冷科技 聊聊不為人知的汽車大腦和神經

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如果讓1950年的汽車工程師來看今天的汽車，我猜想除了認識汽車的外形之外，動力系統和電子架構可能會顛覆當時的認知。的確，汽車離它的發明者人類越來越近了。所謂的幾個沙發四個輪子的時代可能真的一去不復返了。

雖然人類要研究自己的奧秘還有很長的路要走，但并不影響我們對一些基礎知識的理解，比如大腦、軀干、內臟、神經系統等等。其中，神經系統和大腦尤為神秘和重要。用這些認知去理解汽車，顯然是更有效、更省力的。汽車也有“大腦”和“神經系統”。一般來說是ECU或者更廣義的，是嵌入式軟件驅動的汽車功能，神經系統是看起來有點不顯眼的電子線束。本期《冷技術》我們就來說說未知的汽車“神經系統”。

◆讓我們從一輛寬松的綠色凱迪拉克開始。

上學的時候，汽車電子是一個讓我頭疼的科目。電路圖學習和接線圖閱讀相當復雜。但是，如果我們回顧汽車電子架構的演變歷史，就會明白這些耀（查成交價|參配|優惠政策）眼的線束并不是一蹴而就的。可以說，汽車電子架構自誕生以來就發生了巨大的變化，而這種巨大的變化顯然離不開電子技術的發展。

這種情況在1980年之前基本沒有太大變化。即使在1970年，世界先進國家開始有排放要求和電子模塊，但由于電子技術的滯后，仍處于展望階段。這時，英特爾出現了，英特爾帶來的技術和理念給汽車行業帶來了新的活力。

現在，2021年汽車電子的關鍵詞在于“移動性”，這是大部分深耕汽車電氣架構的國際供應商公認的方向。

怎么理解？目前，我們的汽車面臨著如何突破汽車車載系統限制的問題。同時，大量的板載數據和4G甚至即將到來的5G都對線纜和連接器提出了新的要求。

據相關數據顯示，時至今日，搭載L2.5主動安全功能的汽車單位時間平均數據量已經達到阿波羅登月的10倍以上！如此龐大的數據傳輸對汽車的神經系統提出了前所未有的要求和挑戰。更多的數據傳輸不僅僅是增加線束。

將5.6公里長的電線和連接器組裝到目前的汽車中顯然是不現實的——因為這樣長的電線不僅會在有限的車身上占據更多空的空間，而且還會與汽車輕量化的趨勢背道而馳。另外，較密集的線束會使導線更容易受到影響，對系統的安全性和穩定性極為不利。

有了更多的功能，汽車需要配備比以前更多的計算能力，處理更多的數據，分配更多的動力。隨著汽車逐漸演變為功能越來越多、互聯程度越來越高的超級計算機，其架構和基礎已經需要徹底改革。由于過去傳統的汽車架構已經不再有效，無法支撐汽車應用和復雜性的增長。

◆輕巧的線束和創新的架構

當我們了解汽車電氣架構的現狀時，下面的問題就很清楚了，需要重新審視汽車的整體架構。以前，如果你想給汽車增加一個新的功能，比如加熱座椅，你只需要增加一個新的操作模塊和電路。但是現在不管用了！因為車內已經有太長的線束了，即使線束可以布置在車內，線束過多造成的電磁干擾也會變得突出，于是供應商開始動腦。

從性能上看，解決問題的方向很明確，一個是線束，一個是架構。如果兩者都能解決一個問題，那么很多問題都可以省下來。如果兩者都能解決，那一定是1+1 > 2。那么現階段汽車線束的概況如何呢？

目前汽車線束中的制造系統大致有兩類:一類是歐美國家標準，多采用TS16949系統控制制造過程；第二類是日本人，比如本田和豐田，他們有自己的制造系統。在這個制造體系中，AMBOF是歐美車企的主導地位，而Yazaki是日本巨頭。本土線束廠商也很多，但份額小，單體規模也小。類似天海集團、南通優興、柳州雙飛等。，它們都是國內知名的供應商企業，但這些企業大多處于上升發展階段。

