汽車線束是汽車的神經(jīng)和血管,線束工程師總忙于各種雜事雜活中,以至于沒有時間思考,總結(jié),覺得會很迷茫。本文詳細(xì)的介紹了線束的作用及未來的發(fā)展,給大家提供一點思路。
一款家用車型,大約由2-3萬個獨立且不可再拆解的零部件組成。
這些數(shù)量龐大的零部件構(gòu)成了駕乘空間、動力輸出、安全裝備、操控輔助、多媒體娛樂和智能互聯(lián)。這些系統(tǒng)匯聚在一起,形成了每一款車獨有的個性和特點。
那么,在海量的零件中,哪一個零件是最沒存在感,以至于常常被忽略的?
這個零件存在于每一輛車中,縱貫整車,和車身內(nèi)飾比鄰而居,和電器件如影隨形。
它可被拆分成超過5000個獨立零件,拆解后的長度可達(dá)5-6km,平均重量超過50kg,總價占整車成本的3%。
從數(shù)據(jù)上看,這儼然是個令人無法忽視的龐然大物。而事實上,它隱藏在車身鈑金和內(nèi)飾的狹小空間中,即使偶爾露出冰山一角,也幾乎從未得到廣大車圈愛好者和車評公眾號的重點關(guān)注和深入分析。
相較于其他以新、奇、美為設(shè)計理念的車用零件,屬于這個零件的繁多的設(shè)計語言中,就有一條特立獨行的要求,就是隱。
說話至此,不知有多少讀者朋友能夠解謎成功?
這個低調(diào)沉默的“小眾”零件,它的名字有點簡單,也有點土。
它叫線束。
它為整車所有用電器提供穩(wěn)定的電源、信號和數(shù)據(jù),是車輛的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”和“動脈血管”。

看不見、摸不著、純硬件、體量大——這些線束與生俱來的基因,使其在過去很長時間里,成為了車輛設(shè)計的薄弱點和降本的重災(zāi)區(qū)。
來看一組新聞。
2019年6月,造車新勢力蔚來發(fā)布聲明稱,今年發(fā)生的多起ES8自燃事故,根本原因在于電池包內(nèi)電壓采樣線束走向不當(dāng),被電池模組上蓋板擠壓,絕緣表皮破損,造成短路,引發(fā)安全事故。
2018年3月,一汽大眾向國家質(zhì)檢總局備案召回計劃,計劃召回寶來和蔚領(lǐng)共計43萬輛汽車。其召回聲明稱,儀表板線束在儀表臺內(nèi)部發(fā)生干涉,造成線束磨損,導(dǎo)致車輛可能出現(xiàn)熄火、無法啟動等現(xiàn)象,存在安全隱患。
2018年1月,吉利博瑞的4萬多輛車同樣因為線束問題被要求召回。主因是電動助力轉(zhuǎn)向線束內(nèi)部可能腐蝕,在極端情況下可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力失效的問題,同樣存在安全隱患。
失效、失速、熄火、自燃,這些涉及車輛安全和人員安全的事故和大批量的召回事件,不斷觸動消費者敏感的神經(jīng)。讓大眾不經(jīng)發(fā)問,如此嚴(yán)重的風(fēng)險點為什么沒有在開發(fā)設(shè)計和試驗驗證階段被發(fā)現(xiàn)?
若就單個問題進行分析,原因無外乎是線束零件在設(shè)計開發(fā)、試驗論證、生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)出現(xiàn)了重大疏漏。
可若以宏觀角度去看,就會發(fā)現(xiàn),線束不可被目視,難以被接觸的特性,才是了它問題頻出的根源。
現(xiàn)如今,不論是傳統(tǒng)車企,或是造車新勢力,無一不是在集洪荒之力打造一個由電子電氣件組成的瑰麗世界,唯恐自己在車輛智能化網(wǎng)聯(lián)化的賽道上落人下風(fēng)。而對于這個電子世界的基石——線束,卻往往不屑一顧。甚至簡單粗暴地認(rèn)為,一個不會出現(xiàn)在消費者眼皮子底下,不會被消費者直接使用到的零件,并不值得耗費大量時間和精力去精益求精。
如果讀者朋友們覺得上述事例是危言聳聽,能遇上的概率很小,遇上了也只能嘆一句“命也”。那下面這些真相里或許會令人熟悉的味道。
RVC后視攝像頭的畫面總是有干擾?
