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智能座舱组成和导电银浆解决方案

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智能座舱组成和导电银浆解决方案

一 智能座舱简介:

现在市面上只要在卖的车,在推销出售的时候,如果不说这车有智能座舱,你都不好意思给别人推销,哪怕仅仅只有一个纯液晶显示的中控大屏,到底什么样的座舱才算是智能座舱?

座舱一词由飞机和船舶行业引进而来,“舱”是指飞机或船的内部空间。舱体可分为驾驶舱、客舱、货舱等
智能座舱的发展历程有点像手机的发展历程,就好比手机最开始的核心作用就是用来打电话沟通使用,后来才慢慢有短信、微信、微博、抖音等各种各样的APP功能,而且后面越来越离不开这些附属功能,智能座舱最开始就是一个乘坐的空间,只要能指示对应的行车状况就行,有一个收音机可以听听广播,机械按键控制空调、后来才逐渐有了蓝牙、触摸大屏、手机互联等等。
现在已经出现越来越多的ADAS智能汽车,智能汽车通过搭载先进传感器、控制器、执行器等装置,运用信息通信、互联网、大数据、云计算、人工智能等新技术,具有部分或完全自动驾驶功能,由单纯交通工具逐步向智能移动空间转变的新一代汽车。
智能汽车由车联网、智能座舱、自动驾驶三部分组成,汽车座舱即车内驾驶和乘坐空间。智能座舱是指配备了智能化和网联化的车载产品,从而可以与人、路、车本身进行智能交互的座舱,是人车关系从工具向伙伴演进的重要纽带和关键节点。


从汽车座舱升级路径情况来看,座舱产品正处于智能时代初级阶段。60-90 年代为 机械时代,座舱产品主要包括机械式仪表盘及简单的音频播放设备,功能结构单一,基本都是物理按键形式,可提供的信息仅有车速、发动机转速、水温、油耗等基本信息;

2000-2015 年为电子化时代,随着汽车电子技术的发展,座舱产品进入电子时代,装置 仍以机械仪表为主,但少数小尺寸中控液晶显示开始使用,此外也增加了导航系统、影 音等功能,为驾驶员提供较多信息,整体单车配套价值在 2000 元以内。
2015 年进入智能时代初级阶段,以大尺寸中控液晶屏为代表率先替代传统中控,全液晶仪表开始逐步 替代传统仪表,中控屏与仪表盘一体化设计的方案开始出现,少数车型新增 HUD 抬头显示、流媒体后视镜等,人机交互方式多样化,智能化程度明显提升,整体单车配套价 值约为 4500 元。
但现阶段大部分座舱产品仍是分布式离散控制,即操作系统互相独立,核心技术体现为模块化、集成化设计。未来,随着高级别自动驾驶逐步应用,芯片和算法等性能增加,座舱产品将进一步升级,一芯多屏、多屏互融、立体式虚拟呈现等技术普及,核心技术体现为进一步集成智能驾驶的能力,整体单车配套价值超过 8000 元。


当前智能座舱仍处于发展初期,即电子座舱阶段,更多的是电子信息系统整合成“电子座舱域”;从第二阶段开始,软件真正体现智能座舱的功能,更多助理式功能不断添加;第三、第四阶段主要是自动驾驶普及后,智能座舱开始演变成个人的第三生活空间。

可以看到,真正的智能座舱不是单体智能,某个零部件达到电气化和智能化,而且乘坐仓里面的电气联动化,智能化。

AS6080.jpg                                               AS9330烧结银

一)主机厂、互联网、用户三个臭皮匠一起推动座舱发展

主机厂寻求品牌差异化:传统主机厂之间竞争越来越同质化,除了少数车型外,各品牌无均无法在技术上取得较大优势,智能座舱有机会使主机厂突破现有局限性,形成产品差异化,同时拓展新业务模式开发增量市场,当然主机厂是甲方爸爸,必然逼着零部件产品进行智能化设计。

