趋势从每年年初的 CES 展会也能看出来——CES 原本只是针对消费电子产品的展会,但是最近几届明显感觉到已经变成了汽车厂商「秀肌肉」的场所。

汽车与科技相交的十字路口,一直也是极客公园关注的领域。过去一段时间我们跟踪报道了自动驾驶的技术演进,也介绍过各种不同的汽车科技。

这一次前往英戈尔施塔特,极客公园和奥迪的质保部门进行了深入交流,我们试图了解在全面拥抱科技的背后,汽车工业本身正在发生怎样的变革。


比消费电子更苛刻的部件要求

「如今的汽车里有 100 个互联的控制单元,8000 个活跃的半导体,超过 80% 的汽车创新是由微电子技术实现的。」奥迪质保部门半导体专家 Stefan Simon 说道。

自动化驾驶、电气化动力系统和车联网都依赖于半导体技术的发展, 从这个角度来说,汽车和消费电子的「创新源泉」是相同的。但在具体的应用上,两者是有着很大的区别。

举例来说,在消费电子领域 OLED 显示技术已经被广泛使用,最新的 iPhone X 配备的便是 OLED 屏幕。在汽车领域,OLED 的应用主要集中在车灯等部件中。

OLED 车灯的优势在于光的均匀度更高,而且对于空间要求更低——它不会投射任何明显的阴影,也不需要反射器、导光器或类似的光学部件。因此在三维布局上,OLED 车灯可以给设计者带来更多的「创作自由」。

新 A8 的 OLED 车灯模块

实际应用中的挑战在于,汽车对于 OLED 寿命的要求远比消费电子产品更加严苛,甚至要在十五年以上的使用时间里避免老化问题出现,直接搬用现有产业链技术显然是行不通的。

因为比较看中车灯的设计,奥迪常被大家戏称为「灯厂」。奥迪在 OLED 技术上布局已久,几个月前发布的新奥迪 A8 用上了贯穿式的 OLED 尾灯,看起来非常「亮眼」且散发着「科技感」。

在具体的落地上奥迪经历了一场「重造」,奥迪的做法是先对现有技术进行评估,再根据自身的需求和供应商进行联合开发,制定车规标准。在引进生产之前,奥迪半导体实验室的工程师会进行多阶段验证,解决老化、褪色等现有产业链的薄弱问题。

自动驾驶中复杂的零部件也面临着同样的挑战。奥迪新 A8 是首款拥有 L3 级别自动驾驶能力的量产汽车,在 60 公里/小时的缓行公路上奥迪 AI 可以完全接管方向盘。除了雷达、摄像头和超声波传感器之外,奥迪还是第一家在量产车中引入激光扫描仪的汽车厂商。 

新 A8 所使用的激光扫描仪

自 2014 年以来,奥迪半导体实验室的工程师就已经开始在为新 A8 的激光扫描仪做准备,与供应商一起定义了具体规格和要求。作为激光扫描仪中的核心部件——激光二极管,奥迪为了满足它车规部件精确度和耐久性的要求,切入到「源头」对二极管的制造过程进行了优化,并在落地前进行了复杂的路试检验。

各种新技术的应用,给汽车的研发和质保部门带来了不小的挑战——不但需要对新技术立刻做出反应(技术评估),还要针对车载平台苛刻的工作环境,更长的使用寿命进行优化(技术改进)。跨课题和跨部门的专业人员需要覆盖整个产品周期,保证新技术尽早纳入到整车的研发进程中。


电气化引发的「新工作」

和消费电子领域发生的变革一样,汽车的电气化也在逐步提高。一方面,汽车的驱动方式向电动过渡,另一方面汽车所产生的数据计算量也在呈指数级的提高,随之而来的是一些新的难题。

就拿噪音为例,普通燃油汽车的噪音更容易被内燃机的声音所淹没,但对于电动汽车来说,空调的噪音、电子控制部件的噪音甚至是屏幕风扇的噪音,在一个相对安静的内反而会被「放大」。定位、分析这些噪音源给汽车的可靠性检测工作带来了挑战。