那可能是因為RVC電源線和視頻線布置不在一側(cè),節(jié)省了電源線的長度,受到了各類PWM信號的影響。
收音機總是有雜音,怎么調(diào)頻都沒用?
那可能是因為收音機和其他大電流用電器接地在了同一處,節(jié)省了接地點物料,增加了噪音干擾。
只是給愛車增加了行車記錄儀或通風(fēng)座椅,點煙器的12V電源就燒了保險絲?
那可能是因為在電源分配時,掐著電器件的額定工作電流給配的保險絲和導(dǎo)線,并未考慮可預(yù)見的用戶濫用的情況。
行車途中總會聽見車廂里傳來輕微的碰撞聲,又遍尋不著出處,懷疑自己幻聽?
那可能是因為四門線束或是車頂線束減少了固定件,時間一久就脫落開,來回撞擊車身和內(nèi)飾,發(fā)出的聲響。
后排的USB只能充電,無法和車載導(dǎo)航之間傳輸數(shù)據(jù)、投射APP?
那可能是為了節(jié)省一段價值超過20元的數(shù)據(jù)傳輸線,索性只提供充電功能。
查看Model 3、BMW i3和Chevy Bolt的整車線束價格,就能明白為什么車企和零件制造商們會絞盡腦汁地在消費者們看不見的線束零件上使勁薅羊毛了。

總之,那些以降本為目的手段,五花八門、百花齊放,相信總有一款能讓車主們對號入座。
可是,不間斷的召回事件和汽車評論網(wǎng)站上的吐嘈聲,已經(jīng)證明了,如果車企和制造商只是一心追逐行業(yè)熱點和風(fēng)口,在設(shè)計上對基礎(chǔ)零件抱著得過且過的敷衍態(tài)度,在成本控制方面推行不合理的降本措施,那么不論在風(fēng)口飛翔的是不是豬,最終都只會自折羽翼,遭到消費者的拋棄。
如同下水道是一個城市的良心。沉默地蜷縮在車內(nèi)的線束,在很大程度上代表著一個車企的誠意和良心。
對線束而言,花哨和張揚,并不是它的特長。最正確的打開方式,就是讓它維持好“磐石”的設(shè)定,完善其“提供支持和鏈接”的基礎(chǔ)功能。并隨著行業(yè)技術(shù)的革新浪潮,順勢而為,朝著輕量化&小型化、集成化&標(biāo)準(zhǔn)化、通信高速化的三大方向上尋找突破口。
不論是傳統(tǒng)車企,或是造車新勢力,在面對愈發(fā)嚴(yán)苛的排放法規(guī)和油耗標(biāo)準(zhǔn),以及消費者所追求的更快更壕更智能,這兩個幾乎背道而馳的要求時,都需要使出渾身解數(shù),才能在夾縫中求生存。
減重,不僅能夠提升車輛的能量使用率,還會增大推重比,使動力更猛,制動距離更短,操控性更強,也更安全。在滿足法規(guī)要求的同時,又完全戳中了消費者“購買萌點“,自然成了夾縫中的救命稻草。
實驗證明,在耗油節(jié)能方面,燃油車的重量每下降10%,油耗即可下降6-8%。車輛重量減少100kg,其百公里油耗即可降低0.3-0.6L。
燃油車的減重勢在必行,新能源也無法逃離魔咒,只作壁上觀。
雖然沒了內(nèi)燃機和變速箱,但取而代之的三電動力系統(tǒng)、配套充電系統(tǒng)(包括全套高壓線束),都是壓在新能源車身上的沉重枷鎖。
每減重100Kg即可將續(xù)航里程提高10%-11%。這一實驗結(jié)論對深陷里程焦慮且遲遲無法突破瓶頸的新能源車企來說,可謂是久旱逢甘霖。如何通過減重來擺脫帶著銬鏈奔跑的現(xiàn)狀,就變得極為重要且迫切了。

線束零件覆蓋整車的使用范圍以及對金屬銅的大量使用,使其在重量上,僅次于車身、底盤和動力總成。
