特斯拉是如何革新汽車線束連接方式的？

特斯拉Cybertruck革新線束連接方式，對線束行業(yè)有何啟發(fā)？

導(dǎo)讀

通過改變，特斯拉能夠?qū)?Cybertruck 中的總布線減少 77%，并減少一半的銅使用量……

線束對汽車到底有多重要？

我們知道，汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，沒有線束也就不存在汽車電路。線束是指由銅材沖制而成的接觸件端子（連接器）與電線電纜壓接后，外面再塑壓絕緣體或外加金屬殼體等，以線束捆扎形成連接電路的組件。

不過，很多人可能對一輛汽車線束有多少沒有概念。與傳統(tǒng)燃油車相比，新能源汽車除了在驅(qū)動硬件總成上存在明顯差異外，新能源汽車中存在復(fù)雜且精密的高壓零部件、高壓插接件等高壓電氣部件。這些電氣部件想要正常運轉(zhuǎn)，就得依靠大量高壓線束；而即便是要使用車輛電子電氣架構(gòu)中的低壓電器，也需要低壓線束的支持。線束的長度和傳輸效率，關(guān)乎動力響應(yīng)、能耗、電池續(xù)航等等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

這是因為汽車上的每個組件都需要自己的一組線纜，連接到中央ECU，才能發(fā)揮作用。包括每個揚(yáng)聲器、每個開關(guān)、每個傳感器、每個執(zhí)行器、每個按鈕。因此，線束成了整車上最容易被人忽略，但卻是“牽一發(fā)而動全身”的重要零件。

TESLA是如何革新汽車線束連接方式？

然而，這次特斯拉為 Cybertruck 拋棄了傳統(tǒng)的汽車連接系統(tǒng)。

他們使用了 48v 電源 + dataCAN 總線運行千兆位以太網(wǎng)布線，將所有組件連接到同一根電纜上。也就是我們常見的六類線纜就可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)復(fù)雜冗長的線束。

然后，他們就無需將一根線束連接到駕駛員車門揚(yáng)聲器，再將另一根線束連接到駕駛員車門車窗電機(jī)，而是可以在同一個獨立電纜接口上將它們以菊花鏈方式連接在一起。計算機(jī)可以使用已經(jīng)穿過揚(yáng)聲器、窗戶、環(huán)境燈和方向盤的“同一根”線纜連接到門把手。

汽車中這些設(shè)備和組件中的每一個都監(jiān)聽連續(xù)的數(shù)據(jù)流以獲取與其操作相關(guān)的命令。

通過這樣做改變，特斯拉能夠?qū)?Cybertruck 中的總布線減少 77%，并減少一半的銅使用量。

線束縮短，帶來的第一大好處，就是“降本減重”。所謂“降本”不僅僅是減少線束原材料的使用，還可以提升制造過程中的裝配速度，有利于車企進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能。而在“減重”方面，汽車線束的重量大概占整車重量3-5%，對于“體重基數(shù)”龐大的汽車來說，哪怕1%的重量改變已然可以帶來更好的操控性和更低的能耗。

此外，中央超算和周邊感知元件之間，或是區(qū)域控制模塊與各個小電子模塊之間的線束縮短后，就像山與山之間架起了橋梁，線束布局不再是山路十八彎。路程近了，“山區(qū)”之間交流更便捷，提升了傳輸效率與車機(jī)敏捷性，為車主提供更便利、更智能的用車體驗。

對線纜行業(yè)將帶來哪些影響？

可能很多人沒有概念，傳統(tǒng)分布式架構(gòu)車型的線束至高可達(dá)5000米，常見的家用車型線束長度約為3000米；就算是目前采用了域控制架構(gòu)的智能電動車型，線束長度已經(jīng)縮減，但仍然還有2000米左右。

當(dāng)馬斯克當(dāng)著全世界觀眾的面宣布特斯拉Model Y整車線束只有100m的時候，很多人都以為他是數(shù)錯了演講稿上的“0”，可即便是1000m這樣的數(shù)據(jù)，其也已經(jīng)比同平臺上生產(chǎn)的Model 3少了一半還要多……

由此可見，基于全球汽車的產(chǎn)銷量，我們不難看出這對于線纜行業(yè)未來必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。而最為關(guān)鍵的是，汽車還僅僅是未來眾多智慧空間應(yīng)用場景之一。未來的大量的智慧空間的連接方式也將會迎來更多革命性的變革，對于連接線纜技術(shù)規(guī)格、產(chǎn)品形態(tài)、需求數(shù)量都將帶來深刻的變化。

