汽车的神经和血管之痛.pdf

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1、汽车的神经和血管之痛 汽车之上的零部件是如此之多，到底是如何有机连接在一起的，彼 此之间都是怎样进行信息交互的？为了做到这一点，都给汽车的设 计、采购和制造带来了哪些挑战，本文主要解决这个问题。一个谜语 一款家用车型，大约由 2-3 万个独立且不可再拆解的零部件组成 这些数量庞大的零部件构成了驾乘空间、动力输出、安全装备、操 控辅助、多媒体娱乐和智能互联。这些系统汇聚在一起，形成了每 一款车独有的个性和特点。那么，在海量的零件中，哪一个零件是最没存在感，以至于常常被 忽略的？一个提示 这个零件存在于每一辆车中，纵贯整车，和车身内饰比邻而居，和 电器件如影随形。它可被拆分成超过 5000 个独立

2、零件，拆解后的长度可达 5-6km,平均重量超过 50kg，总价占整车成本的 3%。从数据上看，这俨然是个令人无法忽视的庞然大物。而事实上，它 隐藏在车身钣金和内饰的狭小空间中，即使偶尔露出冰山一角，也 几乎从未得到广大车圈爱好者和车评公众号的重点关注和深入分析。相较于其他以新、奇、美为设计理念的车用零件，属于这个零件的 繁多的设计语言中，就有一条特立独行的要求，就是隐。说话至此，不知有多少读者朋友能够解谜成功？这个低调沉默的“小众”零件，它的名字有点简单，也有点土。它叫线束。它为整车所有用电器提供稳定的电源、信号和数据，是车辆的“神经 网络”和“动脉血管”两个风险 看不见、摸不着、纯硬件、体

3、量大一一这些线束与生俱来的基因，使其在过去很长时间里，成为了车辆设计的薄弱点和降本的重灾区。来看一组新闻。2019 年 6 月，造车新势力蔚来发布声明称，今年发生的多起 ES8 自 燃事故，根本原因在于电池包内电压采样线束走向不当，被电池模 组上盖板挤压，绝缘表皮破损，造成短路，引发安全事故。2018 年 3 月，一汽大众向国家质检总局备案召回计划，计划召回宝 来和蔚领共计 43 万辆汽车。其召回声明称，仪表板线束在仪表台内 部发生干涉，造成线束磨损，导致车辆可能出现熄火、无法启动等 现象，存在安全隐患。2018 年 1 月，吉利博瑞的 4 万多辆车同样因为线束问题被要求召 回。主因是电动助力

4、转向线束内部可能腐蚀，在极端情况下可能出 现转向助力失效的问题，同样存在安全隐患。失效、失速、熄火、自燃，这些涉及车辆安全和人员安全的事故和大 批量的召回事件，不断触动消费者敏感的神经。让大众不经发问，如此严重的风险点为什么没有在幵发设计和试验验证阶段被发现？若就单个问题进行分析，原因无外乎是线束零件在设计幵发、试验 论证、生产制造环节出现了重大疏漏。可若以宏观角度去看，就会发现，线束不可被目视，难以被接触的 特性，才是了它问题频出的根源。现如今，不论是传统车企，或是造车新势力，无一不是在集洪荒之 力打造一个由电子电气件组成的瑰丽世界，唯恐自己在车辆智能化 网联化的赛道上落人下风。而对于这个电

5、子世界的基石线束，却往往不屑一顾。甚至简单粗暴地认为，一个不会出现在消费者眼 皮子底下，不会被消费者直接使用到的零件，并不值得耗费大量时 间和精力去精益求精。如果读者朋友们觉得上述事例是危言耸听，能遇上的概率很小，遇 上了也只能叹一句“命也”。那下面这些真相里或许会令人熟悉的味 道。RVC 后视摄像头的画面总是有干扰?那可能是因为 RVC 电源线和视频线布置不在一侧，节省了电源线的 长度，受到了各类 PWM 信号的影响 收音机总是有杂音，怎么调频都没用？那可能是因为收音机和其他大电流用电器接地在了同一处，节省了 接地点物料，增加了噪音干扰。只是给爱车增加了行车记录仪或通风座椅，点烟器的 12V

