Kampen hårdnar om bilelektroniken

Volvo Cars och Autoliv går samman med NVIDIA för att utveckla självkörande bilar. Det innebär att NVIDIA nu har avtal med Volvo, Audi, Toyota, Tesla och Baidu. Men det innebär varken att teknikstriden är över eller att vi vet vilka elektronikföretag som till slut står som vinnare på fordonssidan.

Fordon är viktigast
Däremot kan vi vid det här laget vara ganska klara över att fordonselektroniken blir den viktigaste teknikdrivaren de närmaste åren. Hela elektronikindustrin håller på att organisera om sig för att bli maximalt stark på fordonselektronik. Företag som Intel, NVIDIA och Qualcomm, normalt sett kända för processorer och acceleratorer till datorer och mobiltelefoner, satsar sin framtid på att bli ledande på fordonssidan.

Gammalt till nytt
Det här var fram tills för bara några år sedan inte alldeles enkelt att förutse. Visst ökade elektronikinnehållet i bilarna, men det handlade ärligt talat om ganska enkel och ålderdomlig teknik. Bilföretagens konservatism och långa utvecklingstider gjorde att ECUer och andra elektronikprylar baserades på beprövade komponenter, som hann bli gamla redan innan bilarna lanserades.

Allt det här har ändrats snabbt. Beslutet att satsa på helt eller delvis självkörande bilar innebar att fordonsindustrin tvingades gå från relativt enkel och gammalmodig teknik till att driva teknikutvecklingen för att få fram helt ny hård- och mjukvara. Den ganska ointressanta fordonselektroniken blev plötsligt det mest intressanta som någon kan tänka sig.

Behövs något nytt
Det här är inte bara intressant för biltillverkarna. Fordonsindustrins metamorfos innebär att elektronikindustrin får ett nytt och eftertraktat område att växa inom, när utvecklingen inom datorer och mobiltelefoner saktar av.

Problemet är ju, som vi alla vet vid det här laget, att elektronikföretagen är lite för duktiga på att producera avancerade komponenter billigt. Datorer och mobiltelefoner fortsätter visserligen att säljas i gigantiska volymer, men när tekniken börjar ”sätta sig” sjunker komponentpriserna snabbt. De stora pengarna finns under utvecklingsskedet, då systemtillverkarna är villiga att betala för ny teknik med höga komponentpriser.

Effektivitet
Fordonsindustrin är extra intressant eftersom den inte bara har stora prestandakrav. Den har också extrema krav vad gäller prestanda i förhållande till energiförbrukning.

Därför kan inte fordonsindustrin längre nöja sig med vad som redan är gjort på datorsidan och mobiltelefonsidan. Det behövs mycket effektivare arkitekturer och mycket effektivare mjukvara. Varje programrad och varje klockcykel måste utföra mer arbete.

Sannolikt kommer vi de närmaste åren att se datorer, mobiltelefoner och robotar dra nytta av teknikutveckling som gjorts på fordonsområdet. Det är också en viktig orsak till att alla de stora elektronikföretagen vill vara med, trots den hårda konkurrensen. Hård- och mjukvara framtagen för autonoma fordon kommer att vara basen också för alla andra AI-tillämpningar. Fordonselektroniken betalar utvecklingen inom artificiell intelligens.

Programmerbar hårdvara
Framgångarna för NVIDIA kan med rätta tolkas som en framgång för GPU-tekniken. Men det innebär inte att DSPer, FPGAer och andra speciallösningar är ute ur leken. Det betyder inte ens att NVIDIAs lösning om tio år är särskilt lik deras lösning idag.

Snarare kommer vi fortsätta att se stora arkitekturförändringar, framför allt när det gäller multiprocessorsystem. Dagens lösningar är faktiskt ganska dåliga, med generella processorer, operativsystem och mjukvara som skalar förvånansvärt dåligt när antalet processorer ökar. Idag löser man ofta problemet genom att accelerera kritiska delar med massivt parallella grafikprocessorer, men de är ganska gräsliga att programmera och kräver mycket handpåläggning. Det finns mycket kvar att göra.

Jättelika volymer
Det intressanta med den nya fordonselektroniken är att den kommer att finnas i så många nya bilar. Billigare bilar kommer naturligtvis inte att vara självkörande, men de kommer säkert att ha adaptiva farthållare, automatiska bromsar och gott om sensorer. Fordonsmarknaden kan ”svälja” elektronikindustrins tillväxt under många år.

Konventionella bilar
Förvånansvärt många tror att det ökade elektronikinnehållet med nödvändighet kommer att leda till att alla bilar blir elektriska. Elbilen tar över på grund av en ”historisk nödvändighet”.

Men så behöver det förstås inte alls bli. Dagens elbilar är visserligen betydligt bättre än elbilarna i början av nittonhundratalet och elbilarna på åttiotalet, men grundproblemet är detsamma. Elbilen måste konkurrera med en allt bättre konventionell bil.

Det gäller alltså att bevisa att elbilen är mera miljövänlig, bekvämare och helst billigare än den konventionella bilen och det är inte alldeles lätt. Den senaste tidens debatt om stora batteriers miljöpåverkan vid tillverkningen är problematisk och då har man ändå inte ens börjat titta på återvinningsproblemet. Idag deponeras i stort sett alla gamla litiumjonbatterier och de få som återvinns använder en energikrävande, dyr och smutsig process för att bara utvinna en del av batteriets metaller (inte litiuminnehållet). Det är dessutom betydligt lättare att fullt ut återvinna en konventionell motor än en modern elmotor (legeringar med diverse jordartsmetaller).

