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本文從成本的角度、電連接性能以及汽車電子電氣新架構(gòu)角度出發(fā)，對整車線束的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，達(dá)到了提高車輛可靠性、降低成本、提升電連接性能的目的。

1. 電子電氣架構(gòu)對汽車影響

電子電氣架構(gòu)起到電子電氣系統(tǒng)總布置的功能。在功能需求、法規(guī)和設(shè)計(jì)要求等特定約束下，通過對功能、性能、成本和裝配等各方面進(jìn)行分析，所得到最優(yōu)的電子電氣系統(tǒng)模型。就現(xiàn)代汽車制造業(yè)來說，汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)集中反映出消費(fèi)者對于汽車舒適度、人性化、智能化以及美觀性的消費(fèi)需求。同時(shí)，汽車電子電氣架構(gòu)是一項(xiàng)系統(tǒng)、復(fù)雜的工作，廣泛涉及軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)、線路等多方面內(nèi)容。

2. 電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)流程

針對汽車電子電氣架構(gòu)的設(shè)計(jì)，國際通用的開發(fā)模式為V模式開發(fā)流程。電子電氣架構(gòu)整體設(shè)計(jì)工作和流程優(yōu)化，需要遵循六個(gè)步驟進(jìn)行，電子電氣架構(gòu)開發(fā)流程見圖1。

圖1 電子電氣架構(gòu)開發(fā)流程

1）對于汽車功能需求進(jìn)行定義。在該階段實(shí)施期間，需要根據(jù)市場對汽車的實(shí)際需求、客戶的具體需求進(jìn)行分析，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析以及統(tǒng)計(jì)等工作，保證在初期工作中，能夠?qū)φ囆枨筮M(jìn)行統(tǒng)計(jì)與評估，也能對進(jìn)電子電器系統(tǒng)需求進(jìn)行定義，這樣才能使電氣測試規(guī)范的制定滿足相關(guān)需求。

2）對整個(gè)電子電器系統(tǒng)的架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證其制定的合理性。期間，需要根據(jù)電子電氣系統(tǒng)的實(shí)際需求，對各個(gè)系統(tǒng)以及電氣加工方案進(jìn)行合理制定，在整體上，保證整車電子電氣架構(gòu)方案物理、邏輯架構(gòu)的充分設(shè)計(jì)。

3）對電子電器件進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。在實(shí)際工作執(zhí)行期間，需要根據(jù)一個(gè)環(huán)節(jié)，對電子電氣架構(gòu)方案進(jìn)行物理、邏輯的優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證在真正含義能夠促進(jìn)電氣電器件解決方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對于電子電氣系統(tǒng)，其中存在電氣器件、軟件、機(jī)械等，基于其中的相關(guān)需求，促進(jìn)設(shè)計(jì)工作的有效執(zhí)行，保證愛測試的規(guī)范性以及操作工作的合理性。

4）電子電器件、相關(guān)設(shè)備的開發(fā)。在該階段實(shí)際執(zhí)行過程中，需要對電子電器件進(jìn)行合理研究?；谠O(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件、軟件、機(jī)械系統(tǒng)需求的設(shè)計(jì)，保證各個(gè)分工工作在零件供應(yīng)商方面進(jìn)行完成。在工作中還需要注意到：零件供應(yīng)商的工作階段，要根據(jù)自身測試規(guī)范，對電子器件進(jìn)行合理驗(yàn)證，以保證電子器件的構(gòu)建滿足汽車廠家的設(shè)計(jì)要求，符合硬件、軟件、機(jī)械系統(tǒng)的開發(fā)。

5）對整車系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。在實(shí)際驗(yàn)證工作中，要基于相關(guān)的測試規(guī)范，為其找出適合整車電子電氣架構(gòu)方案驗(yàn)證工作。

6）在對整車電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證期間，需要對存在的目標(biāo)可信性進(jìn)行思考，保證電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)需求目標(biāo)得以優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。

3. 電子電氣架構(gòu)發(fā)展趨勢

隨著汽車向電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化方向發(fā)展，整車電器功能越來越復(fù)雜，為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度越來越高的汽車功能配置，汽車電子電氣系統(tǒng)也在不斷進(jìn)行適用性調(diào)整，出現(xiàn)各式各樣的汽車電子電氣新架構(gòu)。汽車電子電氣新架構(gòu)總體發(fā)展方向主要如下幾個(gè)方面：

1）電控單元（ECU）的整合程度將提升，控制單元的集成化越來越高，單個(gè)控制器的功能范圍擴(kuò)大，整車的控制器數(shù)量呈現(xiàn)下降趨勢。

