汽車(chē)電子/電氣架構(gòu)的設(shè)計(jì)及小線(xiàn)徑導(dǎo)線(xiàn)解決方案

作者：德?tīng)柛Ｅ煽?a target="_blank">電子/電氣系統(tǒng)

用“復(fù)雜”來(lái)形容當(dāng)今的汽車(chē)是再恰當(dāng)不過(guò)的一個(gè)詞。安全、操控、驅(qū)動(dòng)和娛樂(lè)僅僅是依賴(lài)電子/電氣架構(gòu)的部分子系統(tǒng)。如今的駕駛者都希望他們的座駕能夠無(wú)限精準(zhǔn)且不間歇地運(yùn)轉(zhuǎn)。但是控制整個(gè)汽車(chē)的電子神經(jīng)系統(tǒng)的內(nèi)部卻是如此的復(fù)雜。如今，大部分汽車(chē)應(yīng)用了超過(guò)一英里的導(dǎo)線(xiàn)、十幾個(gè)控制器模塊和幾條串行數(shù)據(jù)網(wǎng)路來(lái)滿(mǎn)足目前市場(chǎng)上需要的那些功能。

1 “架構(gòu)設(shè)計(jì)”的必要性

隨著汽車(chē)逐漸擁有越來(lái)越多的電子控制系統(tǒng)如導(dǎo)航系統(tǒng)、衛(wèi)星廣播、安全氣囊、溫度控制和電動(dòng)車(chē)門(mén)等，電子/電氣架構(gòu)的發(fā)展也在汽車(chē)運(yùn)輸行業(yè)起到了舉足輕重的作用?，F(xiàn)在的主機(jī)廠(chǎng)比以往任何時(shí)候都渴望能夠擁有一個(gè)供應(yīng)商能對(duì)他們的需求進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和制造出整個(gè)系統(tǒng)來(lái)能夠滿(mǎn)足各種需求。

“架構(gòu)設(shè)計(jì)”就是在車(chē)輛設(shè)計(jì)流程前期中定義車(chē)輛的電子和電氣系統(tǒng)的過(guò)程。像建筑大師搭建一所房屋或一幢高樓一樣，汽車(chē)電子/電氣工程師以豐富的經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)有的設(shè)計(jì)工具創(chuàng)造出電子/電氣架構(gòu)的虛擬模型。通過(guò)計(jì)算機(jī)測(cè)試和模擬工具，再對(duì)設(shè)計(jì)思路進(jìn)行核實(shí)以確保其能夠滿(mǎn)足客戶(hù)在成本、重量以及布置等方面的要求。

在設(shè)計(jì)初期階段對(duì)細(xì)節(jié)的關(guān)注和一絲不茍確保能為客戶(hù)打造完整的電子/電氣架構(gòu)系統(tǒng)。與過(guò)去的設(shè)計(jì)相比，德?tīng)柛５墓こ處焸儼l(fā)現(xiàn)重新設(shè)計(jì)能使車(chē)輛整體重量最多減輕20%，成本則最多可降低高達(dá)30%，并有效改善車(chē)輛的各項(xiàng)性能。此外，德?tīng)柛Ｌ峁┑碾娮?電氣架構(gòu)在車(chē)輛運(yùn)行的可靠性、裝配的簡(jiǎn)便性和兼容性等方面也有了極大的改善。

電子/電氣架構(gòu)的精心設(shè)計(jì)涉及到車(chē)輛的所有領(lǐng)域，包括惡劣的行駛環(huán)境和高密度的布置。電子/電氣架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)制造商的產(chǎn)品理念，也滿(mǎn)足車(chē)主對(duì)性能和功能的期待。電子/電氣架構(gòu)還幫助改善布置空間，使電子/電氣元件能夠放置在更狹小或更易接近的地方。在某些情況下，它甚至可以完全省去某些特殊的部件，使成本大大降低。

為了能夠使產(chǎn)品的成本下降1~3%，零部件供應(yīng)商在不斷提高效率方面付出了不懈的努力。但是，如果將整部汽車(chē)作為一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)，那么在整個(gè)系統(tǒng)節(jié)約的成本將更多。未來(lái)要開(kāi)發(fā)的內(nèi)容只會(huì)越來(lái)越多。汽車(chē)開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)（AUTOSAR——AUTOSAR國(guó)際聯(lián)盟建立于2003年，旨在建立電子/電氣架構(gòu)開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)。成員包括汽車(chē)制造商，電子零部件供應(yīng)商，半導(dǎo)體供應(yīng)商及工具供應(yīng)商）剛剛完成了第一階段的開(kāi)發(fā)。

