如果讓1950年的汽車工程師看當今的汽車，我猜除了能認出汽車的形狀，從動力系統(tǒng)到電子架構可能都會顛覆當時的認知。的確，汽車正越來越“接近”它的發(fā)明者——人類，當年所謂的幾個沙發(fā)加四個輪子的時代可能真的一去不復返了。

盡管人類關于自身奧秘的研究還有很長的路要走，但這并不影響我們了解一些基本的知識，比如大腦、軀干、內(nèi)臟、神經(jīng)系統(tǒng)等。其中，神經(jīng)系統(tǒng)和大腦是尤為神秘和重要的存在。用這些認知去理解汽車，顯然有事半功倍之妙。汽車同樣有“大腦”和“神經(jīng)系統(tǒng)”，通俗的說就是ECU或者更廣一點就是嵌入式軟件驅(qū)動的汽車功能，而神經(jīng)系統(tǒng)就是看起來有些不太起眼的電子線束。這一期《冷科技》我們就來聊聊不為人知的汽車“神經(jīng)系統(tǒng)”。

◆讓我們從一臺松綠色的凱迪拉克開始聊起

上學的時候，汽車電子算是讓我比較頭痛的一科，電路圖學習、線束圖識讀等都挺復雜，但如果我們回顧汽車電子架構的進化史，你就會明白這些看起來眼花繚亂的線束并不是一蹴而就的，可以說汽車電子架構從誕生到現(xiàn)在是發(fā)生了巨大的變化，而這種巨大的變化顯然與電子技術的發(fā)展密不可分。

這個情況1980年前基本沒有太多變化，即使在1970年世界先進國家開始有排放要求以及電子模塊出現(xiàn)，但因為電子技術的滯后，依然處于展望階段。這時候英特爾出現(xiàn)了，英特爾帶來的科技技術和理念給汽車行業(yè)帶來了新的生機。

來到當下，2020年汽車電子的關鍵詞在于“機動性”，這是國際上大部分深耕汽車電氣架構供應商們比較認可的方向。

怎么理解呢？我們現(xiàn)階段的汽車（也包括所謂的智能汽車、互聯(lián)網(wǎng)汽車）都面臨的一個問題是新的車載系統(tǒng)如何突破汽車機載的限制，同時大量的車載數(shù)據(jù)以及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(jù)相關數(shù)據(jù)，如今，一臺搭載有L2.5級主動安全功能汽車的單位時間平均數(shù)據(jù)量已經(jīng)達到阿波羅登月時所產(chǎn)生數(shù)據(jù)量的10幾倍！如此龐大的數(shù)據(jù)傳輸，對汽車的神經(jīng)系統(tǒng)提出了前所未有的要求和挑戰(zhàn)。更多的數(shù)據(jù)傳輸并非僅僅增加線束即可。

要將5.6千米的線路和連接器裝配進當前的汽車中，顯然是不切實際的——因為如此長的導線不僅要在有限的車體上搶占更多空間，也與汽車輕量化的趨勢背道而馳。此外，更加密集的線束將使得導線之間更容易受到影響，對保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定極為不利。

汽車擁有更多的特性，就意味著與以往相比，汽車需要配備更強的運算能力、處理更多的數(shù)據(jù)以及分配更高的功率。隨著汽車逐漸演變成一臺功能越來越多、互聯(lián)程度越來越高的超級計算機，它的架構和基礎已經(jīng)需要進行徹底的革新。因為過去傳統(tǒng)的汽車架構方式已經(jīng)不再有效，無法支持汽車應用和復雜性的增長。

◆輕量化的線束和革新的架構

當我們明白了汽車電氣架構目前的狀態(tài)后，下面的問題就很清晰了，我們需要重新審視汽車的整體架構。以前，如果要為汽車添加一個新特性，如加熱座椅，只需添加一個新的操作模塊和線路就可以了。但如今這樣做已經(jīng)行不通了！因為車內(nèi)已經(jīng)有了太長的線束，即使線束能夠在車內(nèi)布置，但過多的線束產(chǎn)生的電磁干擾問題就會變得突出，因此供應商們開始動腦筋。

從表現(xiàn)上看，解決問題的方向很清晰，一個是線束一個是架構，兩者解決一個就能省去不少問題，如果兩者都可以解決必然1+1＞2。那么現(xiàn)階段的汽車線束大體是個什么情況呢？

現(xiàn)階段汽車線束的制造體系大致有兩類：一類是歐美國家規(guī)范（包括中國），這一類大多使用TS16949體系來對制造過程進行控制；第二類是日系，比如本田、豐田都有自己的制造體系。這個制造體系中，安波福在歐美車企中占主導位置，而矢崎則是日系的巨頭。我們本土的線束生產(chǎn)商也很多，但所占份額較小，同時單體規(guī)模也不大，類似天海集團、南通友星、柳州雙飛等都是比較知名的國內(nèi)供應商企業(yè)，但這些企業(yè)大多處于發(fā)展上升階段。

線材很容易理解，它的規(guī)格是以橫截面積來規(guī)范，比如0.5/0.75/1等平方毫米的電線，現(xiàn)在供應商們主要是通過減小橫截面積來減小線束的重量，這對加工工藝和材料有較高的要求。

