當(dāng)今汽車的復(fù)雜性成倍增加，增添了許多提升乘客舒適性的配置和信息娛樂系統(tǒng)，為確保行駛安全采用了先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動(dòng)駕駛技術(shù)。許多新增功能都需要提升與其他車輛和周圍環(huán)境的通信，實(shí)質(zhì)上將車輛變?yōu)檐囕d的數(shù)據(jù)中心。

這些新功能由激光雷達(dá)或攝像頭等模塊提供，每個(gè)模塊都由一個(gè)電子控制單元(ECU)控制。車輛需要大量的ECU，每個(gè)ECU都需要專用線路將其與車輛的其他部分連接起來。由于空間限制，管理不斷擴(kuò)展的ECU系統(tǒng)成為一種挑戰(zhàn)，同時(shí)也增加了車輛生產(chǎn)的額外時(shí)間和成本。

不斷增加的復(fù)雜性還可能導(dǎo)致更多潛在的故障點(diǎn)。因此，高可靠性成為線束制造的關(guān)鍵目標(biāo)，包括將電纜連接到傳感器和ECU的連接器。Molex莫仕最近的一項(xiàng)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，超過半數(shù)的受訪者將可靠性視為品牌忠誠度的主要驅(qū)動(dòng)因素，這凸顯了高可靠性的重要性。

在運(yùn)用工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)方面，汽車行業(yè)一直走在前列，帶來了眾多創(chuàng)新。因此，使用機(jī)器技術(shù)取代人工裝配，不僅提高了質(zhì)量，還同時(shí)降低了成本。

線束的復(fù)雜性使它們無法從機(jī)器人組裝中受益。由于缺乏剛性，線束很容易彎曲、扭曲，因此機(jī)器人很難處理。人工裝配一直是最可行的選擇，但由于每輛車上都有數(shù)公里長的電線和數(shù)百個(gè)連接器，這種方法容易因人為失誤造成系統(tǒng)缺陷。這些故障會(huì)對(duì)制造商造成重大影響，包括材料成本和聲譽(yù)損失。

不斷發(fā)展的布線方案

傳統(tǒng)的布線方法是簡單地根據(jù)設(shè)備和ECU在車輛中的位置來添加它們之間的連接，這種方法被稱為扁平結(jié)構(gòu)。除了組裝困難、耗時(shí)、容易出錯(cuò)外，扁平架構(gòu)很難靈活地適應(yīng)新系統(tǒng)的添加。它還會(huì)導(dǎo)致診斷故障和維修困難，很難滿足不斷變化的需求和標(biāo)準(zhǔn)。

為了克服這些弊端，許多制造商正在采用區(qū)域式設(shè)計(jì)，即按照功能對(duì)車輛結(jié)構(gòu)進(jìn)行分組，以提供對(duì)整個(gè)車輛的控制。每個(gè)域都有自己的控制器，專用于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)或安全系統(tǒng)，并且通過網(wǎng)關(guān)與其他控制器通信，以創(chuàng)建完整的車輛控制系統(tǒng)。?

由于每個(gè)域會(huì)有一系列設(shè)備分布在車輛各處，每個(gè)設(shè)備都需要與控制器進(jìn)行獨(dú)特的連接，域結(jié)構(gòu)仍然無法解決布線的難題。

盡管域方法相比傳統(tǒng)的扁平架構(gòu)更具適應(yīng)性，但它并不是解決車輛布線難題的最終答案。如果從演進(jìn)的角度來看待車輛布線，制造商在未來數(shù)年內(nèi)將越來越多地采用域架構(gòu)，顯然，這種架構(gòu)仍然只是通向更好布線方法的基石。

分區(qū)架構(gòu)的出現(xiàn)

分區(qū)架構(gòu)(zonal architecture)是將車輛內(nèi)的功能按位置分為若干區(qū)的先進(jìn)設(shè)計(jì)，每個(gè)區(qū)域都有自己的區(qū)域網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)控制區(qū)域內(nèi)的特定功能和子系統(tǒng)，比如發(fā)動(dòng)機(jī)管理、照明、懸掛或安全傳感器。由于每個(gè)網(wǎng)關(guān)都靠近其控制的設(shè)備，因此連接它們所需的電纜長度相對(duì)較短。

網(wǎng)關(guān)之間以及網(wǎng)關(guān)與中央計(jì)算機(jī)之間通過高速網(wǎng)絡(luò)(如以太網(wǎng))進(jìn)行通信，從而能夠交換數(shù)據(jù)并對(duì)不斷變化的情況做出響應(yīng)。因此，與傳統(tǒng)的車輛線束方案相比，網(wǎng)關(guān)和中央計(jì)算機(jī)之間的通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有更多的共同點(diǎn)。

這革新性方案將會(huì)改變車輛的工作方式以及制造、更新和維護(hù)方式。

與傳統(tǒng)方法相比，分區(qū)架構(gòu)具有諸多優(yōu)點(diǎn)。

其中最突出的是減少了布線的數(shù)量和復(fù)雜性。通過本地連接到分區(qū)網(wǎng)關(guān)的設(shè)備，可將電纜長度縮減至最短。這既適用于數(shù)據(jù)電纜，也適用于電力電纜，因?yàn)榉謪^(qū)網(wǎng)關(guān)既可以充當(dāng)配電模塊，也可以充當(dāng)數(shù)據(jù)處理中樞。

