无论是否电气化，也无论是否自动驾驶，当今的现代汽车需要的能源不仅仅是到达目的地。现在，即使是价格适中的汽车也有车载智能，而所有这些智能系统都必须从某处获取能量。
随着先进的驾驶辅助系统 (ADAS)、由软件驱动的诊断和娱乐系统成为大多数车辆的标准配置，如今的现代汽车经常被描述为“车轮上的服务器”，但也被认为是一个终端集群，车内遍布内存和存储器、传感器、处理器和网络连接，既可在车内也可在车外共享数据。车辆的自主性越强，车载智能就越多，让所有各种智能元件快速、可靠地协同工作所需的组件也就越多。
从可靠性和功耗的角度来看，所有这些组件必须满足作为独立设备的某些要求，同时还能够作为一个整体一起工作，而不会以损害车辆性能和功能安全性的方式争夺资源。
更大的自主性意味着更多的组件汲取能量
如今，大多数新车都配备了 ADAS，重要的是要记住，“systems”（系统）的后面有一个 "s"。这表示它不只是一台设备，而是设备的集合。
除非您还在驾驶一辆老爷车，否则您的汽车上一定有某种形式的 ADAS，与驾驶自动化的六个级别是一致的。0 级意味着零自动化，即一切都是手动完成的。1 级提供一些驾驶员辅助功能，通常是以巡航控制的形式。2 级是转向和加速的部分自动化，但驾驶员仍负责监控环境。3 级及以上的自动化程度不断提高，且由自动化系统监控环境。我们才刚刚到达第 3 级，第 4 级和第 5 级相对来说仍然遥遥无期。
对于大多数驾驶员来说，汽车中的 ADAS 表现为当您倒车时发出哔哔声，让您知道您正在接近一个物体，同时还有一个后视摄像头，这样您就不必费力地伸长脖子看车后，而巡航控制现在是一个标配功能。这些功能需要具备计算能力、内存以及连接性，才能将数据从摄像头传输到屏幕。更重要的是，它们必须反应灵敏，迅速启动。大多数 ADAS 组件都是无源的，有助于提高整体可靠性。它们包括支持汽车电路中故障保护电源和调节器的自愈电容器。
功能越智能，组件就越活跃，包含摄像头、传感器和各种显示器，它们依赖于某种形式的计算、内存和数据存储，而这些又会消耗电能并产生热量。这就需要平衡功耗和管理散热。
不只是闪烁的指示灯
如今车辆中的智能功能并非都只是为驾驶员服务。“发动机检查”灯已经演变成车载诊断 (OBD) 系统。与 ADAS 一样，这些系统也是各种车辆的标准配置，包括普通家用汽车或商用卡车。仪表板指示灯的背后是越来越复杂的系统，这些系统不断监控车辆的健康状况，甚至记录数据。如今，机械师很可能将计算机插入车辆以诊断问题，就像他们可能需要将头伸进引擎盖下一样。OBD 系统现在是车辆维护和修理的一个关键方面。
就像 ADAS 一样，OBD 系统需要大量组件和电子器件，而所有这些都需要能量。任何 OBD 系统的核心都是电子控制单元 (ECU)，它从整个车辆的各种传感器收集数据，并使用它来控制车辆的各个部分，如喷油器或监测问题。
正如 ADAS 采用传感器来监测车辆环境一样，OBD 系统也通过车辆中的传感器来监测电子设备、底盘和发动机。当然，并不是所有的数据都会被保存，因为这需要太多的存储容量。相反，只有在输入超出正常范围时，系统才会以故障诊断码 (DTC) 的形式保留信息。DTC 将引导 ECU（电子控制单元）发送一个信号，点亮一个指示灯，告知您存在一个问题，如果您愿意还可以进行更智能的发动机检查。如今的指示灯还可以细致地告知您这是一个紧急问题还是一个可以等待的问题。
除车辆诊断外，OBD 系统还可以帮助进行排放测试，并支持整个车队的商用车辆远程信息处理，收集有关燃油效率、驾驶员行为和远程诊断的信息，以指导预防性维护计划。
有趣的驾驶体验需要消耗更多的能量
