汽车趋势为线束开发带来了新挑战
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摘要 新技术的迅速引入以及汽车初创企业的涌入，为线束开发带来了许多挑战。OEM和初创企业都必须考虑它们集成到车辆中的技术功能的数量和复杂程度，因为它们直接影响线束重量、线束直径和成本。电气化、自动驾驶和驾驶员辅助、人工智能以及连接功能都给线束增加了负担。 新技术 新技术的不断发展及其在现代汽车中的应用导致了一种现象，这种现象可以称为“内容困境”。 内容困境是指一种冲突，即车辆制造商试图集成到车辆中的技术内容太多，而线束所需的重量、成本和包装空间有限。 导致内容困境的最新技术趋势的示例包括(图1)： •电气化 •自动驾驶 • 人工智能 •联网汽车
图1：人工智能和连接性等新的汽车技术正在线束设计中提出新的挑战。 行驶距离是电动汽车的关键竞争因素。一次充电汽车可以行驶的里程越多越好。车辆质量在确定车辆续驶里程方面起着关键作用，因此，最大程度地减少电动汽车的重量对于将具有竞争力的成功汽车推向市场至关重要。然而，新的车辆技术需要额外的电线和其他电子部件，从而增加了车辆的重量。与内燃机动力总成相比，仅引入动力总成就增加了约30%的重量。 自主驾驶需要添加大量的硬件冗余和故障安全机制，以防止可能导致自主系统意外失效的单点故障。系统冗余至关重要，因为如果驾驶员不注意或未积极参与驾驶和转向过程，则意外故障可能导致车辆坠毁。但是，这些安全冗余可能会增加线束的重量和成本。 车辆中的人工智能可实现面部识别、计算机视觉和其他机器学习算法，从而通过处理和从传入数据中“学习”来帮助个性化用户体验和车辆设置。这就要求在整个车辆上包括无数的摄像机和其他硬件。这些摄像机通常通过同轴电缆或高速数据电缆连接到电气控制单元，与传统的汽车布线相比，它们更大、更重且更昂贵。 最后但并非最不重要的一点是，作为物联网和车辆互联网的一部分，车辆正在变得高度互联，从而将车辆转变为我们在家和工作中的互联生活之间的无缝接口。将屏幕和显示器集成到几乎任何可以想象到的内表面中，证明了该车在娱乐、通信和生产力枢纽方面的作用日益增强。 所有这些技术必须连接在一起，从而导致线束的重量、线束直径和成本不断增加(图2)。一些现代车辆包含近40种不同的线束，包括大约700个连接器和3000多个电线。如果将它们拆开并放入一条连续的线中，这些电线将超过2.5英里(4公里)的长度，重约132磅(60千克)。此外，可以有70多种专用电缆，例如同轴电缆、高速数据和USB电缆。在老式汽车中，这个数字不到10。
图2：随着新功能的集成，现代汽车线束的尺寸和复杂性不断增长。 当今的汽车制造商如何解决内容难题?通过引入有助于开发团队减少添加的内容和技术对线束所需的重量、成本和包装空间的影响的方法。 一种解决方案是开发减轻线束重量的技术。一个超小直径的布线(0.13mm2)就是一个很好的例子。不幸的是，工业界仍在努力开发足够数量的端子替代品以替代现有的所有现有端子，这些端子可以压接到如此小的布线直径。当前市场上可用的产品不支持向超小直径布线的大规模迁移。 铝线也一样。对于小直径的布线，纯铝太脆，因此不是可行的选择。端子供应商已开始开发适合其端子规格的最佳铝合金。这导致了市场上多种合金的出现，这些合金在大多数情况下与其他供应商的端子不兼容。 反过来，这意味着车辆必须仅由一个供应商的连接器组成，才能在整个车辆上使用铝，这是不现实的。 另外，切换到铝线将需要压缩铝芯以减少重量和重量。由于其材料特性，铝线的直径必须增加至少一种尺寸，以保持与铜线相同的导电性。在整个车辆甚至车辆的一部分上切换到更大直径的铝线，将导致捆束尺寸显著增加，并需要更多的包装空间。 寻找专用电缆的替代品将进一步减轻线束的重量、成本和线束直径。摄像机和显示器的数量只会在将来增加，因此开发通过标准化布线传输视频和摄像机信号的方法至关重要。另外，找到将这些信号多路复用到一根共享的专用电缆上，并使多个设备接入这些电缆的方法将具有相同的效果：减少线束重量，降低成本和线束直径。 另一种方法是使用诸如Capital之类的高级软件解决方案，该解决方案支持权衡研究，以优化模块位置并确定可以组合以节省重量、成本和减小包装尺寸的任何模块(图3)。Capital具有比较和分析布局对线束重量、成本和线束直径的影响的能力，使工程师能够选择最佳的系统架构。
图3：Capital使成本、重量和捆束尺寸指标的权衡研究最优化了线束设计。 汽车初创企业的出现 在过去的10到15年中，汽车行业发生了第二个趋势，即汽车初创企业的激增，彻底改变了这一趋势。如今，不仅是福特、大众或丰田这样的老牌原始设备制造商了。 自特斯拉于2003年成立以来，越来越多的电动汽车初创公司不断进入市场。这给它自身带来了挑战。 电动汽车初创企业面临独特的挑战，例如： •缩短上市时间 •基础设施不足 •自下而上的设计 •不断变化 |