奥迪的声学专家需要与技术开发部门协同工作,利用现代仪器(高灵敏度麦克风、人造头模拟人耳)将噪音可视化,再进一步衰减、消除或抑制这些噪音。「电动奥迪必须听起来和配备内燃发动机的奥迪一样高品质。」奥迪整车声学品质专家 Andreas Wolf 说。


对此,奥迪还研发了一种「一劳永逸」的方法,一种名为 NVH 的测量工具,它通过视觉化的分析将主观的噪声转换为客观特征,通过记录触发条件来找到出现异常部分。NVH 工具可以帮助全球各地的奥迪员工记录任何水平的震颤和噪声,搜集到的数据可以用于分析、评估或与其他汽车数据作对比。未来,NVH 分析软件几秒钟内就能记录一个噪音并检测其发生源。

电气化带来的另一个直接挑战就是数据量的大幅提高。举例来说,奥迪 A3 拥有超过 15 种辅助系统,每 8 小时会产生 3GB 数据;A7/A8 则拥有超过 40 种辅助系统,每 8 小时会产生 50GB 数据。暴增的数据量不但提高了生产制造环节的难度,也增加了路试检验的复杂性。

图中的平板为 CarPad 系统

在路试检验期间,奥迪全球 17 个站点约有 600 辆试生产车辆在实际道路状况下行驶了 50,000~100,000 公里的路试检验。有些汽车在 2~3 年内行驶了 200,000 公里。所有汽车都配备了特殊测量电缆和数据记录器,以便随后跟踪专家提出的任何问题。

路试车辆的数据记录器装在后备箱内

过去在进行可靠性测试时,需要手工填写部分清单,现在奥迪的质量专家使用 CarPad 应用程序(平板形态)就可以完成信息录入,并汇总到奥迪质保数据库中进行统一分析。在现场,奥迪工程师用 CarPad 向我们展示了新 A8 自动泊车的路试检验,驾驶员可以从平台列表中选择需要验证的功能,路试后可以对泊车的各个关键关节进行记录和打分。


「质保前置」压缩迭代时间

「数字化趋势、可持续性和城市化正在改变消费者对汽车质量的理解,并影响着我们质保部门的工作——质保工作正在从单纯的组件分析转向整体系统视角。在此过程中,我们将会越来越多地借助虚拟和数字方法。」奥迪质保部负责人 Werner Zimmermann 说道。 

新造车企业或者说电动汽车正在努力摆脱着传统汽车的「迭代束缚」,而奥迪也正在通过更多的数字化分析、检测工具来加速压缩汽车的「迭代周期」。

例如聚焦离子束(FIB)可以在复杂的材料组合情况下,通过极小的切割窗口获得高分辨率的横截面图像,完成材料的精确分析;数字化的精测样架能够在不接触材料的情况下完成车体测量——整个车身模型的构建时间从 48 小时减少到仅仅 4 小时。


「数字化精测样架的使用,使得我们可以提前将专业的知识投入到产品构建过程中,甚至可以早至生产开始的两年半之前。」奥迪精测样架及测量部门负责人 Marcus Hoffmann 在介绍质保工作时说道。  

完整的汽车研发周期可能需要 3~4 年,而很多新技术的迭代时间则要短的多,甚至以月为计量单位。如何提高两个时间的匹配程度,从更加宏观的角度去摆脱「迭代束缚」规划一项新技术,是汽车厂商在科技化之路上一定要解决的问题。

一方面自身提高研发、质保效率,通过将质保环节「前置」来避免因流程后期更改带来的额外成本;另外加强和产业链的配合度,深度参与到技术的定义中,提前识别并解决因跨领域所产生的薄弱点,这是在数字化时代奥迪带来的「参考答案」。

(编辑:王训魁)

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