互联网科技企业发掘增量市场:传统的芯片、操作系统提供商如苹果、谷歌、微软等,在现有移动终端 市场已经趋于饱和,急需发掘规模庞大的增量市场,继PC、手机、平板电脑后,汽车将成为 下一个合适的智能终端载体。所以看到华为、大疆、滴滴、苹果、小米、百度、阿里等互联网企业这么着急下场造车。
汽车出现市场用于海量的数据,互联网企业用好这个数据,可以增加营收的同时可以完善自己的生态闭环。
消费者希望提升体验:在手机不断普及的背景下,消费者对于汽车智能化的需求不断提升,从消费者的主观角度看,汽车在维持驾驶属性之外还要加入更多智能移动空间属性。


中国汽车座舱行业的竞争主体包括国际汽车品牌、中国智能汽车新势力、中国新能源汽车自主品牌以及中国传统汽车企业。

国际汽车品牌:奥迪、特斯拉等国际主流整车厂商凭借其品牌及用户优势布局中国汽车智能座舱行业,该类型竞争者运用先进的座舱电子技术为消费者提供高效便捷信息操作和交互方式,建立品牌的差异化优势,配置智能座舱的车型多为高端豪华车型,汽车智能座舱在中端车型的渗透率较低。

中国智能汽车新势力:蔚来、小鹏、哪吒等中国智能汽车新势力凭借其技术优势布局中国汽车智能座舱行业,该类型竞争者较重视车型的外观造型及内饰设计。
中国新能源汽车自主品牌:以比亚迪、吉利为代表的中国新能源汽车自主品牌重视座舱的外观,该类型企业在发布的新车型中采用先进的汽车智能座舱,提升产品性价比。在软件方面,吉利、比亚迪等新能源汽车自主品牌采取基于Android系统深度开发模式,通过集成第三方的技术及应用构建其智能座舱场景。
中国传统汽车企业:以北汽、上汽为代表的中国传统汽车企业通过与互联网企业建立合作关系,利用互联网企业的优势资源,快速构建车载智能互联生态场景和体系,打造品牌专属汽车智能座舱。
二)车联网与家庭物联网将逐渐融合


出行场景和生活场景连接将提升用户的消费体验:在智能互联时代,人车关系的建立依赖基础数据的获取,车辆通过智能获取用户生活数据、出行数据,实现对用户的洞察,从单纯的出行工具向在线生活工具进化,通过场景化的服务准确预判用户需求,满足用户个性化需求。

车厂与家居自动化方案商合作势不可挡:目前,部分国际汽车厂商与居家自动化解决方案服务商建立合作关系,在车内空间和家庭场景同时布置智慧装置,如温湿度、门窗感测装置,由智慧装置发出的通知可直接显示在汽车仪表板上。
三星、华为案例:宝马与三星旗下智慧家庭装置整合服务商SmartThings进行合作;HUAWEI HiCar 提供人-车-家全场景智慧互联解决方案。


智能座舱成为智能网联汽车核心价值载体之一,成为各大汽车厂商进行差异化竞争的核心领域。目前智能座舱主要由硬件(仪表盘、中控导航、HUD、流媒体后视镜、智能空调控制等其他系统)软件(操作系统、虚拟层、中间件、应用软件)、人机交互(语音识别、人脸识别、触摸识别、手势识别、虹膜识别、生物识别)三大逻辑部分构成。

二 智能座舱导电银浆解决方案

    在硬件部分,车载中控屏、液晶仪表盘、抬头显示器是智能座舱产品的重要组成部分

善仁新材可以为智能座舱提供整体的导电材料解决方案:产品包括烧结银,低温导电胶,导电银浆,可拉伸导电银浆,透明导电油墨等系列导电材料。

一) 低温无压烧结银用在三代半导体封装:

随着model3和比亚迪汉在在铝散热器表面镀银,用于IGBT银烧结(特斯拉Model 3 使用的STPAK封装IGBT)。

中高端的MOSFET(绝缘栅型场效应管)及IGBT主流器件市场基本被欧美、日本企业垄断。我国IGBT产品对外依赖度达到90%。国外IGBT主要制造商包括英飞凌(Infineon)、ABB、三菱、西门子、东芝和富士。而丰田汽车是目前全球唯一能够自产IGBT的整车厂。