ADAS 和 OBD 系统只是如今大多数车辆中“信息娱乐”的半壁江山。娱乐系统已经不仅仅是多花一点钱购买一台激光唱机，也不仅仅是一台收音机。除车载 GPS 之外，更多的汽车还包括卫星收音机以及道路救援服务所需的连接性，如安吉星或乘客互联网（无论您是否选择订阅）。小型货车等大型家用车辆甚至可能配备屏幕来显示视频内容，让年轻乘客在长途旅行中进行娱乐，而且您的汽车可能能够存储音乐和视频，而无需您插入手机来访问您的收藏内容。
所有这些系统都是“车轮上的服务器”这一比喻不如把现代汽车称为一个端点集群来的恰当的原因所在。当然，端点也需要连接，无论是内存存储设备、摄像头还是诊断信号。这种连接性可以来回传送数据，无论是在车辆内部还是传送到外部接收器，而且这也需要电源。
连接性推升功耗
对于连接各种 ADAS 和 OBD 系统元件的链路，射频 (RF) 电容器和电感器正越来越多地被具有静电放电能力的电感器所取代，因为它们可以在整个 ADAS 设计中强化 RF 链路和传感器，而具有脉冲能力的集成电容器可以用于 IR 摄像头、立体视觉和车道保持模块，以提高系统可靠性。
然而，车辆连接的主要演变是 5G，这是更智能车辆的主要贡献者，尤其是未来的自主功能。它现在可访问车辆远程信息处理数据，以支持车队管理和维护。能够轻松、快速收集的数据越多，就越有可能获得更多见解，这对汽车系统设计人员、车队所有者和驾驶员都有利。
连接性还可增强 ADAS，因为车辆的数据收集可以得到外部资源的补充，包括云和其他车辆。要完全实现自动驾驶，还需要更快的 5G 速度，并为共享人工智能推理数据和软件更新提供必要的安全性，如有需要还应实时进行。乘客的娱乐功能也将利用 5G 连接性，在不影响性能、可靠性或安全性的情况下，使用与更基本的数据服务相同的网络设备访问订阅内容。
组件必须平衡功率和性能
无论是计算、内存、存储，还是移动数据所需的连接性，功耗都是一个必须考虑的因素。汽车中数据密集型任务所需的处理器，如计算机视觉和深度学习，将需要处理信息流并实时处理，同时在特定的功率预算内运行。低功耗处理器还可以减少甚至消除对主动式散热的需求。
采用 2 级和 3 级 ADAS 来支持自适应巡航控制、车道保持、自动制动和驾驶员监控系统等功能，也增加了对车辆存储内容的需求。对于必须存储在车辆设备中的少量数据，非易失闪存等成熟的存储器提供快速启动功能，因此，只要驾驶员转动车钥匙，该功能就会启动，而在不需要使用的时候就不会耗电。
对于必须快速处理但需要更高容量存储器的功能，LPDDR4X/5X 等低功耗、高能效存储器可在功耗和性能之间提供最佳平衡。对于运行人工智能应用程序的 4 级和 5 级自动驾驶车辆，更先进的处理模式至关重要，尽管 GDDR6 可能是某些应用程序的首选内存，以支持车辆的多个屏幕。
整合有助于改善功率分布
由于车内运行的器件太多，架构有可能变得更加碎片化，因此一种趋势是为所有 ECU 配备一个域控制器，而汽车设计师将利用多芯片封装将内存存储到一个精简的封装中。整合系统的另一种方法是将关键系统和非关键系统的数据存储结合起来，并内置足够的智能来确定操作的优先次序。
这就要用到 NAND 闪存，而不是采用多个离散的 eMMC 或 UFS 闪存设备，存储将利用 SSD 进行集中和整合存储，以同时容纳驾驶和娱乐内容所需的信息。带有地图的信息娱乐系统的分辨率越来越高，这将进一步推动对将计算和内存结合在一起的架构的需求，并扩大所需的闪存容量，尤其是在越来越多数据被记录下来的情况下。
功耗更低的新兴存储器也显示出汽车应用程序的前景。嵌入式 MRAM 已证明能够应对汽车的极端环境，而 FRAM 非常适合自动驾驶车辆所需的高速非易失性数据记录。
最终，处理器、内存和存储的功耗分布是智能汽车发展的关键因素，尤其是在它们日益电气化的情况下。正如内燃机汽车重视燃油效率一样，对于更智能的汽车来说，无论其动力来源如何，能效都正成为一个越来越重要的指标。