AUTOSAR的目標(biāo)是使軟件的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，以實(shí)現(xiàn)由不同制造商制造的部件之間的互換性，同時(shí)還能夠使功能在不同的硬件之間實(shí)現(xiàn)輕松轉(zhuǎn)移。寶馬集團(tuán)去年第四季度已經(jīng)將AUTOSAR應(yīng)用于量產(chǎn)車(chē)的全新BMW7系上。汽車(chē)制造商們旨在實(shí)現(xiàn)更高的靈活性、更低的成本，開(kāi)拓汽車(chē)電子系統(tǒng)新的發(fā)展方向。寶馬集團(tuán)電子/電氣與駕駛環(huán)境系統(tǒng)研發(fā)部門(mén)負(fù)責(zé)人還明確了未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)：BMW要在生產(chǎn)的所有車(chē)輛中全面應(yīng)用AUTOSAR系統(tǒng)。

2 節(jié)能環(huán)保的小線(xiàn)徑導(dǎo)線(xiàn)

從電子消費(fèi)品到汽車(chē)系統(tǒng)，技術(shù)的進(jìn)步正在朝著小型化的方向發(fā)展，以達(dá)到更小、更輕的目標(biāo)。在汽車(chē)制造商看來(lái)，減輕重量是提高燃料效率、降低CO2排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而達(dá)到目前和未來(lái)政府法規(guī)要求的關(guān)鍵所在。電氣元件變得越來(lái)越小巧，現(xiàn)在已有一些公司計(jì)劃使用0.13mm2截面積的導(dǎo)線(xiàn)。不斷改進(jìn)的結(jié)果就是使電子/電氣系統(tǒng)變得更小、更輕、更可靠。

產(chǎn)品與工藝過(guò)程之間的聯(lián)系密不可分。要想讓大多數(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新成為現(xiàn)實(shí)并產(chǎn)生切實(shí)利益，通常還需要開(kāi)發(fā)獨(dú)特的工藝過(guò)程。汽車(chē)電氣/電子系統(tǒng)中小線(xiàn)徑導(dǎo)線(xiàn)的應(yīng)用也是如此。能夠可靠地生產(chǎn)和處理更加纖細(xì)的導(dǎo)線(xiàn)固然重要，但還必須改進(jìn)線(xiàn)束組裝工藝以確保一致、可靠地應(yīng)用這些導(dǎo)線(xiàn)。

這對(duì)于通常的手工布線(xiàn)及接插件端子插接是一項(xiàng)挑戰(zhàn)：這一過(guò)程不僅取決于操作工能夠肉眼正確識(shí)別導(dǎo)線(xiàn)，而且操作工還必須能看到推入連接器正確的孔位?？墒侨绻_(kāi)始使用截面只有0.13mm2甚至更小的導(dǎo)線(xiàn)（其直徑大約相當(dāng)于指甲的厚度），人的眼睛便無(wú)法辨別導(dǎo)線(xiàn)的編碼、尺寸和顏色了，同樣連接系統(tǒng)端子的孔位也難以區(qū)分。導(dǎo)線(xiàn)越細(xì)，端子當(dāng)然也就越小。此外，導(dǎo)線(xiàn)的剛度也沒(méi)法保證端子的接插到位。德?tīng)柛９镜某”跓o(wú)鹵素導(dǎo)線(xiàn)能保證最小0.13mm2導(dǎo)線(xiàn)手動(dòng)插入操作的規(guī)定剛度，而自動(dòng)化的制造工藝過(guò)程能夠提高端子接插的可靠性。

自動(dòng)化裝配與微型化趨勢(shì)將有助于促進(jìn)下一代減重技術(shù)的發(fā)展，提高生產(chǎn)規(guī)模的靈活性以及改進(jìn)一次下線(xiàn)質(zhì)量。例如，根據(jù)一些應(yīng)用實(shí)例研究，采用德?tīng)柛９镜姆涓C晶片集成化（waferization）、自動(dòng)化和小型化技術(shù)之后，傳統(tǒng)線(xiàn)束中可以不使用任何并頭連接，減少銅線(xiàn)用量50%，還能減少40%的線(xiàn)束重量，且線(xiàn)束外徑也縮小了20%。正是出于這個(gè)原因，德?tīng)柛９静艜?huì)在美國(guó)俄亥俄州Champion市的技術(shù)中心和德國(guó)Wuppertal市的技術(shù)中心研發(fā)新的工藝過(guò)程，確保制造工藝在靈活性與功能性方面都能滿(mǎn)足小線(xiàn)徑導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)用的要求。通過(guò)自行設(shè)計(jì)獨(dú)有的工藝過(guò)程和設(shè)備，再結(jié)合設(shè)備供應(yīng)商的能力，確保工藝過(guò)程的效率及設(shè)備的能力，例如小型切割機(jī)和自動(dòng)化配套技術(shù)。德?tīng)柛Ｕ陂_(kāi)發(fā)新型無(wú)壓接端子技術(shù)與小線(xiàn)徑導(dǎo)線(xiàn)。

這些都是針對(duì)實(shí)際挑戰(zhàn)的實(shí)用解決方案。德?tīng)柛９镜漠a(chǎn)品技術(shù)與制造工藝正在將這些理念轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)用的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)在布置與減重方面的巨大效益，進(jìn)而幫助汽車(chē)制造商滿(mǎn)足全球消費(fèi)者的需要與各國(guó)政府規(guī)定的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。

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