車輛的線束系統(tǒng)已經(jīng)愈發(fā)復(fù)雜，并給車輛帶來(lái)沉重的重量和成本負(fù)擔(dān)。未來(lái)，這一情況會(huì)隨著自動(dòng)駕駛設(shè)備的加入而發(fā)生哪些變化呢？?jī)晌粚＜覍?duì)此發(fā)表了自己的看法。

隨著OEM開始將自動(dòng)駕駛等越來(lái)越多的新功能集成至車輛產(chǎn)品中，車輛線束設(shè)計(jì)將面臨更大的尺寸、復(fù)雜性、成本和重量挑戰(zhàn)。

工程師和產(chǎn)品規(guī)劃師應(yīng)對(duì)當(dāng)今的自動(dòng)駕駛汽車復(fù)雜度就已十分艱難，而今后復(fù)雜度只增不減，他們又該如何應(yīng)對(duì)？現(xiàn)代車輛通過(guò)高帶寬網(wǎng)絡(luò)以管理高級(jí)傳感器融合，通過(guò)車載計(jì)算機(jī)以運(yùn)行人工智能算法，完成千兆級(jí)別的數(shù)據(jù)處理。各個(gè)模塊各司其職，而將這些不同模塊連接起來(lái)的就是線束。隨著功能的不斷增加，如今的汽車“線束”已經(jīng)越堆越重，給廠商帶來(lái)高昂的成本和封裝挑戰(zhàn)。

事實(shí)上，高檔轎車和全尺寸卡車可能使用了 40 種不同的“線束”，搭載了超過(guò) 700 個(gè)連接器和 3000 條電線。給大家一個(gè)更直觀的數(shù)據(jù)，如果把汽車上的電線全部連起來(lái)，其長(zhǎng)度可以超過(guò)2.5 英里（4 公里），重量也將達(dá) 132 磅（60 公斤）。而且，汽車所需的電線多種多樣，有時(shí)甚至?xí)玫礁哌_(dá) 70 多種專用電線，包括同軸電纜、高速數(shù)據(jù)線和 USB 電線等。

事實(shí)上，上述數(shù)據(jù)還是在不包含“自動(dòng)駕駛”相關(guān)設(shè)計(jì)下的測(cè)算結(jié)果。自動(dòng)駕駛技術(shù)一旦部署，勢(shì)必會(huì)進(jìn)一步增加汽車線束的規(guī)模、重量、成本和復(fù)雜程度。對(duì)于基于電動(dòng)汽車平臺(tái)構(gòu)建的自動(dòng)駕駛汽車而言，更多的電子內(nèi)容也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。對(duì)此，工程師可以從汽車架構(gòu)層面和線束層面采用不同策略進(jìn)行應(yīng)對(duì)。

自動(dòng)駕駛依靠強(qiáng)大而密集的傳感器和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)檢測(cè)不斷變化的駕駛場(chǎng)景，并對(duì)其做出反應(yīng)。

架構(gòu)層面優(yōu)化

汽車制造商正在研究新的電子電氣架構(gòu)，從而通過(guò)簡(jiǎn)化線路設(shè)計(jì)，最大程度地降低成本和重量。此類設(shè)計(jì)可以減少支持各類車輛功能所需的布線，并有機(jī)會(huì)降低重量、便利自動(dòng)化生產(chǎn)，從而降低成本。此外，在OEM中已經(jīng)興起了整合電子組件的趨勢(shì)，比如將 ECU 和傳感器模塊整合起來(lái)，從高度分布式結(jié)構(gòu)向集中式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。這種架構(gòu)整合有助于精簡(jiǎn)物料清單（BoM），并直接簡(jiǎn)化線路的復(fù)雜性。

隨著汽車制造商開始向車輛嵌入功能強(qiáng)勁的集成電路（IC）和微處理器，ECU 整合已經(jīng)成為一種流行趨勢(shì)。如今，芯片的運(yùn)算能力大幅增強(qiáng)，一個(gè)單元已足以承擔(dān)過(guò)去多個(gè)單元才能完成的任務(wù)。這樣一來(lái)，車輛架構(gòu)整合的趨勢(shì)愈發(fā)明顯，各類強(qiáng)大的域控制器將借助傳感器融合和人工智能算法，首先對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，而后再將其發(fā)送至車輛的中央處理單元。

