當(dāng)我們坐在車內(nèi)，可以輕松地控制車窗、空調(diào)甚至方向盤時(shí)，可能想象不到，隱藏在汽車外殼下的電氣分配系統(tǒng)，正在數(shù)以千米計(jì)的線束之間進(jìn)行信號傳輸。移動(dòng)出行新時(shí)代的來臨，智能車輛出現(xiàn)了更多的主動(dòng)安全功能、信息娛樂系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)服務(wù)，這讓汽車內(nèi)部的電氣架構(gòu)變得極其復(fù)雜。

上世紀(jì)50年代，當(dāng)外觀優(yōu)美、內(nèi)部設(shè)計(jì)簡約的雪佛蘭貝爾艾爾（Bel Air）汽車問世的時(shí)候，在其電氣架構(gòu)系統(tǒng)中，沒有任何的電子元件，只有極少的電氣組件，依靠最基本的環(huán)形端子連接；直到1970年，汽車開始引入電子元件，而且排放要求和電子模塊也隨之出現(xiàn)，線束定位開始對電氣系統(tǒng)提出了專業(yè)要求；2000年-2010年間，汽車電子技術(shù)與日俱增，數(shù)據(jù)和通訊協(xié)議推動(dòng)新品需求，大功率管理開始盛行，同時(shí)消費(fèi)電子產(chǎn)品集成增加了電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性，美國的燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)推動(dòng)高電壓動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)展。

2019年，在自動(dòng)駕駛汽車到來前夜，一輛汽車需要在一眨眼的時(shí)間內(nèi)傳輸足足15,000條數(shù)據(jù)，同時(shí)新增的眾多傳感器和雷達(dá)，需要消耗大量的能源。1995年-2005年，汽車能耗幾乎是翻倍的，從700瓦到1100瓦。現(xiàn)在，汽車能耗能夠達(dá)到40000瓦，這等于是一個(gè)住房的能耗了，而且汽車線束回路的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到3200個(gè)。

從歷史上看，當(dāng)汽車添加新功能（如加熱座椅）時(shí)，只需添加一個(gè)新的控制模塊和接線。那么在L3、L4自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中，一個(gè)未經(jīng)優(yōu)化的系統(tǒng)需要增加接近兩公路長的布線，5千米長的線束和連接器裝入今天的汽車中，對汽車輕量化、電動(dòng)化的大趨勢是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。

重新思考車輛的架構(gòu)

未來汽車需要什么樣的電氣架構(gòu)？智能車輛的電氣分配系統(tǒng)正在發(fā)生怎樣的演變？帶著這些問題，我們造訪了全球領(lǐng)先的技術(shù)公司安波福位于天津的線束生產(chǎn)基地，與安波福公司電氣分配系統(tǒng)全球總裁威廉 T. 普雷斯利（William T. Presley）先生和亞太區(qū)副總裁兼董事總經(jīng)理朗智文（Anu Rathninde）先生就汽車電氣架構(gòu)演進(jìn)等問題進(jìn)行了深度交流。

普雷斯利提到“未來的汽車架構(gòu)會(huì)有三個(gè)S：一個(gè)是簡化(simplified)，一個(gè)是可擴(kuò)展(scalable)，還有一個(gè)是可持續(xù)(sustainable)。現(xiàn)在的汽車架構(gòu)系統(tǒng)有非常大的中央化的一個(gè)電力分配中心，然后有分布式的計(jì)算系統(tǒng)。安波福要做的就是把它反過來，成為一個(gè)集成的中央計(jì)算系統(tǒng)，而配電系統(tǒng)則是分布式的，這樣就能夠利用現(xiàn)有的車輛當(dāng)中的這些模塊，減少電氣分配中心的體積和重量，從而可以實(shí)現(xiàn)減排，提升汽車的可行駛公里數(shù)。”

過去的幾十年里，汽車正在利用計(jì)算平臺知識提供更多的特性和功能，高性能計(jì)算平臺的出現(xiàn)，讓汽車功能自然集成在一起。未來汽車將轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)由軟件定義的平臺。針對功能豐富且高度自動(dòng)化的車輛，安波福提出了一種可持續(xù)優(yōu)化的智能汽車架構(gòu)（SVA）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它包括一個(gè)動(dòng)力數(shù)據(jù)中心（PDC）、數(shù)據(jù)主干網(wǎng)以及中央計(jì)算集群，用來處理計(jì)算、信號和動(dòng)力傳輸?shù)恼w方案，能夠幫助實(shí)現(xiàn)支持基于軟件的各項(xiàng)功能、快速數(shù)據(jù)傳輸，并且能夠滿足最高級別汽車安全的冗余性要求，確保汽車故障后仍然能安全運(yùn)行，同時(shí)還能滿足業(yè)內(nèi)最嚴(yán)格的運(yùn)行安全與網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)。