6、 电源就烧 了保险丝？那可能是因为在电源分配时，掐着电器件的额定工作电流给配的保 险丝和导线，并未考虑可预见的用户滥用的情况。行车途中总会听见车厢里传来轻微的碰撞声，又遍寻不着出处，怀 疑自己幻听？那可能是因为四门线束或是车顶线束减少了固定件，时间一久就脱 落幵，来回撞击车身和内饰，发出的声响。后排的 USB 只能充电，无法和车载导航之间传输数据、投射 APP？那可能是为了节省一段价值超过 20 元的数据传输线，索性只提供充 电功能。查看 Model 3、BMW i3 和 Chevy Bolt 的整车线束价格，就能明 白为什么车企和零件制造商们会绞尽脑汁地在消费者们看不见的线 束零件上使劲薅羊

7、毛了。Low voltage wiring High voltdg?1 wiring 总之，那些以降本为目的手段，五花八门、百花齐放，相信总有一款 能让车主们对号入座。可是，不间断的召回事件和汽车评论网站上的吐嘈声，已经证明了，如果车企和制造商只是一心追逐行业热点和风口，在设计上对基础 零件抱着得过且过的敷衍态度，在成本控制方面推行不合理的降本 措施，那么不论在风口飞翔的是不是猪，最终都只会自折羽翼，遭 到消费者的抛弃。三个趋势 如同下水道是一个城市的良心。沉默地蜷缩在车内的线束，在很大 程度上代表着一个车企的诚意和良心。对线束而言，花哨和张扬，并不是它的特长。最正确的打幵方式，就 是让它维持

8、好“磐石”的设定，完善其“提供支持和链接”的基础功能。并随着行业技术的革新浪潮，顺势而为，朝着轻量化&小型化、集成 化&标准化、通信高速化的三大方向上寻找突破口。1.轻量化&小型化 不论是传统车企，或是造车新势力，在面对愈发严苛的排放法规和 油耗标准，以及消费者所追求的更快更壕更智能，这两个几乎背道 而驰的要求时，都需要使出浑身解数，才能在夹缝中求生存。减重，不仅能够提升车辆的能量使用率，还会增大推重比，使动力 更猛，制动距离更短，操控性更强，也更安全。在满足法规要求的同 时，又完全戳中了消费者“购买萌点“，自然成了夹缝中的救命稻草。实验证明，在耗油节能方面，燃油车的重量每下降 10%，油耗即

9、可 下降 6-8%。车辆重量减少 100kg，其百公里油耗即可降低 0.3-0.6L 燃油车的减重势在必行，新能源也无法逃离魔咒，只作壁上观。虽然没了内燃机和变速箱，但取而代之的三电动力系统、配套充电 系统（包括全套高压线束），都是压在新能源车身上的沉重枷锁。每减重 100Kg 即可将续航里程提高 10%-11%。这一实验结论对深 陷里程焦虑且迟迟无法突破瓶颈的新能源车企来说，可谓是久旱逢 甘霖。如何通过减重来摆脱带着铐链奔跑的现状，就变得极为重要 且迫切了。线束零件覆盖整车的使用范围以及对金属铜的大量使用，使其在重 量上，仅次于车身、底盘和动力总成。提供几组整车线束的重量数据，某合资品牌 C

10、 级车的整车线束重量 为 77.7Kg，某豪华品牌 D 级车的整车线束重量为 80Kg。而某款 BEV 车型和特斯拉 Model 3 的对比数据，则分别为 40Kg 和 20Kg。换句话说，若将来 BEV 车型的线束重量都能够下降到 20Kg 甚至更 低，则可额外贡献至少 2 个点的里程。对于线束零件的轻量化小型化趋势，一言蔽之，即在最合适的地方，用最轻薄的材料，做出最小型的设计。最轻的材料。铝和镁作为公认的轻量化材料，已经被广泛运用在多种结构件和冲 压件上，并非新鲜事物。这种材料的革新同样适用于线束。虽然纯铝导线的导电性不如铜，但在重量方面具有碾压性优势。而重量更轻、线径更细、拉伸和弯曲性能