對于特斯拉而言，成本是減少了，但安全性又如何呢？我們先來看看群國外網(wǎng)友對這事的評論：

“專為世界末日而設(shè)計，鼠標(biāo)輕輕一點就可以破壞整個電氣系統(tǒng)......哈哈?！?/p>

“感謝上帝，馬斯克還沒有開始制造商用飛機(jī)。”

“只要一根保險絲燒斷，你就可能被困在這個怪物里面。”

“現(xiàn)在，由于 1 根電線損壞，我的窗戶和揚(yáng)聲器都失去了該有功能？或者現(xiàn)在我的門打不開?！薄靶疫\的是，窗戶很容易被打破?！?/p>

“太空和火箭公司的首席執(zhí)行官怎么從未聽說過“冗余”？現(xiàn)在我為星艦上的宇航員感到擔(dān)心。”

“這是在告訴我們 15 個揚(yáng)聲器正在從以太網(wǎng)電纜獲取模擬信號嗎？或者每個揚(yáng)聲器都自己將數(shù)據(jù)解碼為聲音？”、“我懷疑他們會使用 CAN 總線來傳輸高質(zhì)量的多通道音頻 - 我認(rèn)為它不夠快”

“CAN 總線于 80 年代中期發(fā)明，正是為了完成 特斯拉現(xiàn)在正在做的事情?！?/p>

“CAN總線的創(chuàng)建是為了允許以前隔離的電子控制單元(ecu)相互通信，這樣汽車或機(jī)器就可以擁有傳感器，可以提供更真實的機(jī)器運行狀態(tài)，而不會在各個系統(tǒng)之間有明顯的重疊。在規(guī)范或編寫規(guī)范的委員會會議中，沒有任何地方設(shè)想將這些系統(tǒng)減少到單線。”

“CAN總線減少了復(fù)雜性和通常不必要的冗余，但目標(biāo)絕對不是去除所有冗余。坦率地說，這樣做在客觀上是糟糕的工程?！?/p>

“對于偷車賊和惡意黑客來說……你懂的”、“哈哈想象一下絕望到偷一輛網(wǎng)絡(luò)卡車”

“汽車以太網(wǎng)總線確實是未來。但這不僅僅適用于Cybertruck?！?/p>

“我同意以太網(wǎng)和PoE是一個好主意，但所有共享總線而不是星形拓?fù)涞臇|西都是愚蠢的?！?/p>

“Cat5 電纜對于汽車來說太重了。它們的連接器不適合振動環(huán)境?！?/p>

“現(xiàn)代汽車已經(jīng)有了相當(dāng)簡化的線路，并且在需要的時候可以在CAN總線上運行。簡化的最簡單方法是為組件運行較小的單個模塊。一個是駕駛員車門控制模塊，一個是駕駛員座椅控制模塊等等。

我剛換了一個F150的門窗模塊?；税胄r，一共76加元。

我很好奇Cybertrck系統(tǒng)的集中化程度。節(jié)省電線是件好事，而且一直是我們的目標(biāo)，但如果它由于腐蝕/破損/引腳配合而造成單一故障點，甚至單個ECM故障而導(dǎo)致所有系統(tǒng)癱瘓，我就非常擔(dān)心了”

“特斯拉推動新的 48V 標(biāo)準(zhǔn)的配件電路。這是非常聰明的，因為它立即意味著只需要大約以前所需的四分之一的金屬布線。更便宜、更輕、更環(huán)保。還可以使用更高功率的設(shè)備?！?/p>

“除了切換到 48V 之外，他們還將使用以太網(wǎng)電纜 (PoE) 來實現(xiàn)大部分供電。因此，與此同時，他們擺脫了 CAN 總線布線，讓一切都在以太網(wǎng)上運行以進(jìn)行通信和供電，這意味著布線更少，因為使用 CAN 總線，每個設(shè)備都需要自己的電線，但使用以太網(wǎng)，更容易擁有“集線器” ' 為其他設(shè)備提供通信通道和電源?！?/p>

“這完全是對特斯拉所作所為的誤解。汽車內(nèi)有一個 48V 組件和整個汽車采用 48V PoE 架構(gòu)是完全不同的事情?？杀氖?，這些公司實際上已經(jīng)有了 48V 系統(tǒng)，但從未真正推動并完成這一切?！?/p>