在安全方面，該系統(tǒng)采用三重防故障的運(yùn)行設(shè)計(jì)，將電力故障、網(wǎng)絡(luò)故障甚至運(yùn)算故障都考慮在內(nèi)，車輛電氣系統(tǒng)出現(xiàn)問題，能夠?qū)崟r(shí)重新規(guī)劃電力、網(wǎng)絡(luò)傳輸，甚至讓自動(dòng)駕駛汽車安全停車。在設(shè)計(jì)中充分考慮了在各種情況下，仍保證為汽車安全運(yùn)行提供必要的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（IP），使汽車即使出現(xiàn)故障后也能安全運(yùn)行，而這也正是未來智能汽車架構(gòu)的基礎(chǔ)。

普雷斯利認(rèn)為“今天的汽車架構(gòu)每一個(gè)OEM，每一個(gè)車輛架構(gòu)是不一樣的，而智能汽車架構(gòu)（SVA）就是讓你能夠有一些基礎(chǔ)的部分，比如說動(dòng)力數(shù)據(jù)中心，還有中央計(jì)算集群，可以把這樣的區(qū)塊放在任何的車輛上面，要改的只不過是電氣分配系統(tǒng)的長度。所以，每一個(gè)車輛不需要有單獨(dú)的架構(gòu)，所有的車輛都有同樣的架構(gòu)，這個(gè)功能是通過解決方案還有軟件應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)的。所以說不再需要定制每一個(gè)架構(gòu)。”

新趨勢下的汽車線束形態(tài)

汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，沒有線束也就不存在汽車電路。線束的長度越長，體積越大，會(huì)增加車輛的重量，而增加重量往往意味著將減少電動(dòng)車的可行駛公里。隨著電氣化，汽車線束也發(fā)生著演進(jìn)。汽車電氣分配系統(tǒng)中的線束是安波福智能汽車架構(gòu)的核心組成部分，也是安波福全球產(chǎn)品組合中無可替代的一條重要產(chǎn)品線。多年來，安波福通過改良線束材料和加工工藝等措施，不斷優(yōu)化線束結(jié)構(gòu)。

“在輕量化方面，我們用一些材料科學(xué)技術(shù)來降低材料的重量，如一些高壓線束之前是用銅制造的，現(xiàn)在可以用鋁制造。還有微型化，比如說用一些合金的技術(shù)或者其他的技術(shù)，能夠增加未來車輛當(dāng)中的布線密度，這樣的話就可以在不增加車輛體積的同時(shí)容納這些線束。有些線束回路太小了或者太細(xì)了，人工是無法完成操作的，那我們就要改變整個(gè)制造的流程。”普雷斯利介紹。

安波福電氣分配系統(tǒng)業(yè)務(wù)部（EDS）在全球共有59個(gè)工廠，成品運(yùn)往遍布全球的647個(gè)客戶地點(diǎn)，每年生產(chǎn)的線束長度超過1500萬千米，可繞地球370多周。

驚人產(chǎn)量的背后，是極為復(fù)雜的生產(chǎn)制造工藝。首次向媒體開放的安波福天津生產(chǎn)基地，正在為戴姆勒和奧迪生產(chǎn)定制產(chǎn)品。據(jù)介紹，一輛中等豪華轎車平均有超過4000-5000個(gè)連接點(diǎn)需要由線束連接，不僅邏輯順序復(fù)雜，傳遞信號的種類也相當(dāng)豐富，包含了模擬信號、數(shù)據(jù)信號、電力信號等。此外，線束的開發(fā)涵蓋汽車的整個(gè)生命周期以及所有的分系統(tǒng)，因此往往需要與客戶進(jìn)行大量溝通、深度參與，同時(shí)進(jìn)行多方面、多領(lǐng)域的協(xié)同合作。以安波福的奔馳E-Class項(xiàng)目為例，這一單一線束設(shè)計(jì)生產(chǎn)項(xiàng)目就動(dòng)用了安波福全球超過200位工程師才合作完成。

智能化重塑挑戰(zhàn)

2020年，汽車將會(huì)有更多的ADAS、信息娛樂和用戶體驗(yàn)等功能出現(xiàn)，作為全球領(lǐng)先的線束生產(chǎn)商也面臨著很多關(guān)鍵的挑戰(zhàn)：在開發(fā)方面，復(fù)雜性和相互依賴性的增加將使時(shí)間線延長；在制造方面，車輛面臨物理空間不足的難題，組裝困難；在后期生產(chǎn)方面，維持工程帶來沉重負(fù)擔(dān)，無法增強(qiáng)功能性等。

盡管未來有諸多難題有待解決，不過相信當(dāng)?shù)聽柛Ｗ兩頌榘膊ǜ５臅r(shí)候，安波福已經(jīng)準(zhǔn)備好了，并且有自己明確的定位：提供未來汽車所需的‘大腦’及‘神經(jīng)系統(tǒng)’，使移動(dòng)出行變得更加安全、綠色、互聯(lián)。