11、更好的铜镁合金导线，则 可以使用在对布置要求特别严苛的活动区域，诸如需要反复幵关的 四门和行李箱门等区域，为可预见的用户滥用做出合理设计。最薄的材料 与现有的导线相比，超薄壁导线具有相同的载流能力，但在尺寸和 重量方面，却能够下降 11%和 7%之多。可以在极为狭窄的空间中 顺畅通过，从而为消费者省出更多的车内空间。最小型的设计 和家用电器只需一个用于供电的两眼或三眼的插头不同的是，车载 用电器还需要进行多路的信号传输和交互，插头往往体积大，数量 多。以奔驰 E-Class 为例，整车的电器件插头就高达 208 个，仅插 头的重量就达 1.35kg，其价格占线束总价的 15%之多。而在实现相

12、同功能的前提下，设计新的紧凑型插头，可带来至少减重 20%的效 果。综上，相较于造价昂贵、工艺繁复的铝制或碳纤维车身部件，通过 降低线束零件的重量，来达到改善能量使用率的目的，贝焜性价比 极高的做法。2.模块化&标准化 作为复杂程度位列前茅的零件，除了从材料和设计层面对线束进行 大刀阔斧的革新外，车企还应考虑如何通过降低线束零件的复杂度,扩大单一零件的需求量，来提高商务议价能力，降低单件成本。言而简之，就是“拼多多“的团购思维一一统一货号，扩大需求，降低 单价。线束零件的组合数量和复杂程度，归根到底，是由消费者手上那张 车辆配置表上有多少可选项来决定。车企大肆宣传的“客户定制”，其本质是由各类

13、零部件，尤其是电器件 相互交叉、搭配组合来实现的。这就好像女生们新入了一件上衣，就会需要裙子、鞋子、包包来搭 这些“套装“还会按照场合的不同，衍生出很多微小的差异。这个例子可能不那么恰当，但想表达的语义是相同的。对于车辆用 电器而言，每产生一种新的组合关系，也同样需要线束提供支持和 匹配，满足其通信和供电等多种需求。这种点对点的固定搭配不仅非常低效，还直接导致线束的 发臃肿复杂，组合数量爆炸式增长。而车辆的空间和衣柜一样，总 有再也塞不下的一天。严格来说，造成组合数量无法控制的“罪魁祸首“在于，现有车载控制 器的软件在硬件中的嵌套程度太深，软件和硬件相互捆绑。若要多 实现一个功能，就必须新增对

14、应的电器件，而线束的组合数量也将 被迫呈几何级增加的态势。以一款大家耳熟能详的 C 级车为例，全系可实现的选装组合数量高 达 164 种，需使用到的零件共计 12 个大类，6600 多件。且不论为 了厘清组合关系而付出的设计幵发成本，单单考虑随之而来的仓储、制造、检验、安装等环节，费用就高昂的令人咋舌 为了拯救有限的空间和有限的钱包，时尚圈幵始推崇干净清爽的“百 搭款”。同样的道理也适用于车企。这种在已有电子电气架构上，通过单纯 增加硬件来实现功能扩展的传统手段，已被来势汹汹的造车新势力 给颠覆了。BOM 愈 特斯拉便是个中高手。其最核心的设计原则是将软件彻底从硬件上剥离幵，将软硬件之间 的交

15、互形式标准化，由多个中央控制器在标准的操作系统上运行，在量产车上直接预置统一的硬件，再通过 OTA 来为硬件赋予实际功 能，升级系统、扩展功能、优化体验等。线束作为对软件 0 诉求，以链接整车所有用电器为目标的纯物理层 零件，在“软硬件剥离”的趋势下，完全可以尝试直接以覆盖最大范围 电器件为设计导向，进行标准化、模块化设计，从 160+个组合关系 的泥沼中挣脱出来，将组合数量大幅减少至十几甚至是个位数，进 行批量重复地生产 成为“百搭基础款”的线束零件，不仅可以为自动化生产提供便利条 件，还会给车企带来诸如技术变更频率降低、仓储成本减少、物流 控制便捷等一系列的隐性好处，而最终这些变化会转换为

16、真金白银，回馈给这个产业链上下的从业者。3.通信高速化 轻量化小型化，模块化标准化，这些“节流”措施虽然可以让车企在凛 冽的寒冬中活下来，但若想在百舸争流中占有一席之地，那就必须 在以 V2X、ADAS、自动驾驶为目标的赛道上发足狂奔。UlUiic 曲Lbch uiEr a dMi(wfiwr 以 AUDI A8L 为例，整车配备了 12 个超声波传感器、4 个 360 度 全景摄像头、1 款前置摄像头、4 个中程雷达、1 个远程雷达、1 个 红外摄像头和激光雷达。可以说，这些传感器和摄像头已经将车辆武装到了牙齿。这些数据采集器在对车辆内外部环境进行全方位感知后，需要通过 车辆的“神经网络”一

