汽车线束架构的趋势

汽车行业一直在努力提高设计效率，对于其他产品和行业来说，这通常是未来的预兆。在迪尔伯恩举行的汽车线束会议上，Matt Schroeder向观众介绍了他研究过的一些OEM架构示例，这些示例揭示了重要趋势。Matt是全球工程和基准测试公司 Caresoft的顾问。Caresoft的产品之一是执行车辆拆解，以识别废物和整体设计适用性。他们不是在组件的基础上做到这一点，而是在系统的基础上做到这一点。Caresoft从外向内看，识别浪费和可避免的成本。Matt花费了大量时间分析其OEM 客户的电气系统。在一次采访中，他回顾了他的演讲，并对总体趋势提出了一些突出的观察。

在分析布线系统或任何与此相关的系统时，Matt 强调，他们正在以多种方式寻找低效率。首先，他们从整合的角度来看待事物，或者事物是如何组合在一起的。他们还从规格基础上分析事物——设计是否超出了规定。装配设计是Caresoft的另一个重要指标。最后，他们从整体产品复杂性的角度来看待系统。

在深入了解 OEM 样品的详细原理图之前，Matt 讨论了消除汽车电气系统中浪费的一些总体趋势。“我们看到了汽车行业的发展方向（图1），从传统架构转向当前的基于域的架构。

图1 向基于域的架构迈进

在目前的架构中，你有一个用于电动升降门的盒子（ECU），一个用于HVAC系统的盒子等，它们都通过某种类型的CAN总线连接在一起。Matt认为，随着基于领域的概念的进一步发展，这种趋势正在向右发展。这主要是由特斯拉和Lucid两家公司推动的。“还有其他人正在努力实现这一目标，但在我们的拆除中，这就是我们所看到的。

Matt特别指出，Caresoft的分析并未真正涉及各个OEM的线束质量，而且他们遇到的组件的实际质量相当高。相反，他们的任务是指出OEM客户的效率低下。“这与质量无关。我们正在寻找该行业在效率、降低成本和创新方面的发展方向。

在第一个示例中（图2），Matt对一个典型的架构进行了通用的观察。

图2 典型的车身线束架构结构

绿色代表主体线束，红色代表前部或发动机舱，洋红色代表IP线束。“在边缘，您可以看到这些线束如何连接到门板、前后面板、A柱和 B柱到头顶、掀背车门等。你有所有这些不同的车身安全带，它们根据车辆在装配线上的组合方式进行细分。

正如Matt所指出的，这种架构强制使用多个互连（Big Inline Connectors）。“互连会导致额外的工作、额外的成本和额外的潜在保修问题。而客户却一无所获。当您插入灯时，客户会得到一盏灯。当您插入模块时，客户会得到一个处理器来做一些事情。当您由于车辆的分区而进行连接时，您不会选择任何功能。它使汽车能够工作，但并没有为客户增加任何特性或功能。Matt在高价值和低价值成本之间做出了重要的划分。“无论是在车辆上还是在农业设备上，我们都在寻找用最少的互连找到最大的价值，因为它们不会增加价值。

Matt继续以图3中的Rivian为例，他指出，尽管这是一款相对较新的电动汽车，有一些令人兴奋的营销，但线束设计实际上并没有什么革命性的东西。

图3 Rivian车身安全带概述

他指出，这种结构可能由装配协议指导，具有传统的车身线束、多个IP线束和外围线束，与通用示例不同。“同样，这并不是说车辆不好-这与质量无关 - 这只是关于我们从效率的角度来看前进的方向，”他坚持说。

接下来是悍马，这是通用汽车的全新电动汽车（图4）。

图4 通用悍马EV车身线束概述

“这个更独特一些，你可以看到绿色的车身安全带从前部延伸到车辆的后部，穿过中心。它延伸到车门，没有单独的前车厢安全带。他们通过伸出车身安全带来摆脱前车厢安全带。它允许您消除这些互连，并代表着很好的成本节约。这表明通用汽车正在从更广泛的意义上考虑线束。