線束外面則會有一些管材、膠帶進行線束的保護。不要小看這些材料，每個部分其實都經(jīng)過細致設計和精心挑選。

其中耐磨性最好的就是布基膠帶，這種膠帶最高還能耐150℃的高溫，但價格較高，同時阻燃效果不好。絨布膠帶耐溫在105℃左右，降噪性能最好，但同樣阻燃性能不好。PVC膠帶相比而言最便宜，同時耐磨性和阻燃性不錯，只是耐溫性能較差。由于線束（低壓）零部件多而且雜亂，同時70%需要手工制造，因此其毛利和生產(chǎn)效率較低，尤其價格對于原材料如銅、鋁等的價格較為敏感。

汽車的沖壓工序，是先把最基本的零件完成。開線同樣如此，先把最基本的單根線束搞定，確定長度、類型等，壓接主要是我們上面提到的端子，對端子和線束進行壓接，完成后進行絞接線和預裝，最后在工裝板上進行總裝和最終測試。

但總裝工藝則需要大量人工勞動力，首先每個線束的生產(chǎn)都是獨一無二的，畢竟每臺車的配置不同，那么產(chǎn)生的線束也不同，其次總裝需要在工裝板上完成，工裝板是供應商們專門設計開發(fā)的裝配臺班，工人們需要將各種小的分線在工裝板上組裝，同時用膠帶去包扎，按照保護件等，這套總裝流水線成本巨大，而需要熟練的工人，而越來越復雜的汽車電氣架構，顯然也對這個工藝帶來的挑戰(zhàn)。

那么回到我們本章節(jié)最初的問題，面對現(xiàn)階段的線束和越來越復雜的汽車電氣結構，如果進行接下來的發(fā)展呢？我想可以以目前汽車線束領域的大鱷安波福為例進行說明：首先我們來看線束方面，安波福首先研制了更細的導線，從重量和體積方面進行升級。比如直徑0.13平方毫米的超細導線，這種線束可以大大降低了導線的體積和重量。材料方面則是用鋁導線替代銅導線，也降低了導線的重量和成本。

這些方面確實起到了一定作用，但不可否認，即使經(jīng)過不斷減重和體積縮小，始于上世紀90年代末期的基礎電氣架構也已經(jīng)無法完全滿足當前的需求，更別提對數(shù)據(jù)傳輸和安全冗余有著極高要求的未來無人駕駛汽車了。因此安波福從最基礎的架構方面也進行了布局（當然，這里線束供應商們都在電氣架構方面進行了研究），這就是SVA汽車電子架構。

現(xiàn)階段汽車線束已經(jīng)到了一定的瓶頸，這個行業(yè)也即將迎來巨大變革，5G的應用勢必會推進新一代線纜技術和連接器的發(fā)展，而隨著主動安全功能的普及，網(wǎng)絡安全性和多重冗余以及容錯機制也需要盡快發(fā)展，同時隨著用電器和電壓的升高，多電壓分區(qū)也必將增加汽車電氣化的復雜程度，未來的汽車架構究竟會怎樣，還需要供應商們進一步研究。

◆進入超級計算時代

線束的發(fā)展和電子技術的蓬勃密不可分，這也導致了汽車平臺需要的計算能力越來越強。一般來說，像自動駕駛這一類的高級汽車功能，都是需要依托非常強大的計算能力才能實現(xiàn)。說到這里，或許會有人問，計算能力怎樣衡量呢？怎樣才算強大呢？在計算機領域，常用每秒可以進行浮點運算的次數(shù)來衡量計算能力。在當前，汽車的浮點運算能力每秒不足萬億次，折算下來還不如1臺iPhone 8。然而，一輛自動駕駛車輛需要的浮點運算能力超過了每秒200萬億次，相當于500多臺iPhone 8的運算能力總和。

因此，當汽車變得越來越像一臺計算機時，你需要的或許就不僅僅是能載著我們移動這么簡單了，你需要的是一個有超強運算能力的平臺，同時可以滿足高速的數(shù)據(jù)傳輸，只有這樣，才能保證在未來的高級輔助駕駛甚至自動駕駛中不被淘汰，而這也是供應商、車企們目前最需要探討的方向。

編輯點評

隨著計算平臺的日益強大，我們可以更好地把硬件從軟件中分離出來。未來，汽車會變得越來越像個人計算機，最后發(fā)展成為可以安裝各種不同軟件的平臺。在硬件需要更長研發(fā)時間才能進入市場的情況下，我們可以將軟件開發(fā)獨立于硬件之外，這一點非常重要。就像手機一樣，開發(fā)app一定會比開發(fā)并推出一款新的智能機要快得多，這是相同的道理。由于新的軟件可以不斷加裝進汽車平臺，舊的軟件也可以不斷更新升級，所以只要你的汽車還在使用周期內(nèi)，它就永遠不會落伍。

而對于汽車線束方面，國外生產(chǎn)商已經(jīng)形成了一定的技術壁壘，國內(nèi)供應商還處在成長期，如果平衡這個關系可能是現(xiàn)階段國內(nèi)車企需要考慮的問題，而對于中國供應商來說，較低的毛利潤率也限制了發(fā)展的速度，但5G的到來也是一個機會，只有把握好時機才能迎頭趕上。