然而，架構(gòu)整合不能過(guò)度。如果所有汽車功能均僅有 1 或 2 個(gè)控制單元全權(quán)負(fù)責(zé)，則勢(shì)必產(chǎn)生大量布線需求，將分布在車輛各處的所有組件連接起來(lái)。OEM將需要執(zhí)行大量分析，從而在分布式和集中式功能管理之間達(dá)到最佳平衡。

OEM和一級(jí)制造商也在積極尋求新型線材，從而達(dá)到降低線束重量的目標(biāo)。舉個(gè)例子，業(yè)內(nèi)已經(jīng)推出了一款橫截面積只有 0.13 平方毫米的新型超細(xì)電線。遺憾的是，雖然有了超細(xì)電線，但電線兩端的連接器配套卻仍跟不上，因此這種超細(xì)電線很難在市場(chǎng)上進(jìn)行大規(guī)模推廣。鋁質(zhì)電線的情況也一樣，純鋁材質(zhì)太脆，因此無(wú)法做到太細(xì)。如今，相關(guān)供應(yīng)商均在開發(fā)適合極細(xì)電路的終端連接器材料，比如鋁合金。一時(shí)間，市場(chǎng)上的合金材料也形形色色，而且絕大多數(shù)情況無(wú)法相互兼容。這意味著，如果使用任何一種電線，整輛車都需要使用同一家供應(yīng)商的連接器，這并不現(xiàn)實(shí)。

新型特種電纜的出現(xiàn)也可以進(jìn)一步縮小線束直徑，并降低線束重量和成本。未來(lái)，車輛上的數(shù)據(jù)密集型傳感器和顯示器的數(shù)量只會(huì)繼續(xù)增加。因此，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化線路傳輸視頻和其他數(shù)據(jù)豐富的信號(hào)愈發(fā)重要。另一個(gè)思路是，在多種設(shè)備同時(shí)接入的大背景之下，通過(guò)線路復(fù)用將多路信號(hào)部署在同一條共用專用電纜上，這也可以達(dá)到降低重量、成本、電線直徑的效果。

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關(guān)鍵是要采用一套可以支持整個(gè)電子電氣和線束開發(fā)流的工程軟件解決方案。

自動(dòng)化的數(shù)據(jù)傳輸可以簡(jiǎn)化域與域之間的交互，從而減少線束設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。

借助數(shù)字化工具

除了架構(gòu)和線束層面的優(yōu)化外，在開發(fā)過(guò)程中采用電子電氣軟件解決方案也至關(guān)重要。我們需要使用軟件工具來(lái)進(jìn)行快速權(quán)衡分析，以優(yōu)化模塊安裝位置，并識(shí)別可以進(jìn)行集成的模塊，從而節(jié)省重量、成本或降低復(fù)雜度。也就是說(shuō)，軟件工具可以快速分析改變?nèi)魏尾季挚赡軒?lái)的影響，幫助工程師選擇出最優(yōu)系統(tǒng)架構(gòu)。

此外，最先進(jìn)的電子電氣工程解決方案還可以在整個(gè)線束開發(fā)過(guò)程中保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性，與其他工程軟件和自動(dòng)化設(shè)計(jì)軟件完美兼容。比如，Mentor 公司的 Capital 軟件套件即可支持車輛等大型平臺(tái)進(jìn)行電氣系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)，幫助OEM成功完成哪怕最復(fù)雜的車輛線束設(shè)計(jì)。