图5 大众ID.4车身安全带概述

Caresoft已经为大众汽车进行了多次拆解，这代表了他们整个产品线的共同主题。Matt认为这个设计总体上非常好。“你看到绿色的车身安全带，我们突出显示了（洋红色）应该是IP安全带，但它是相同的身体安全带。他们所做的是用这个大型线束建立IP，然后将其装入并通过车辆的其余部分展开。它负责中控台，并向上移动到A柱，然后返回到后面板，“他详细说明，并指出这种设计非常创新和高效。

Matt指出，当你查看大众的产品时，他们有多个车型级别，每个级别都有多个选项。它迫使他们进行BUILD-to-VIN线束。“他们不一定简化架构，因为他们不得不处理多个线束的复杂性，因此他们开发了这种构建线束的方法，以帮助从他们构建到 VIN的思维方式中节省一些成本。

为了进一步说明这一点，Matt提请注意代表直列同轴连接的黑点。“这些连接甚至更昂贵，你可以看到车辆中没有内联同轴电缆。他们能够拿走所有的天线，并将它们作为一个连续的同轴电缆从顶部一直运行到前面。他们确实能够从制造复杂车辆中节省大量成本。

Matt对大众汽车为摆脱互连所做的努力表示赞赏。“他们把这个作为他们的行业标准，告诉他们如何把车辆组装在一起。它们减少了大型互连的数量，并简化了整体设计。这需要与他们的线束供应商建立非常密切的关系，但我们还没有在任何其他制造商那里看到这一点。

图6 Lucid Dream 身体安全带概述

“这是一辆价值175,000美元的汽车，这是一辆新的电动汽车，非常令人兴奋。他们的首席工程师来自特斯拉，负责让他们更多地实现盈利，我们非常渴望看到它。但是，正如Matt所指出的，从线束的角度来看，它非常传统，有许多互连。“我们没有看到他们取得我们在大众汽车身上看到的进步。

Matt确实注意到的一件事是存在四个基石车辆控制模块。这些元素使这种特殊的设计在效率的讨论中具有重要意义。“当我们回顾图1时，Lucid设计代表了向车辆集中式架构的转变。我们在这里进入模块，理解这种级别的区域中央计算代表了最新的架构进步，这一点非常重要。

在当今的汽车制造中，似乎没有人比特斯拉更掌握电气架构的效率（图7）。

图7 特斯拉 ModelY车身安全带概述

从安全带的角度来看，Matt表示它看起来并不那么具有革命性，包括主体安全带和其他用于IP、后面板等的功能。“这是关于他们如何建立联系，”他透露。“特斯拉的独特之处在于它们之间没有互连。例如，IP安全带从不接触身体安全带。它涉及到我们标记为BCM的东西（图8）。他们通过这些控制器构建所有的互连。

图8 特斯拉控制模块

这种高级使用或区域计算代表了Matt和他的团队分析的设计中效率的顶峰。“特斯拉的独特之处在于他们制造了一种变体。我认为他们在这辆车上的一个选择是拖车线束，但除此之外，一切都是遗留的。他们在组装中没有十几种身体安全带可供选择。他们只有一个。他们构建它们都是一样的，然后根据客户选择的选项校准软件。他坚持认为，Model Y代表了特斯拉非常快速的工程速度，与Model 3相比是一个巨大的飞跃。“这是非常精致的建筑，而且经过深思熟虑。”

Matt了最后几分钟谈论了特斯拉未来的创新计划。“埃隆·马斯克（Elon Musk）曾表示，他讨厌电线和线束，”马特提醒道。它们很灵活，不适合特斯拉正在开发的截面千兆铸造组件。为此，他们将需要由金属或导电聚合物制成的刚性导体。“我认为我们不会在Cybertruck中看到这一点，但我认为对于下一代Model 3或Model Y，我们将在架构中看到完全不同的思维方式以及事物如何组合在一起。