冷科技 聊聊不为人知的汽车大脑和神经

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如果让1950年的汽车工程师来看今天的汽车，我猜想除了认识汽车的外形之外，动力系统和电子架构可能会颠覆当时的认知。的确，汽车离它的发明者人类越来越近了。所谓的几个沙发四个轮子的时代可能真的一去不复返了。

虽然人类要研究自己的奥秘还有很长的路要走，但并不影响我们对一些基础知识的理解，比如大脑、躯干、内脏、神经系统等等。其中，神经系统和大脑尤为神秘和重要。用这些认知去理解汽车，显然是更有效、更省力的。汽车也有“大脑”和“神经系统”。一般来说是ECU或者更广义的，是嵌入式软件驱动的汽车功能，神经系统是看起来有点不显眼的电子线束。本期《冷技术》我们就来说说未知的汽车“神经系统”。

◆让我们从一辆宽松的绿色凯迪拉克开始。

上学的时候，汽车电子是一个让我头疼的科目。电路图学习和接线图阅读相当复杂。但是，如果我们回顾汽车电子架构的演变历史，就会明白这些耀（查成交价|参配|优惠政策）眼的线束并不是一蹴而就的。可以说，汽车电子架构自诞生以来就发生了巨大的变化，而这种巨大的变化显然离不开电子技术的发展。

这种情况在1980年之前基本没有太大变化。即使在1970年，世界先进国家开始有排放要求和电子模块，但由于电子技术的滞后，仍处于展望阶段。这时，英特尔出现了，英特尔带来的技术和理念给汽车行业带来了新的活力。

现在，2021年汽车电子的关键词在于“移动性”，这是大部分深耕汽车电气架构的国际供应商公认的方向。

怎么理解？目前，我们的汽车面临着如何突破汽车车载系统限制的问题。同时，大量的板载数据和4G甚至即将到来的5G都对线缆和连接器提出了新的要求。

据相关数据显示，时至今日，搭载L2.5主动安全功能的汽车单位时间平均数据量已经达到阿波罗登月的10倍以上！如此庞大的数据传输对汽车的神经系统提出了前所未有的要求和挑战。更多的数据传输不仅仅是增加线束。

将5.6公里长的电线和连接器组装到目前的汽车中显然是不现实的——因为这样长的电线不仅会在有限的车身上占据更多空的空间，而且还会与汽车轻量化的趋势背道而驰。另外，较密集的线束会使导线更容易受到影响，对系统的安全性和稳定性极为不利。

有了更多的功能，汽车需要配备比以前更多的计算能力，处理更多的数据，分配更多的动力。随着汽车逐渐演变为功能越来越多、互联程度越来越高的超级计算机，其架构和基础已经需要彻底改革。由于过去传统的汽车架构已经不再有效，无法支撑汽车应用和复杂性的增长。

◆轻巧的线束和创新的架构

当我们了解汽车电气架构的现状时，下面的问题就很清楚了，需要重新审视汽车的整体架构。以前，如果你想给汽车增加一个新的功能，比如加热座椅，你只需要增加一个新的操作模块和电路。但是现在不管用了！因为车内已经有太长的线束了，即使线束可以布置在车内，线束过多造成的电磁干扰也会变得突出，于是供应商开始动脑。

从性能上看，解决问题的方向很明确，一个是线束，一个是架构。如果两者都能解决一个问题，那么很多问题都可以省下来。如果两者都能解决，那一定是1+1 2。那么现阶段汽车线束的概况如何呢？

目前汽车线束中的制造系统大致有两类:一类是欧美国家标准，多采用TS16949系统控制制造过程；第二类是日本人，比如本田和丰田，他们有自己的制造系统。在这个制造体系中，AMBOF是欧美车企的主导地位，而Yazaki是日本巨头。本土线束厂商也很多，但份额小，单体规模也小。类似天海集团、南通优兴、柳州双飞等。，它们都是国内知名的供应商企业，但这些企业大多处于上升发展阶段。