提供幾組整車線束的重量數(shù)據(jù),某合資品牌C級車的整車線束重量為77.7Kg,某豪華品牌D級車的整車線束重量為80Kg。而某款BEV車型和特斯拉Model 3的對比數(shù)據(jù),則分別為40Kg和20Kg。
換句話說,若將來BEV車型的線束重量都能夠下降到20Kg甚至更低,則可額外貢獻(xiàn)至少2個點的里程。
對于線束零件的輕量化小型化趨勢,一言蔽之,即在最合適的地方,用最輕薄的材料,做出最小型的設(shè)計。
最輕的材料。
鋁和鎂作為公認(rèn)的輕量化材料,已經(jīng)被廣泛運用在多種結(jié)構(gòu)件和沖壓件上,并非新鮮事物。
這種材料的革新同樣適用于線束。雖然純鋁導(dǎo)線的導(dǎo)電性不如銅,但在重量方面具有碾壓性優(yōu)勢。
而重量更輕、線徑更細(xì)、拉伸和彎曲性能更好的銅鎂合金導(dǎo)線,則可以使用在對布置要求特別嚴(yán)苛的活動區(qū)域,諸如需要反復(fù)開關(guān)的四門和行李箱門等區(qū)域,為可預(yù)見的用戶濫用做出合理設(shè)計。
最薄的材料。
與現(xiàn)有的導(dǎo)線相比,超薄壁導(dǎo)線具有相同的載流能力,但在尺寸和重量方面,卻能夠下降11%和7%之多。可以在極為狹窄的空間中順暢通過,從而為消費者省出更多的車內(nèi)空間。
最小型的設(shè)計。
和家用電器只需一個用于供電的兩眼或三眼的插頭不同的是,車載用電器還需要進行多路的信號傳輸和交互,插頭往往體積大,數(shù)量多。以奔馳E-Class為例,整車的電器件插頭就高達(dá)208個,僅插頭的重量就達(dá)1.35kg,其價格占線束總價的15%之多。而在實現(xiàn)相同功能的前提下,設(shè)計新的緊湊型插頭,可帶來至少減重20%的效果。
綜上,相較于造價昂貴、工藝繁復(fù)的鋁制或碳纖維車身部件,通過降低線束零件的重量,來達(dá)到改善能量使用率的目的,則是性價比極高的做法。
作為復(fù)雜程度位列前茅的零件,除了從材料和設(shè)計層面對線束進行大刀闊斧的革新外,車企還應(yīng)考慮如何通過降低線束零件的復(fù)雜度,擴大單一零件的需求量,來提高商務(wù)議價能力,降低單件成本。
言而簡之,就是“拼多多“的團購思維——統(tǒng)一貨號,擴大需求,降低單價。
線束零件的組合數(shù)量和復(fù)雜程度,歸根到底,是由消費者手上那張車輛配置表上有多少可選項來決定。
車企大肆宣傳的“客戶定制”,其本質(zhì)是由各類零部件,尤其是電器件相互交叉、搭配組合來實現(xiàn)的。
這就好像女生們新入了一件上衣,就會需要裙子、鞋子、包包來搭。這些“套裝“還會按照場合的不同,衍生出很多微小的差異。
這個例子可能不那么恰當(dāng),但想表達(dá)的語義是相同的。對于車輛用電器而言,每產(chǎn)生一種新的組合關(guān)系,也同樣需要線束提供支持和匹配,滿足其通信和供電等多種需求。
這種點對點的固定搭配不僅非常低效,還直接導(dǎo)致線束的BOM愈發(fā)臃腫復(fù)雜,組合數(shù)量爆炸式增長。而車輛的空間和衣柜一樣,總有再也塞不下的一天。
嚴(yán)格來說,造成組合數(shù)量無法控制的“罪魁禍?zhǔn)住霸谟?,現(xiàn)有車載控制器的軟件在硬件中的嵌套程度太深,軟件和硬件相互捆綁。若要多實現(xiàn)一個功能,就必須新增對應(yīng)的電器件,而線束的組合數(shù)量也將被迫呈幾何級增加的態(tài)勢。