2）車載傳感器數(shù)量將飛速增加，為確保車輛有充足的安全冗余，汽車將安裝具有多個(gè)具備相似功能的傳感器。從長期考慮，汽車行業(yè)將開發(fā)更完善的傳感器解決方案來減少傳感器數(shù)量和成本，從而使汽車的成本下降。

3）傳感器將更智能，為實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)母咝?，集成化的智能傳感器將需要完成部分傳統(tǒng)ECU完成的工作。為確保傳感器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，新一代傳感器清潔系統(tǒng)，例如除冰除塵等，將是新發(fā)展趨勢。

4）“汽車以太網(wǎng)”勢不可擋將成為整車支柱。汽車交互的數(shù)據(jù)量的提升，互聯(lián)環(huán)境下的安全保障，以及跨行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的需求很有可能催生汽車以太網(wǎng)。本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)等傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)在汽車上應(yīng)用，但僅限于封閉式的低級網(wǎng)絡(luò)。FlexRay和MOST等技術(shù)有可能被汽車以太網(wǎng)取代。

5）自動駕駛的應(yīng)用，需要大量的數(shù)據(jù)作為支撐，汽車將在云端結(jié)合車內(nèi)及車外信息，不同企業(yè)間的數(shù)據(jù)共享，為汽車行車提供可靠有效的周邊行車環(huán)境，車輛對數(shù)據(jù)分析并將基于數(shù)據(jù)處理結(jié)果形成相應(yīng)的行車方案。

6）汽車與外界交互越來越頻繁，汽車不僅是人們出行的行車工具，更作為一種人與外部的載體。AI技術(shù)的應(yīng)用，使人可以與車對話，V to V，V to X 的實(shí)現(xiàn)，讓車有了自己的“語言”。

4. 基于新架構(gòu)的整車線束的設(shè)計(jì)

整車線束設(shè)計(jì)

整車線束設(shè)計(jì)不僅與電子電氣架構(gòu)有關(guān)，還與整車電控單元、傳感器等的布置位置，裝配工藝要求，整車電源需求，電控單元對線束的布置要求等因素息息相關(guān)。從總體上而言，整車線束設(shè)計(jì)主要包含以下幾個(gè)方面：整車線束網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣泳€設(shè)計(jì)、整車線束電源分配設(shè)計(jì)、整車線束搭鐵點(diǎn)設(shè)計(jì)、整車線束單元原理設(shè)計(jì)、整車線束布置設(shè)計(jì)。

整車線束電源分配設(shè)計(jì)

整車線束電源分配設(shè)計(jì)主要是對保險(xiǎn)絲、繼電器的分配設(shè)計(jì)。保險(xiǎn)絲、繼電器一般以電器盒的形式出現(xiàn)在汽車中。按照電器盒在整車上的布置位置，可以將電器盒分為：正極電器盒總成：位于蓄電池正極處。一般由保險(xiǎn)絲及正極保護(hù)殼組成。主要對整車供電的起到保護(hù)作用。前艙電器盒總成：位于前艙的電器盒總成。一般由保險(xiǎn)絲、繼電器、保護(hù)殼等組成，主要針對布置于發(fā)動機(jī)艙的用電器，對整車線束回路起到電源轉(zhuǎn)換、電流保護(hù)的作用。儀表板電器盒總成：安裝于儀表板上的電器盒總成，屬于室內(nèi)電器盒總成的一種。一般由保險(xiǎn)絲、繼電器、保護(hù)殼等組成，主要針對布置于室內(nèi)的用電器，對整車線束回路起到電源轉(zhuǎn)換、電流保護(hù)的作用。后背門電器盒總成：安裝于后備廂的電器盒總成，屬于室內(nèi)電器盒總成的一種。一般由保險(xiǎn)絲、繼電器、保護(hù)殼等組成，主要針對布置于后背門的用電器，對整車線束回路起到電源轉(zhuǎn)換、電流保護(hù)的作用。電器盒按照位置分類見圖2。由于混動技術(shù)的不斷發(fā)展，整車電器盒的布置位置也會隨著整車布置的優(yōu)化而不斷變化。

基于汽車電子電氣新架構(gòu)的整車線束電源分配設(shè)計(jì)，主要是指整車電器盒中保險(xiǎn)絲、繼電器的分配及設(shè)計(jì)?；谛录軜?gòu)的保險(xiǎn)絲、繼電器相較于傳統(tǒng)汽車電子電氣架構(gòu)，整車保險(xiǎn)絲的數(shù)量減少，繼電器也相應(yīng)減少，減少了電器盒與線束回路之間的連接，降低了整車線束故障風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，尤其是智能化電器盒的應(yīng)用，大大提高了整車線束的電連接可靠性。

整車線束搭鐵點(diǎn)設(shè)計(jì)