För elektronikindustrin spelar det som tur är inte så fantastiskt stor roll om elbilen vinner eller förlorar. Alla bilar, oberoende av framdrivning, kommer att ha mer eller mindre autonoma funktioner. Den stora skillnaden är om man kan låta bilen köra 100 mil utan stopp eller om den måste göra uppehåll för laddning en timma var tionde, tjugonde eller trettionde mil.

Jag vet i alla fall vilket alternativ jag kommer att välja.

6 Responses to “Kampen hårdnar om bilelektroniken”

  1. Hej,

    En annan del av industrin som kommer att dra nytta av utvecklingen inom bilindustrins teknik för lokalisering och igenkänning som självkörande bilar genererar, är de som bygger stora övervakningssystem där billigare och bättre kameror-radar-lidar tillsammans med billiga och kraftfulla beräkningsenheter kommer att låta denna industri ta många steg på vägen mot en automatiserad och billig massövervakning på gator och torg.
    Japanska och koreanska bilfabrikanter satsar på vätgas som energibärare för att få räckvidd. Vätgas lämpar sig dessutom för småskalig produktion men energiutbytet idag kanske inte är tillräckligt. Infrastrukturen finns idag varken för en massiv användning av elbilar eller för vätgas så den måste oavsett byggas ut.

  2. Världen har drygt 1 miljard bilar.
    Om en elbil ska ha en räckvidd motsvarande en bränsledriven bil (50-100 mil) behöves 100 kg Litium till bilens allra första batteri. Ersätt dagens bilar med (eller bygg om dem till) elbilar, så behövs 100 miljoner ton litium till första omgången batterier.
    Problemet:
    Världens litiumreserver är bara14 miljoner ton (ekonomiskt lönsamt att bryta, se
    https://sv.wikipedia.org/wiki/Litium).
    Visst, man kan ju öppna massor av nya, djupare gruvor för att sjudubbla utvinningen, då får åtminstone varje bil ett batteri. Men hur miljövänligt är det?

  3. En lite mera utförlig beräkning, se http://valutronic.se/bilbatterier.html

  4. Hej Stefan

    Jag tittade på din länk och såg att den angav batterivikten för en ”vanlig” elbil till ca 100 kg och batterivikten för en Tesla till drygt 200 kg. Om det vore så väl.

    I själva verket väger batteriet till en Tesla S (85 kWh) hela 544 kg. De flesta mindre elbilar har batterier med högre vikt per kWh, så det går inte att bara skala ner i förhållande till kapacitet.

    Miljökonsekvenserna för utvinning av litium är ett ämne för sig. De största reserverna finns i Bolivia, men utvinningen är fortfarande marginell, bland annat för att miljökonsekvenserna är så enorma. Men en lugnande litiumtablett kanske kan få folk att glömma problemen.

    Att det är så svårt att återvinna delarna i ett litiumbatteri är förresten inte så underligt. Återvinning blir alltid svårare när man blandar material i mer eller mindre stabila kemiska föreningar. Man kan jämföra med blybatterier, som i stort sett bara innehåller ren bly och därför är extremt lätta att återvinna. Samma sak gäller bilkarosser och bensin/diesel-motorer, som billigt och energisnålt (jämfört med nytillverkning) kan återvinnas fullt ut ett otal gånger. Att återvinna metaller ur litiumbatterier är betydligt dyrare och mera energikrävande än att ”börja från början”.

    Blybatterier har till och med nackdelen att vara mycket stöldbegärliga, ungefär som kopparledningarna vid elektrifierade järnvägar. Att stjäla litiumjonbatterier för att återvinna innehållet kommer däremot aldrig att bli någon lönsam affär.

    Jag är alltså skeptisk till jättelika litiumjonbatterier i bilar. Tanken på att ge elbilen lika lång räckvidd som en konventionell bil känns som en återvändsgränd, så länge vi vi inte har nått ett verkligt genombrott i batteritekniken

    Att bygga ut en stor vätgasinfrastruktur verkar inte överdrivet vettigt det heller. Kanske tekniskt skojigt, men knappast lönsamt, varken ur miljö- eller ekonomisynvinkel. Och klart obehagligt ur säkerhetssynvinkel.

    /göte

  5. Hej
    Man kan fundera på hur mycket bättre dagens elbilar är än elbilarna i början av nittonhundratalet. Jag var på automobilmuséet i Malaga och där fanns en Milburn Electric från 1916. Enligt informationsskylten kunde den gå 80 km på en laddning och hade en topphastighet på 100 km/h. Även om siffrorna kanske är lite överdrivna så står den sig ganska gott mot många elbilar idag 100 år senare.
    Vad man kan säga är att problemet då som nu var lagringen av el. Batterierna har inte genomgått någon revolutionerande utveckling utan har fortfarande för dålig kapacitet per kg och tar för lång tid att ladda. Kringutrustningen har ju utvecklats mycket men det påverkar knappast räckvidden.

  6. Hej har det inte blivit en tio-potens fel i andel littium i ett batteri. Är det inte 2% i stället för angivet 20%?