国内新能源车领域低温银烧结技术量产IGBT的供应商为中车株洲时代和比亚迪。新能源汽车IGBT的电压一般为650V(乘用车)和1200V(商用车)级别。以上应用推荐善仁新材的无压烧结银AS9375和加压烧结银AS9355。

二) 低温导电银胶用于新能源车用各种芯片封装:

芯片在汽车领域的用途非常广泛,除了常见的多媒体娱乐系统、智能钥匙和自动泊车系统外,芯片还广泛应用在汽车发动机和变速箱控制系统、安全气囊、驾驶辅助系统、电动助力转向、ABS、电子稳定性系统(ESP)、行人保护、胎压控制、电动车窗、灯光控制、空调系统、座椅调节系统中,堪称汽车的神经。腿甲善仁新材的芯片封装导电胶AS6500;低温芯片封装导电胶AS6200;超低温芯片封装得到银胶AS6080。

一般而言,汽车包括动力传动、底盘、安全、信息娱乐、车身、网络通讯等子系统。随着智能化、网联化、电动化的发展,汽车各子系统中越来越多地应用了大量半导体元器件,如模拟器件、MCU、存储器、功率器件、传感器等。

从应用领域来看,目前传统汽车上半导体芯片主要集中应用于动力传动系统、车身、底盘&安全及影音娱乐系统,四者占比超过90%,其中动力传统系统占比达到46%。

在纯电动汽车中,功率芯片占55%,推荐善仁新材的低温无压烧结银AS9375和AS9330;MCU占为11%,推荐善仁新材的导电胶AS6500;传感器占7%,推荐善仁新材的AS6089;其他芯片占27%,推荐善仁新材的低温导电银胶AS6200。

三)低温导电银浆用于新能源汽车中的柔性电子:

1 电动汽车动力系统

电动汽车电池监测/加热。在设计给定的电池重量和成本预算下,尽可能提供最大的续航里程,是电动汽车制造商的关键诉求。这需要动力电池尽可能保持在高效的工作状态,其中很重要的影响因素便是温度。此外,温度(和压力)升高还可能意味着故障和可能的安全问题。因此,印刷的温度传感器阵列或能提供电池温度监测,同时,还可以在同一功能膜中印刷加热器,帮助电池维持在最优的工作温度。推荐善仁新材的AS6080和AS6310

                                            AS10.jpg

2 电动汽车智能座舱                             AS 7120可拉伸导电油墨

1)人机界面(HMI)。座舱人机界面(HMI)是印刷/柔性电子在汽车应用中的一个主要机遇。印刷压力传感器已经广泛应用于座椅占用监测,或将很快进入车辆控制面板,提供比纯电容式触摸传感器更大的输入范围,从而取消机械开关。此外,占用传感器可能会演变成分布在整个座椅结构上的多点传感器,以监测乘客的舒适性。推荐善仁新材的AS8506

2)印刷/柔性车内供暖。现有的车内供暖主要依赖制热空调,这是非常低效的,且很不适于电动汽车。利用印刷/柔性电子技术,可以将加热器件嵌入人体接触位置,供暖更有效,这种方式可以扩展到座椅和方向盘以外,例如扶手和中控台等。此外,印刷电子的保形性使加热元件能够放置在离表面更近的地方,从而使加热更加高效和灵敏。透明导热材料可以更进一步,它们可以直接应用于皮革等材料的表面。推荐善仁新材的AS8009和透明导电油墨AS9600

3)集成电子的新兴制造。模内电子是汽车制造业的重要趋势之一。通过电子元件和热成型塑料的结合,可以使中央控制台和顶置控制面板等集成系统变得更轻、更简单、更易于制造。善仁新材预测,模内电子市场规模到2031年将增长至约13亿美元。另一种新兴的制造方法是直接在3D表面上印刷电子器件和电介质油墨。这样可以取代各种线束,减轻系统重量和复杂性。推荐善仁新材的可拉伸导电银浆AS7120和可拉伸保护油墨CC7170

