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汽车发展趋势为线束开

发带来新的挑战

高层摘要

新技术的迅速引入以及汽车初创公司的蜂拥而入，导致线束开发面临诸多挑

战。OEM和初创公司都必须考虑它们集成到车辆中的技术特性数量和复杂

度，因为它们对线束重量、线束直径和成本都有直接的影响。电气化、自动

驾驶和驾驶员辅助、人工智能和连接功能，都会给线束带来额外的负担。

UlrikeHoffDanScott

汽车布线顾问SiemensDigitalIndustriesSoftware

/electrical-systems

白皮书|汽车发展趋势为线束开发带来新的挑战

新技术

新技术的发展永无止境，当它们与现代车辆相结合，便电动汽车领域的关键客户竞争因素在于里程。车辆一次

会导致一种可称为“内容困境”的现象。内容困境代表车充电能够行驶的里程越远越好。车辆质量在决定车辆的

辆制造商试图整合到车辆中的技术内容与线束所需的重行驶里程方面起着关键作用，因此，最大限度减小电动

量、成本和封装空间之间的冲突。汽车的重量，对于能否面向市场推出具有竞争力的成功

推动内容困境的必威体育精装版技术趋势示例包括（图1）：

?电气化

车辆至关重要。然而，新型车辆技术需要额外的电线和

其他电子部件，从而增加了车辆的重量。与内燃机动力

系相比，单单引入电动动力系统便增加了约30%的车身

?自动驾驶

?人工智能

?互联车辆

重量。

自动驾驶需要增加大量硬件冗余和故障安全机制，以防

出现可能意外禁用自动驾驶系统的单点故障。系统冗余

至关重要，因为如果驾驶员没有注意到或主动参与驾驶

和转向过程，意外故障可能会导致车辆碰撞。但是，这

些安全冗余也会大幅增加线束的重量和成本。

车辆中的人工智能能够支持面部识别、计算机视觉和其

他机器学习算法，通过处理和“学习”传入的数据来帮助实

现个性化的用户体验和车辆设置。这需要在整个车辆中

包含无数的摄像头和其他硬件。这些摄像头往往通过同

轴电缆或高速数据电缆连接到电子控制单元，与传统的

汽车布线相比，这些电缆更粗、更重且更昂贵。

最后一点但同样重要的是，车辆作为物联网和车联网的

一部分，逐渐变得高度互联，从而将车辆转变为我们在

家和在工作中的互联生活之间的无缝接口。将屏幕和显

示器集成到几乎任何可以想象到的内表面，表明车辆作

图1：人工智能和连接等新型汽车技术正在给线束设计带来新的挑战。

为娱乐、通信和生产力的枢纽，正在扮演着越来越重要

的角色。

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白皮书|汽车发展趋势为线束开发带来新的挑战

所有这些技术都必须连接到一起，导致线束的重量、直另外，改用铝布线需要压缩铝芯，以减小线束尺寸和重

径和成本不断增加（图2）。一些现代车辆包含近40种量。由于材料特性，铝线直径必须增加至不小于某个尺

不同的线束，由大约700个连接器和3000多根导线寸，才能保持与铜布线相同的导电性。在整车甚至在车

构成。如果拆开并拼接为一条连续的直线，这些电线辆的某个部分改用直径更大的铝线，将会导致线束尺寸

的长度将会超过2.5英里（4公里），重量约为132磅大幅增加，并且需要更多的封装空间。

（60公斤）。此外，还可能有70多种专用电缆，如同

轴电缆、高速数据电缆和USB电缆等。在老式汽车里，

这一数字约为10种。

找到特种电缆的替代品将会进一步降低线束重量和成

本，并缩小线束直径。未来的摄像头和显示器数量有增

无减，因此开发通过标准化布线传输视频和摄像头信号

的方法至关重要。或者，寻找方法将这些信号多路复用到

一根共用的特种电缆上，并将多个设备接入这些电缆，也

能产生同样的效果，即降低线束重量和成本，并缩小线

束直径。

另一种方法是，使用Capital等先进的软件解决方案，它

们可支持权衡研究，优化模块位置和识别任何可组合的

模块，以节省重量、成本，并缩小线束尺寸（图3）。

这种方法能够比较和分析布局对线束重量、成本和直径

的影响，因而可支持工程师选择最优的系统架构。

图2：随着新功能的集成，现代汽车线束的尺寸和复杂度与日俱增。

那么，今天的汽车制造商应如何化解内容困境呢？通过

引入各种方法，帮助开发团队减少增加的内容和技术给

线束所需的重量、成本和封装空间造成的影响。

一种解决方案是开发可减轻线束重量的技术。超小直径

布线(0.13mm2)就是一个很好的例子。不幸的是，行业

至今仍难以为所有现有的端子开发出足够数量的能够压

接到如此小的布线直径的端子替代物。当前市场上的可

用产品无法支持大规模迁移到超小直径布线。

铝布线也面临同样的境况。对于小直径布线而言，