以一款大家耳熟能詳?shù)腃級車為例,全系可實現(xiàn)的選裝組合數(shù)量高達(dá)164種,需使用到的零件共計12個大類,6600多件。且不論為了厘清組合關(guān)系而付出的設(shè)計開發(fā)成本,單單考慮隨之而來的倉儲、制造、檢驗、安裝等環(huán)節(jié),費用就高昂的令人咋舌。
為了拯救有限的空間和有限的錢包,時尚圈開始推崇干凈清爽的“百搭款”。
同樣的道理也適用于車企。這種在已有電子電氣架構(gòu)上,通過單純增加硬件來實現(xiàn)功能擴展的傳統(tǒng)手段,已被來勢洶洶的造車新勢力給顛覆了。
特斯拉便是個中高手。
其最核心的設(shè)計原則是將軟件徹底從硬件上剝離開,將軟硬件之間的交互形式標(biāo)準(zhǔn)化,由多個中央控制器在標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)上運行,在量產(chǎn)車上直接預(yù)置統(tǒng)一的硬件,再通過OTA來為硬件賦予實際功能,升級系統(tǒng)、擴展功能、優(yōu)化體驗等。
線束作為對軟件0訴求,以鏈接整車所有用電器為目標(biāo)的純物理層零件,在“軟硬件剝離”的趨勢下,完全可以嘗試直接以覆蓋最大范圍電器件為設(shè)計導(dǎo)向,進行標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計,從160+個組合關(guān)系的泥沼中掙脫出來,將組合數(shù)量大幅減少至十幾甚至是個位數(shù),進行批量重復(fù)地生產(chǎn)。
成為“百搭基礎(chǔ)款”的線束零件,不僅可以為自動化生產(chǎn)提供便利條件,還會給車企帶來諸如技術(shù)變更頻率降低、倉儲成本減少、物流控制便捷等一系列的隱性好處,而最終這些變化會轉(zhuǎn)換為真金白銀,回饋給這個產(chǎn)業(yè)鏈上下的從業(yè)者。
輕量化小型化,模塊化標(biāo)準(zhǔn)化,這些“節(jié)流”措施雖然可以讓車企在凜冽的寒冬中活下來,但若想在百舸爭流中占有一席之地,那就必須在以V2X、ADAS、自動駕駛為目標(biāo)的賽道上發(fā)足狂奔。

以AUDI A8L為例,整車配備了12個超聲波傳感器、4個360度全景攝像頭、1款前置攝像頭、4個中程雷達(dá)、1個遠(yuǎn)程雷達(dá)、1個紅外攝像頭和激光雷達(dá)。
可以說,這些傳感器和攝像頭已經(jīng)將車輛武裝到了牙齒。
這些數(shù)據(jù)采集器在對車輛內(nèi)外部環(huán)境進行全方位感知后,需要通過車輛的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”——線束,將收集到的數(shù)據(jù)和信號傳遞給中央計算模塊進行數(shù)據(jù)處理,然后向執(zhí)行器下達(dá)指令,做出高精度的反饋和實時操作,才能最終實現(xiàn)ADAS(高級駕駛輔助系統(tǒng))甚至是自動駕駛功能。
將攝像頭和人的雙眼做簡單的類比,就能快速理解其運行模式。
被布置在車身周邊的攝像頭,在車輛行駛過程中,不斷“看見“周圍的物體。然后通過“視神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”將”偏離既定路線”的信息傳遞給車輛的“大腦”ECU?!按竽X”經(jīng)過判斷后,再次通過“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”向“身體”下達(dá)“糾正行徑路線”的指令,車輛隨即啟動“車道偏移修正”的功能。