很容易理解，电线的规格是基于横截面积的，例如0.5/0.75/1平方毫米的电线。现在供应商主要通过减少截面积来减轻线束重量，对加工工艺和材料有更高的要求。

在线束外面，会有一些管道和胶带来保护线束。不要低估这些材料，每个部分都经过精心设计和精心挑选。

其中，胶带的耐磨性最好。这种胶带最高能承受150℃的高温，但价格高，阻燃效果不好。绒带在105℃左右降噪性能最好，但阻燃性能也较差。相比之下PVC胶带最便宜，耐磨阻燃性好，但耐温性差。线束的毛利和生产效率低是因为元器件多且杂乱，70%需要手工制造，尤其是价格对铜铝等原材料价格敏感。

汽车的冲压工艺是先完成最基本的零件。电线开口也是如此。首先，固定最基本的单线束，确定长度、类型等。压接主要是上面提到的端子，将端子和线束压接，完成后进行拼接和预安装，最后在工装板上进行总装和最终测试。

然而，最后的装配过程需要大量的手工劳动。首先，每个线束的生产都是独一无二的。毕竟每辆车的配置不一样，所以生成的线束也不一样。其次，最后的装配需要在工装板上完成，工装板是供应商专门设计开发的装配台架。工人需要在工装板上组装各种小支线，同时用胶带捆绑。按照防护件等等来说，这条流水线成本很高，但是需要熟练的工人，汽车的电气架构也越来越复杂。

那么，回到本章最初的问题，面对目前的线束和日益复杂的汽车电气结构，下一步的发展如何？我觉得可以用汽车线束中的鳄鱼安泊福这个例子来说明。首先，我们来看看线束。Ampofur首先开发了更细的电线，并在重量和体积方面进行了升级。例如，直径为0.13 mm2的超细导线可以大大减少线束的体积和重量。材料方面，用铝线代替铜线，也减轻了导线的重量和成本。

这些方面确实起到了一定的作用，但不可否认的是，即使经过不断的减重和减容，始于上世纪（查成交价|参配|优惠政策）90年代末的基础电气架构已经不能完全满足当前的需求，更不用说未来对数据传输和安全冗余要求极高的无人驾驶汽车了。因此，AMFO也布局了最基本的架构，这就是SVA汽车电子架构。

目前汽车线束已经到了一定的瓶颈，这个行业即将迎来大变革。5G的应用必将推动新一代电缆技术和连接器的发展。随着主动安全功能的普及，网络安全、多重冗余和容错机制也需要尽快发展。同时，随着电器和电压的增加，多电压分区也会增加汽车电气化的复杂性。未来汽车架构会怎样，还需要供应商进一步研究。

◆进入超级计算时代

线束的发展与电子技术的蓬勃发展息息相关，这也导致汽车平台对计算能力的要求越来越高。一般来说，自动驾驶等高级汽车功能只能通过非常强大的计算能力来实现。说到这里，有人可能会问，计算能力如何衡量？什么是强大？在计算机领域，每秒浮点运算的次数经常被用来衡量计算能力。目前汽车的浮点运算能力还不到每秒一万亿次，还不如一台iPhone 8。然而，一辆自动驾驶汽车每秒需要200多万亿的浮点运算能力，相当于500多台iPhone 8的总运算能力。

所以，当汽车变得越来越像电脑的时候，你需要的可能不仅仅是能够感动我们的东西，更是一个拥有超强计算能力和高速数据传输的平台。只有这样才能保证我们在未来不会被淘汰高级辅助驾驶甚至自动驾驶，这也是供应商和车企目前最需要探索的方向。

编辑:随着计算平台的日益强大，我们可以更好地将硬件和软件分开。未来汽车会越来越像个人电脑，最终发展成为一个可以安装不同种类软件的平台。当硬件需要更长的研发时间才能进入市场时，我们可以将软件开发与硬件分开，这一点非常重要。就像手机一样，开发应用程序将比开发和推出新的智能机器快得多。这也是同样的道理。由于新软件可以不断安装到汽车平台中，旧软件可以不断更新升级，所以只要你的汽车还在使用寿命内，它就永远不会落后。

至于汽车线束，国外厂商已经形成了一定的技术壁垒，而国内供应商还处于成长阶段。平衡这种关系可能是国内车企现阶段需要考虑的问题，而对于中国供应商来说，毛利率低也限制了发展速度。但是，5G的到来也是一个机遇，我们只有抓住合适的机遇，才能迎头赶上。