17、一线束，将收集到的数据和信号传递给中央计 算模块进行数据处理，然后向执行器下达指令，做出高精度的反馈 和实时操作，才能最终实现 ADAS（高级驾驶辅助系统）甚至是自 动驾驶功能。ILdwfKinrxr LJTHiriciJViFrhLlarrwri Fra*4 oflw*Umg=&bu呵皿网刑 36(iMWOflWMfl I C wnK wa7Mf Ult站电 hzHMhUFen Uftr*禅槪 fWrronrncnt tWTwri u Itn-M!lhilLl*fl4*W W HHW B4*1W Icrtg-Rdnqrf l 叭 Umgfburwgslsamera MidRjh5f-Rfl4

18、jjir Mid 理inq r*Cb#wrrtich Hid-fl-igc-Rachf Wirl”呻r rL 将摄像头和人的双眼做简单的类比，就能快速理解其运行模式。被布置在车身周边的摄像头，在车辆行驶过程中，不断“看见“周围的 物体。然后通过“视神经网络”将”偏离既定路线”的信息传递给车辆的“大脑ECU。“大脑”经过判断后，再次通过“神经网络”向“身体”下达“纠正行径路线”的指令，车辆随即启动“车道偏移修正”的功能。在整个过程中，目之所及是否能看清，双眼是否近视，是对摄像头 误码率和分辨率的要求。而视觉神经上是否有阻塞，对应的则是数 据传输速率的高低。过往能够满足车内较低带宽要求的 LIN（

19、本地互连网络）和 CAN（控 制器局域网络），在高传输速率、低误码率、高分辨率的要求面前，如同用来电话线拨号上网下载高清电影一样，显然已经难以为继了。作为整车“神经网络“的线束急需全新的载体来满足全新的车载网络 技术及架构。CAN FD(1M5Mbit/s)、FlexRay(10Mbit/s)、百兆以太网(100Mbit/s)、千兆以太网(1000Mbit/s)和 HSD(6000Mbit/s)组成 了全新的线束通信网络。其中车载以太网更是以“肱股之臣”的姿态，作为全新的整车 EEA(电 子电气架构)中的一员，为车辆的智能化和网联化保驾护航。车载以太网看上去和普通绞线没什么区别，内里却是个深藏

20、不露的 集大成者。它可有效满足车辆的 EMC(电磁兼容)高要求，保证不会出现诸如“花屏或黑屏”的情况，保护车辆电子器件在电磁环境中能正常工作 且不会对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰。如同一根电话线就能够给固定电话传输信号和提供电源一样，以太 网还可实现 PoDL，即供电和传输信号二合一。直接将所需回路数量 减半。而和惯常的线束插头相比，以太网对配的插头，体型要更小更紧凑。纵观全局，车载以太网几乎将线束轻量化、小型化和标准化的“新潮 流”一网打尽，可谓表现优异 一个愿景 哪个零件是车辆的肱骨栋梁？哪个零件是车辆沉默的基石？其实并 不能得出一个能够得到大家公认的答案来。线束接插件小型化需要电

21、器件板端的匹配，导线铝制化需要车身固 定的配合，降低变种数量需要匹配控制器的去软件化变更，高频导 线的应用则是来自于网络架构的要求。独木不成林，一个零件的孤军奋战，犹如泥牛入海，毫无波澜。任何零件的任何发展，都需要其他零件的支援和帮助。放眼当下，一边是产销连续 13 个月下滑且颓势不减的冰冷现实;边则是智能化、电动化、网联化的技术革新，正在如火如荼、烈地展幵。在这冰火两重天的至暗时刻下，不管是造车新势力的创业者还是传 统车企的守业者都应该清楚意识到，万千零件没有主次，技术革新 没有止境，产品竞争没有速胜。只有当上万个零件都各司其职、各自朝着正确的方向发展，聚沙成 塔、集腋成裘，才能带来令消费者初眼惊艳、再看信服的产品。硅步至千里，小流成江海。轰轰烈