4)智能座舱舱中控屏,仪表盘和照明。汽车制造商越来越喜欢在他们的车辆中增加各种显示屏,以实现差异化。为了满足消费者对显示分辨率和色域的高要求,使用善仁新材的纳米银浆AS9120的OLED显示屏的应用可能会越来越多。另外,一体化设计也会带来更广泛的集成机会,例如可以提高安全性的透明A柱等;炫酷的氛围灯也可以提供差异化,例如将LED嵌入柔性基板,提供轻量化且共形的新方案。推荐善仁新材的透明导电油墨AS9600和高导热低温烧结银AS9330。

5)智能座舱智能空调。智能空调系统能根据外界气候条件,按照预先设定的指标对安装在车内的温度、湿度、空气清洁度传感器所传来的信号进行分析、判断、及时自动打开制冷、加热、去湿及空气净化等功能。在先进的安全汽车中,其空调系统还与其他系统(如驾驶员打瞌睡警报系统)相结合,当发现司机精神不集中、有打瞌睡迹象时,空调能自动散发出使人清醒的香气。推荐善仁新材的AS7120可拉伸导电油墨,AS9605透明导电油墨,AS6087低温固化导电银浆等。

6)智能座舱HUD抬头显示器。第一类被称为CHUD,工作时不是在挡风玻璃上投影信息,而是在车内的仪表上重新安装单独的透明树脂玻璃,实现投影的目的,但是,由于光学结构简单、尺寸小,制造成本也相对较低,这也是目前大部分车型采用的头顶显示结构。第二类称为WHUD,将行驶信息直接投影到挡风玻璃上,显示效果也更好,但结构复杂,制造成本也高。第三类称为AR-HUD,是目前头顶显示的发展方向,也是智能驾驶对AR技术的完美融合,不仅可以显示更多信息,还可以显示电话、导航、多媒体、人机交互、多屏交互、障碍物警示、道路融合、可实现方向转换指示等功能,显示尺寸也提高。推荐善仁新材的AS9121纳米银浆,AS7120可拉伸导电银浆,AS6087低温导电银浆,AS6080导电胶等导电材料。

7)智能座舱流媒体后视镜。流媒体后视镜就是车后的摄像头,实时捕捉车后的图像,并在中央后视镜的显示屏上无丢失、无延迟地显示出来。也就是从摄像头的角度观察车辆后方的真实情况。推荐善仁新材的AS9120纳米银浆,AS6087低温导电银浆,AS6080导电胶,AS6310电阻浆料等导电材料。

3 车辆外部的印刷/柔性电子

1)集成天线。车辆互联趋势不断增长,需要多个天线来覆盖多个频段。这需要将天线集成到车身覆盖件中,为模内电子和3D表面印刷电子提供了市场机遇。未来,透明天线还可以嵌入车窗。推荐善仁新材的印刷天线银浆AS6088,AS6089和AS6081以及透明导电油墨AS9600系列

2)外部照明。随着车辆自动驾驶水平的提高,车辆需要与行人互动。低成本的印刷/柔性显示非常适合这种应用,因为低重量、耐久性和保形性(包括在事故中)都比分辨率更重要。可能的方案包括印刷LED,以及在柔性基板上安装LED。推荐善仁新材的高导热银浆AS9331和低温导电胶AS6080P

3)外部透明加热器。自动驾驶车辆或ADAS系统中的摄像头和激光雷达需要保持持续清晰的视场。这意味着必须确保传感器上的透明视窗没有雨雪、雾气或霜的遮挡。推荐采用银纳米线或碳纳米管等透明导体开发新型透明加热器。随着时间的推移,这些技术的成本肯定会持续下降,从而还可以将它们应用于车窗。推荐善仁新材的低温导电胶AS6200和AS6080L以及透明导电油墨AS9600系列

4 )印刷/柔性光伏。虽然利用光伏发电支持电动汽车长途续航还不现实,但它们确实能够每天为车辆增加大约30公里的续航。目前,传统太阳能电池板采用的是硅光伏电池,而新型薄膜光伏电池凭借其重量轻、整体性好等优势,会成为一种很有前途的替代品。推荐善仁新材的纳米银浆AS9110纳米银浆和低温固化可焊接银浆AS9326

