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        菜單導航

        汽車發展趨勢為線束開發帶來新的挑戰

        作者: 竟客網 發布時間: 2021年01月29日 02:51:01

        新技術的發展永無止境,當它們與現代車輛相結合,便會導致一種可稱為 “內容困境” 的現象。內容困境代表車輛制造商試圖整合到車輛中的技術內容與線束所需的重量、成本和封裝空間之間的沖突。

        推動內容困境的最新技術趨勢示例包括(圖 1):

        ? 電氣化

        ? 自動駕駛

        ? 人工智能

        ? 互聯車輛

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        圖 1:人工智能和連接等新型汽車技術正在給線束設計帶來新的挑戰。

        電動汽車領域的關鍵客戶競爭因素在于里程。車輛一次充電能夠行駛的里程越遠越好。車輛質量在決定車輛的行駛里程方面起著關鍵作用,因此,最大限度減小電動汽車的重量,對于能否面向市場推出具有競爭力的成功車輛至關重要。然而,新型車輛技術需要額外的電線和其他電子部件,從而增加了車輛的重量。與內燃機動力系相比,單單引入電動動力系統便增加了約 30% 的車身重量。

        自動駕駛需要增加大量硬件冗余和故障安全機制,以防出現可能意外禁用自動駕駛系統的單點故障。系統冗余至關重要,因為如果駕駛員沒有注意到或主動參與駕駛和轉向過程,意外故障可能會導致車輛碰撞。但是,這些安全冗余也會大幅增加線束的重量和成本。

        車輛中的人工智能能夠支持面部識別、計算機視覺和其他機器學習算法,通過處理和“學習”傳入的數據來幫助實現個性化的用戶體驗和車輛設置。這需要在整個車輛中包含無數的攝像頭和其他硬件。這些攝像頭往往通過同軸電纜或高速數據電纜連接到電子控制單元,與傳統的汽車布線相比,這些電纜更粗、更重且更昂貴。

        最后一點但同樣重要的是,車輛作為物聯網和車聯網的一部分,逐漸變得高度互聯,從而將車輛轉變為我們在家和在工作中的互聯生活之間的無縫接口。將屏幕和顯示器集成到幾乎任何可以想象到的內表面,表明車輛作為娛樂、通信和生產力的樞紐,正在扮演著越來越重要的角色。

        所有這些技術都必須連接到一起,導致線束的重量、直徑和成本不斷增加(圖 2)。一些現代車輛包含近 40 種不同的線束,由大約 700 個連接器和 3000 多根導線構成。如果拆開并拼接為一條連續的直線,這些電線的長度將會超過 2.5 英里(4 公里),重量約為 132 磅(60 公斤)。此外,還可能有 70 多種專用電纜,如同軸電纜、高速數據電纜和 USB 電纜等。在老式汽車里,這一數字約為 10 種。

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        圖 2:隨著新功能的集成,現代汽車線束的尺寸和復雜度與日俱增。

        那么,今天的汽車制造商應如何化解內容困境呢?通過引入各種方法,幫助開發團隊減少增加的內容和技術給線束所需的重量、成本和封裝空間造成的影響。

        一種解決方案是開發可減輕線束重量的技術。超小直徑布線 (0.13mm2) 就是一個很好的例子。不幸的是,行業至今仍難以為所有現有的端子開發出足夠數量的能夠壓接到如此小的布線直徑的端子替代物。當前市場上的可用產品無法支持大規模遷移到超小直徑布線。

        鋁布線也面臨同樣的境況。對于小直徑布線而言,純鋁太脆,因此并非可行的選擇。端子供應商已紛紛著手開發適合其端子規格的最佳鋁合金。這導致市場上出現了各種合金,而且多數情況下,它們與其他供應商的端子互不兼容。反過來,這意味著車輛只有采用一家供應商的連接器,才能做到在整車上使用鋁,而這無異于癡人說夢。

        另外,改用鋁布線需要壓縮鋁芯,市政工程技術,以減小線束尺寸和重量。由于材料特性,鋁線直徑必須增加至不小于某個尺寸,才能保持與銅布線相同的導電性。在整車甚至在車輛的某個部分改用直徑更大的鋁線,將會導致線束尺寸大幅增加,并且需要更多的封裝空間。

        找到特種電纜的替代品將會進一步降低線束重量和成本,并縮小線束直徑。未來的攝像頭和顯示器數量有增無減,因此開發通過標準化布線傳輸視頻和攝像頭信號的方法至關重要?;蛘?,尋找方法將這些信號多路復用到一根共用的特種電纜上,并將多個設備接入這些電纜,也能產生同樣的效果,即降低線束重量和成本,并縮小線束直徑。

        另一種方法是,使用 Capital 等先進的軟件解決方案,它們可支持權衡研究,優化模塊位置和識別任何可組合的模塊,以節省重量、成本,并縮小線束尺寸(圖 3)。這種方法能夠比較和分析布局對線束重量、成本和直徑的影響,因而可支持工程師選擇最優的系統架構。

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        圖 3:Capital 可利用成本、重量和線束尺寸指標進行權衡研究,從而優化線束設計。

        汽車初創公司的涌現

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