很容易理解，電線的規格是基于橫截面積的，例如0.5/0.75/1平方毫米的電線。現在供應商主要通過減少截面積來減輕線束重量，對加工工藝和材料有更高的要求。

在線束外面，會有一些管道和膠帶來保護線束。不要低估這些材料，每個部分都經過精心設計和精心挑選。

其中，膠帶的耐磨性最好。這種膠帶最高能承受150℃的高溫，但價格高，阻燃效果不好。絨帶在105℃左右降噪性能最好，但阻燃性能也較差。相比之下PVC膠帶最便宜，耐磨阻燃性好，但耐溫性差。線束的毛利和生產效率低是因為元器件多且雜亂，70%需要手工制造，尤其是價格對銅鋁等原材料價格敏感。

汽車的沖壓工藝是先完成最基本的零件。電線開口也是如此。首先，固定最基本的單線束，確定長度、類型等。壓接主要是上面提到的端子，將端子和線束壓接，完成后進行拼接和預安裝，最后在工裝板上進行總裝和最終測試。

然而，最后的裝配過程需要大量的手工勞動。首先，每個線束的生產都是獨一無二的。畢竟每輛車的配置不一樣，所以生成的線束也不一樣。其次，最后的裝配需要在工裝板上完成，工裝板是供應商專門設計開發的裝配臺架。工人需要在工裝板上組裝各種小支線，同時用膠帶捆綁。按照防護件等等來說，這條流水線成本很高，但是需要熟練的工人，汽車的電氣架構也越來越復雜。

那么，回到本章最初的問題，面對目前的線束和日益復雜的汽車電氣結構，下一步的發展如何？我覺得可以用汽車線束中的鱷魚安泊福這個例子來說明。首先，我們來看看線束。Ampofur首先開發了更細的電線，并在重量和體積方面進行了升級。例如，直徑為0.13 mm2的超細導線可以大大減少線束的體積和重量。材料方面，用鋁線代替銅線，也減輕了導線的重量和成本。

這些方面確實起到了一定的作用，但不可否認的是，即使經過不斷的減重和減容，始于上世紀（查成交價|參配|優惠政策）90年代末的基礎電氣架構已經不能完全滿足當前的需求，更不用說未來對數據傳輸和安全冗余要求極高的無人駕駛汽車了。因此，AMFO也布局了最基本的架構，這就是SVA汽車電子架構。

目前汽車線束已經到了一定的瓶頸，這個行業即將迎來大變革。5G的應用必將推動新一代電纜技術和連接器的發展。隨著主動安全功能的普及，網絡安全、多重冗余和容錯機制也需要盡快發展。同時，隨著電器和電壓的增加，多電壓分區也會增加汽車電氣化的復雜性。未來汽車架構會怎樣，還需要供應商進一步研究。

◆進入超級計算時代

線束的發展與電子技術的蓬勃發展息息相關，這也導致汽車平臺對計算能力的要求越來越高。一般來說，自動駕駛等高級汽車功能只能通過非常強大的計算能力來實現。說到這里，有人可能會問，計算能力如何衡量？什么是強大？在計算機領域，每秒浮點運算的次數經常被用來衡量計算能力。目前汽車的浮點運算能力還不到每秒一萬億次，還不如一臺iPhone 8。然而，一輛自動駕駛汽車每秒需要200多萬億的浮點運算能力，相當于500多臺iPhone 8的總運算能力。

所以，當汽車變得越來越像電腦的時候，你需要的可能不僅僅是能夠感動我們的東西，更是一個擁有超強計算能力和高速數據傳輸的平臺。只有這樣才能保證我們在未來不會被淘汰高級輔助駕駛甚至自動駕駛，這也是供應商和車企目前最需要探索的方向。

編輯:隨著計算平臺的日益強大，我們可以更好地將硬件和軟件分開。未來汽車會越來越像個人電腦，最終發展成為一個可以安裝不同種類軟件的平臺。當硬件需要更長的研發時間才能進入市場時，我們可以將軟件開發與硬件分開，這一點非常重要。就像手機一樣，開發應用程序將比開發和推出新的智能機器快得多。這也是同樣的道理。由于新軟件可以不斷安裝到汽車平臺中，舊軟件可以不斷更新升級，所以只要你的汽車還在使用壽命內，它就永遠不會落后。

至于汽車線束，國外廠商已經形成了一定的技術壁壘，而國內供應商還處于成長階段。平衡這種關系可能是國內車企現階段需要考慮的問題，而對于中國供應商來說，毛利率低也限制了發展速度。但是，5G的到來也是一個機遇，我們只有抓住合適的機遇，才能迎頭趕上。