5)IME膜内电子。1. AS9120是专为适用于In Mold Electronic应用而开发的低温焊接导电银浆,能够承受热成型和超模压温度,并且可以低温焊接元器件在此银线路上。

2. AS7120是低温固化可拉伸导电银浆,能够承受热成型和超模压温度,具有很好的热拉伸性。冷拉伸性也可达100%,阻值变化小于50%。

3. AS7110是导电碳浆,可以防止银迁移,并且具有很好的耐磨效果,能够承受热成型和超模压温度。

AS7111是导电碳浆,具有很好的导电性能,能够承受热成型和超模压温度。

4. AS5700是一种可拉伸的银浆,能够承受热成型和过模塑温度,可以直接制作RFID和NFC,也可以制作天线,可实现完全集成的三维功能电子器件。

5. AS5701是一种可拉伸的银导体,能够承受热成型和过模塑温度,适用于电容式开关应用和互连电路,可实现完全集成的三维功能电子器件。同样,对于In Mold Electronics来说,优点是导电性更高的银,图形层上的银显示量较少,直接粘附在聚碳酸酯和图形油墨上,以及热成型和注塑成型后的性能。

6. AS6080是一种点胶型导电银胶,90度快速固化,能够承受热成型和超模压温度。该导电胶可用于连接各种元器件在涂有图形的导电油墨和/或上釉的聚碳酸酯基底上。

7. AS6080P是一种印刷型导电银胶,90度快速固化,能够承受热成型和超模压温度。该导电胶可用于连接各种元器件在涂有图形的导电油墨和/或上釉的聚碳酸酯基底上。

8. AS9600,AS9601 用于制作IME模内电子透明电极,为透明导电油墨产品,阻值从50-2000欧姆之间。可以用于加热除雾,按键触摸,制作透明线路等。

9. AS8005,可以直接制作RFID天线。

10. CC7170,透明保护油墨,保护银线路氧化,能承受热成型和过模塑料温度,有很好的拉伸性,也可以起到银线路过桥作用。

11. CC6070,低温快速固化胶水,可以粘结各种塑料和难粘金属。

12. AS7128,可拉伸导电银浆可用于可拉伸柔性天幕。

13. AS6310,电阻浆料,用于轻量化汽车后挡风玻璃,摄像头,流媒体后视镜,雷达,加热除霜除雾。

        AS 9385-5.jpeg                                                     AS9121纳米银浆

6)电致变色玻璃。电致变色玻璃是在两层玻璃基层中间加上导电介质,通过外加电场或电流来改变中间介质的颜色和透明度,从而改变玻璃的颜色状态。玻璃包括透明导电层——是一层导电薄膜,具有很高的光通过率和电导率。普通玻璃本身是不能导电,加上两层透明导电层之后,便可以形成导电玻璃,透明导电层的好坏直接影响着电致变色玻璃的性能。推荐善仁新材的透明导电油墨AS9600;电致变色层——是电子和离子的混合导体,是电致变色玻璃的核心部分,在电场作用下可以发生颜色改变。需要有较大的色光调节范围、较好的循环稳定性和较短的响应时间。推荐善仁新材的AS9100系列;电解质层——用于传导变色反应过程中所需的离子。需要有高的离子透过率、低的电子透过率,目的是尽可能的只让离子通过,而阻拦电子通过。离子存储层——也是电子和离子的混合导体,用于提供和储存变色所需要的离子,一般使用可逆的氧化还原物质。此玻璃的电极需要焊接引线出来,推荐善仁新材的低温可焊接导电银浆AS9326,也可以使用SMT的工艺,推荐善仁新材的低温导电银浆AS6080P,可以极大的提高生产效率。

7)豪华车星空顶制作。以星空全景玻璃为例,在全景玻璃天窗上印刷很多小图形,推荐善仁新材的低温导电银浆AS6087;小图形要和透明覆盖层上的线路粘结导通,推荐善仁新材的低温固化导电银胶AS6080H。