在整個過程中,目之所及是否能看清,雙眼是否近視,是對攝像頭誤碼率和分辨率的要求。而視覺神經(jīng)上是否有阻塞,對應(yīng)的則是數(shù)據(jù)傳輸速率的高低。
過往能夠滿足車內(nèi)較低帶寬要求的LIN(本地互連網(wǎng)絡(luò))和CAN(控制器局域網(wǎng)絡(luò)),在高傳輸速率、低誤碼率、高分辨率的要求面前,如同用來電話線撥號上網(wǎng)下載高清電影一樣,顯然已經(jīng)難以為繼了。
作為整車“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)“的線束急需全新的載體來滿足全新的車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及架構(gòu)。
CAN FD(1M~5Mbit/s)、FlexRay(10Mbit/s)、百兆以太網(wǎng)(100Mbit/s)、千兆以太網(wǎng)(1000Mbit/s)和HSD(6000Mbit/s)組成了全新的線束通信網(wǎng)絡(luò)。

其中車載以太網(wǎng)更是以“肱股之臣”的姿態(tài),作為全新的整車EEA(電子電氣架構(gòu))中的一員,為車輛的智能化和網(wǎng)聯(lián)化保駕護航。
車載以太網(wǎng)看上去和普通絞線沒什么區(qū)別,內(nèi)里卻是個深藏不露的集大成者。
它可有效滿足車輛的EMC(電磁兼容)高要求,保證不會出現(xiàn)諸如“花屏或黑屏”的情況,保護車輛電子器件在電磁環(huán)境中能正常工作且不會對環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾。
如同一根電話線就能夠給固定電話傳輸信號和提供電源一樣,以太網(wǎng)還可實現(xiàn)PoDL,即供電和傳輸信號二合一。直接將所需回路數(shù)量減半。
而和慣常的線束插頭相比,以太網(wǎng)對配的插頭,體型要更小更緊湊。
縱觀全局,車載以太網(wǎng)幾乎將線束輕量化、小型化和標(biāo)準(zhǔn)化的“新潮流”一網(wǎng)打盡,可謂表現(xiàn)優(yōu)異。
哪個零件是車輛的肱骨棟梁?哪個零件是車輛沉默的基石?其實并不能得出一個能夠得到大家公認(rèn)的答案來。
線束接插件小型化需要電器件板端的匹配,導(dǎo)線鋁制化需要車身固定的配合,降低變種數(shù)量需要匹配控制器的去軟件化變更,高頻導(dǎo)線的應(yīng)用則是來自于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的要求。
獨木不成林,一個零件的孤軍奮戰(zhàn),猶如泥牛入海,毫無波瀾。
任何零件的任何發(fā)展,都需要其他零件的支援和幫助。
放眼當(dāng)下,一邊是產(chǎn)銷連續(xù)13個月下滑且頹勢不減的冰冷現(xiàn)實;一邊則是智能化、電動化、網(wǎng)聯(lián)化的技術(shù)革新,正在如火如荼、轟轟烈烈地展開。
在這冰火兩重天的至暗時刻下,不管是造車新勢力的創(chuàng)業(yè)者還是傳統(tǒng)車企的守業(yè)者都應(yīng)該清楚意識到,萬千零件沒有主次,技術(shù)革新沒有止境,產(chǎn)品競爭沒有速勝。
只有當(dāng)上萬個零件都各司其職、各自朝著正確的方向發(fā)展,聚沙成塔、集腋成裘,才能帶來令消費者初眼驚艷、再看信服的產(chǎn)品。
跬步至千里,小流成江海。
以此共勉。
來源于建約車評 ,作者單黎婷