“特斯拉已經(jīng)采取了更進(jìn)一步的做法，這很有趣，而且可能很有用——但整輛車都采用 48V 電壓并不完全正確，他們已經(jīng)說過，約 20% 的常見/供應(yīng)商提供的組件仍然是 12V。對于純電動汽車來說，堅持使用更高的電壓非常有意義，而特斯拉非常適合在這方面引領(lǐng)潮流，因為他們從頭開始構(gòu)建了如此多的供應(yīng)鏈，并且可以將所有東西都指定為 48V，而其他電動汽車制造商大多只是重復(fù)使用組件從他們的 ICE 汽車?！?/p>

“從長遠(yuǎn)來看，隨著汽車配備越來越多的電子設(shè)備，它變得越來越重要

這是幾十年來每個人都明白的事情，但沒有人有足夠的長遠(yuǎn)眼光來實現(xiàn)它。汽車公司在盈利方面舉步維艱。在 2000 年代，像通用汽車這樣的公司確實破產(chǎn)了。

是的，OEM 可以告訴供應(yīng)商該做什么。但如果你想要供應(yīng)商手頭沒有的東西，你就得為開發(fā)付出代價。如果您是通用汽車公司，要轉(zhuǎn)向 48v，您實際上需要協(xié)調(diào) 100 家左右供應(yīng)商的工作，以將產(chǎn)品整合在一起。

請記住，自 90 年代以來，這些 OEM 已經(jīng)外包了大部分電子設(shè)備并浪費了大部分軟件。他們是否擁有管理此類轉(zhuǎn)變的內(nèi)部專業(yè)知識？

看看無線更新，它仍然不標(biāo)準(zhǔn)。即使是那些可以無線更新的汽車，也大多只針對一些核心主要部件。許多供應(yīng)商交付的零件仍然無法像這樣升級。

汽車行業(yè)在 2000 年代遇到了很多麻煩，所以他們沒有做這樣的事情也就不足為奇了?！?/p>

“我在另一家電動汽車制造商工作。我很想從 CAN 切換到以太網(wǎng)。我們已經(jīng)擁有太多 CAN 總線，我們正在考慮添加更多總線。但我們的供應(yīng)商甚至需要幾十年的時間才能考慮這種轉(zhuǎn)變。我們剛剛向博世支付了 1500 萬美元來升級我們的制動器，他們承諾在六個月內(nèi)進(jìn)行更換，但他們花了兩年時間和數(shù)百萬美元，而且充滿了錯誤。我們將不得不多付給他們數(shù)百萬美元，并等待數(shù)月或數(shù)年，讓他們糾正自己的錯誤。這就是為什么特斯拉幾乎所有事情都在內(nèi)部完成?！?/p>

“CAN總線是多主機(jī)訪問，節(jié)點之間自動仲裁。這是以太網(wǎng)完全無法做到的，這也是 CAN 總線長期存在的原因。

以太網(wǎng)需要有源交換機(jī)將星形網(wǎng)絡(luò)的每個分支彼此隔離。因為以太網(wǎng)工作在總線模式下絕對是個笑話，如果你在這樣的網(wǎng)絡(luò)中添加足夠多的節(jié)點，它會比 CAN 總線慢。但是，當(dāng)您需要將所有傳感器和 ECU 拖到星形中心時，哪里可以節(jié)省電纜呢？

更糟糕的是，由于 CSMA/CD 規(guī)定如果發(fā)生沖突則隨機(jī)斷開連接，因此無法保證此類網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點能夠向其他節(jié)點傳遞消息。好吧，你猜怎么著？您的車輪在制動過程中剛剛鎖住，我們需要將此信息告知 ABS/ESP 裝置。使用 CAN 時，您可以通過使用低 CAN ID 來糾正它，從而提高仲裁優(yōu)先級。當(dāng)使用以太網(wǎng)時，你只是向 RNG Jesus（隨機(jī)之神）祈禱”

“CAN 總線上的 PoE 將更多復(fù)雜性從 EE 領(lǐng)域轉(zhuǎn)移到軟件領(lǐng)域。盡管特斯拉目前擁有最好的汽車軟件，但這對于傳統(tǒng)汽車制造來說仍然是一種非常陌生且不同的思維/管理方式。這不僅僅是使用一組不同的電纜，還將徹底顛覆他們的工程部門?！?/p>

好吧，看完這么多網(wǎng)友的評論，大家最為關(guān)心的是安全性始終放在第一位，但勇于創(chuàng)新、面向未來同樣重要。無論對于汽車企業(yè)還是綜合布線企業(yè)都一樣。因此，對于線纜企業(yè)而言，時刻關(guān)注創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用尤為關(guān)鍵，未來應(yīng)用場景與產(chǎn)品形態(tài)可能與今天的主流方式截然不同。

審核編輯：黃飛