整車線束的搭鐵點(diǎn)設(shè)計(jì)在汽車線束設(shè)計(jì)中起到重要作用，如果設(shè)計(jì)不好，就會造成信號干擾，從而影響某些電器的正常功能的實(shí)現(xiàn)。

整車線束在搭鐵點(diǎn)位置選擇上，遵循就近搭鐵原則。就其分布而言，應(yīng)優(yōu)先選擇在車身/底盤各主要梁上。除非有特殊情況，一般不允許使用金屬支架搭鐵。另外，有特殊布置要求的搭鐵點(diǎn)應(yīng)優(yōu)先遵守其特殊要求，此技術(shù)要求在搭鐵點(diǎn)位置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先滿足。對濕區(qū)搭鐵端子需考慮用帶膠熱縮管防水處理。

在整車電路接地原理設(shè)計(jì)中，一般要求搭鐵線直接壓接到搭鐵端子處，中間不允許存在并線打卡情況。但在實(shí)際整車線束設(shè)計(jì)和制作中存在接地回路打卡現(xiàn)象，否則會造成線束接地點(diǎn)數(shù)量過多、接地回路繞線，線束直徑過大、裝配困難、有效布置空間無法滿足線束尺寸要求等問題存在，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際狀態(tài)確定。

基于汽車電子電氣新架構(gòu)的整車線束搭鐵點(diǎn)設(shè)計(jì)，需要注意幾個(gè)方面。整車線束搭鐵點(diǎn)應(yīng)根據(jù)負(fù)載的特性以及是否有特殊要求，按照就近原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。對于整車性能及安全影響大，且易受到其他用電設(shè)備干擾的電控單元，這些用電設(shè)備的搭鐵點(diǎn)需要單獨(dú)設(shè)立。對于影響整車安全性能的用電設(shè)備，它的搭鐵點(diǎn)不僅需要單獨(dú)設(shè)立，而且為了確認(rèn)安全可靠性，最好采用復(fù)式搭鐵。對于信號較弱的用電器的搭鐵位置最好也獨(dú)立，布置位置離用電器較近，以保證信號的真實(shí)傳遞。對于蓄電池負(fù)極線束、動力單元搭鐵線束用導(dǎo)線的截面積較大，需要控制搭鐵的位置，較少導(dǎo)線長度、控制線束走向，以便減少電壓降。對于其余沒有特殊要求的用電器，可以根據(jù)搭鐵具體布置位置及功能要求特殊性采取共用搭鐵。雖然汽車電子電氣新架構(gòu)的電控單元數(shù)量減少，整車線束搭鐵點(diǎn)總量下降，但是需要注意的是部分傳感器的“信 號-”不直接與電控設(shè)備相連，在搭鐵設(shè)計(jì)時(shí)要考慮傳感器的特殊性。

5. 總結(jié)

汽車電子電氣新架構(gòu)越來越成為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代汽車復(fù)雜化的整車電器功能的撒手锏，從而適應(yīng)汽車向電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化方向的發(fā)展趨勢。比亞迪早前宣布在最新的e平臺上實(shí)現(xiàn)儀表、空調(diào)、音響、智能鑰匙等控制模塊10合1，使整車控制模塊線束大幅減少，降低模塊故障率以及提升生產(chǎn)裝配效率。上汽集團(tuán)早前推出了基于全新電子電氣架構(gòu)的電動車平臺——Double E架構(gòu)，核心亮點(diǎn)之一是采用了支持海量數(shù)據(jù)極速傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)技術(shù)。阿里巴巴推出的AliOS智聯(lián)網(wǎng)汽車解決方案，其一大亮點(diǎn)是充分發(fā)揮了阿里云在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能的優(yōu)勢，借助阿里巴巴的生態(tài)能力，賦能合作伙伴更好探索“數(shù)據(jù)x智能”驅(qū)動的新型業(yè)務(wù)模式。

從整車線束的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣泳€設(shè)計(jì)、整車線束電源分配設(shè)計(jì)、整車線束搭鐵點(diǎn)設(shè)計(jì)、整車線束單元原理設(shè)計(jì)、整車線束布置設(shè)計(jì)這幾個(gè)主要方面分析結(jié)果可知，基于汽車電子電氣新的架構(gòu)整車線束設(shè)計(jì)，相較于傳統(tǒng)的汽車電子電氣架構(gòu)，具有降低整車線束的接插件總量、整車線束回路總數(shù)、整車端子數(shù)量、CAN通訊網(wǎng)絡(luò)CAN線總數(shù)等優(yōu)勢。綜上所述，基于汽車電子電氣新架構(gòu)的整車線束設(shè)計(jì)，必將達(dá)到降低車輛制造成本、提升電連接性能、降低整車重量、提高車輛可靠性的目的。