數(shù)據(jù)連續(xù)性可確保工程師在電子電氣架構(gòu)和線束開發(fā)的各個(gè)階段均可以訪問(wèn)最新的準(zhǔn)確信息，即通過(guò)為車輛架構(gòu)和線束創(chuàng)建一個(gè)數(shù)字化“副本”，以避免手動(dòng)交換數(shù)據(jù)的需求。這樣一來(lái)，工程師可以通過(guò)自動(dòng)數(shù)據(jù)交換，避免手動(dòng)數(shù)據(jù)交換和重復(fù)輸入可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤，從而實(shí)現(xiàn)更有效的協(xié)作。此外，由于具備與其他領(lǐng)域軟件（比如機(jī)械設(shè)計(jì)工具和產(chǎn)品周期管理解決方案）進(jìn)行集成的能力，該解決方案還可以便利跨工程領(lǐng)域的協(xié)作和自動(dòng)數(shù)據(jù)交換。

自動(dòng)化功能可幫助工程師進(jìn)一步優(yōu)化車輛架構(gòu)和線束。綜合線路設(shè)計(jì)可以將系統(tǒng)連接性信息（例如設(shè)備和信號(hào)類型）與物理線束限制相結(jié)合，從而在車輛范圍內(nèi)生成最優(yōu)的線路布局和連接方式。如今的綜合線路設(shè)計(jì)工具支持復(fù)雜的電線類型、豐富的屏蔽材料選擇、多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，甚至可以自動(dòng)創(chuàng)建接地點(diǎn)。

最后，結(jié)構(gòu)性優(yōu)化和系統(tǒng)級(jí)改變也會(huì)對(duì)電子電氣和汽車線束帶來(lái)廣泛影響。此外，這種方法還允許在工程和制造的任何環(huán)節(jié)啟動(dòng)變更流程，從而讓持續(xù)優(yōu)化成為一種常態(tài)。值得注意的是，最重要的是要在項(xiàng)目的早期階段引入結(jié)構(gòu)性的變更管理規(guī)范。

先進(jìn)的電子電氣工程軟件是一套非常優(yōu)雅的解決方案。借助于變更控制機(jī)制，這套軟件的內(nèi)置設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)功能得到了極大的增強(qiáng)，可以判斷特定設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的負(fù)責(zé)人，并提示變更的開展方向。

通過(guò)這些增強(qiáng)特性，該數(shù)據(jù)庫(kù)可以立即提供自動(dòng)化、結(jié)構(gòu)化的變更管理程序。

Capital軟件套件可以幫助工程師在成本、重量和尺寸指標(biāo)之間進(jìn)行權(quán)衡，從而達(dá)到最優(yōu)線束設(shè)計(jì)。

新挑戰(zhàn)，新解決方案

電氣化進(jìn)程的推進(jìn)和自動(dòng)駕駛的到來(lái)將給車輛的線束布局帶來(lái)更多負(fù)擔(dān)。OEM在緊跟趨勢(shì)之余必須考慮新增任何功能可能帶來(lái)的復(fù)雜度，因?yàn)檫@將給線束重量、直徑和成本帶來(lái)顯著的直接影響。

現(xiàn)代線束設(shè)計(jì)和工程工具可以解決隨汽車創(chuàng)新而來(lái)的問(wèn)題。這些解決方案的自動(dòng)化程度非常高，支持多種先進(jìn)指標(biāo)，還具有分析能力，可以幫助工程師克服這些挑戰(zhàn)。此外，此類解決方案還可以幫助設(shè)計(jì)人員更好地進(jìn)行取舍，從而在線束材料、元件放置和布線之間做出最佳平衡，并最終最小化線束重量、成本及直徑。

然后，該解決方案可以根據(jù)設(shè)備型號(hào)、信號(hào)位置及車輛的物理限制，自動(dòng)生成最佳布線設(shè)計(jì)。隨著電子電氣架構(gòu)和線束的發(fā)展，全面的變更管理設(shè)施和強(qiáng)大的數(shù)字“副本”可確保各大工程領(lǐng)域之間實(shí)現(xiàn)的信息實(shí)時(shí)同步。車輛自動(dòng)化、電氣化和連接性將更加接近主流，這些技術(shù)將逐步推動(dòng)汽車工程從機(jī)械系統(tǒng)向電子電氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。

為了推出強(qiáng)大、可靠且經(jīng)濟(jì)高效的車輛平臺(tái)，采用先進(jìn)的電子電氣工程軟件解決方案至關(guān)重要。