此外，分區(qū)網(wǎng)關(guān)與中央計(jì)算集群之間的通信鏈路只需使用少量高速網(wǎng)絡(luò)連接(如少量雙絞線)，因此也可減少電纜長度。雖然安全關(guān)鍵型系統(tǒng)的冗余是車輛內(nèi)的必要常量，但分區(qū)架構(gòu)仍能夠顯著減少銅纜的體積和重量。

布線尺寸的縮短，將大大簡化電纜線束的安裝工作。每個(gè)區(qū)域都采用模塊化方式安裝，而不是使用橫跨整個(gè)車輛長度的線束。此外，重量減輕還能提高車輛運(yùn)作效率。例如，電動(dòng)汽車(EV)可以實(shí)現(xiàn)更長的充電間隔和更高的動(dòng)力性能。

分區(qū)結(jié)構(gòu)的另一大優(yōu)點(diǎn)是靈活性，可將車輛電子設(shè)備分成較小的區(qū)域，能夠添加或修改新功能或子系統(tǒng)而不影響整個(gè)系統(tǒng)，更容易適應(yīng)不斷變化的需求。在車輛的生命周期內(nèi)，可以更加便利地進(jìn)行更新，并提高成本效益，同時(shí)簡化維修方面的工作(如更換電機(jī)和傳感器)。這將使得經(jīng)銷商網(wǎng)絡(luò)能夠自行進(jìn)行大部分的車輛保養(yǎng)更新和維修，不必將車輛送到更先進(jìn)、更復(fù)雜的維修車間。?

軟件驅(qū)動(dòng)的功能還允許對(duì)分區(qū)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行調(diào)整和更新，以適應(yīng)所需要的新功能。

由于多個(gè)分區(qū)網(wǎng)關(guān)分布在車輛各處，冗余和容錯(cuò)能力得到增強(qiáng)。如果一個(gè)網(wǎng)關(guān)發(fā)生故障，其他網(wǎng)關(guān)可以繼續(xù)工作，從而降低了發(fā)生嚴(yán)重故障(可能是災(zāi)難性故障)的風(fēng)險(xiǎn)。

由于車輛電子設(shè)備被劃分為不同的區(qū)域，診斷工作也變得更加簡單。技術(shù)人員不再需要在單一的復(fù)雜系統(tǒng)中尋找問題的根源。相反地，他們可以對(duì)單個(gè)區(qū)域進(jìn)行評(píng)測(cè)，從而快速隔離并修復(fù)該區(qū)域的問題。??

就整體系統(tǒng)性能而言，分區(qū)架構(gòu)能夠在不同的分區(qū)網(wǎng)關(guān)之間分配處理能力，從而提高通信速度、加快響應(yīng)時(shí)間并提高資源利用效率。?

這些關(guān)鍵資源之一是車輛的電力。分區(qū)架構(gòu)需要更多的分布式電源，才能連接到分布在車輛各處的分區(qū)控制器。此外，ECU、電機(jī)和傳感器等每個(gè)設(shè)備都需要電源。許多汽車制造商都將目光從現(xiàn)有的 12V 汽車電源架構(gòu)轉(zhuǎn)向更高的電壓(最高可達(dá) 48V)。電壓越高，電流就越低，同時(shí)可以使用更小的電線提供相同的功率，從而減輕重量并提高車輛的效率。

Molex莫仕的MX150中壓連接器提供48V的電源架構(gòu)解決方案。MX150 中壓連接器使汽車制造商能夠通過采用經(jīng)過驗(yàn)證的 MX150 外形尺寸，以最少的設(shè)計(jì)工程工作升級(jí)到 48V 接線架構(gòu)。這種 48V 升級(jí)功能通過減少各種車載應(yīng)用中的布線尺寸，顯著節(jié)省成本和重量。

建立連接

分區(qū)架構(gòu)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但實(shí)際應(yīng)用也將面臨巨大的挑戰(zhàn)。其中一個(gè)挑戰(zhàn)就是設(shè)備與區(qū)域控制器之間使用的連接器。惡劣的環(huán)境條件加上對(duì)每個(gè)連接的高電路數(shù)要求，當(dāng)今車輛中將需要新的、互補(bǔ)的連接器來支持分區(qū)系統(tǒng)。?

業(yè)界將需要新一代混合連接器將設(shè)備連接到分區(qū)網(wǎng)關(guān)，這種連接器既能傳輸電源，又能傳輸高速信號(hào)，即使在最惡劣的路況下也能正常工作。由于新一代連接器具有更多的功能，所需要的連接點(diǎn)減少了，因而大幅簡化了線束安裝工作。

與傳統(tǒng)的板對(duì)板連接解決方案相比，用于中央計(jì)算集群的連接器還需要具有更高的彈性；它們需要提供更多的引腳數(shù)和電源連接。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)將支持可互換模塊，從而簡化制造流程，方便升級(jí)。

能夠適應(yīng)自動(dòng)裝配過程的連接器，是成功采用分區(qū)架構(gòu)的重要因素。?在制造商能夠可靠地將電纜和連接器用于自動(dòng)裝配工藝之前，電纜和連接器的安裝很可能仍然是手動(dòng)過程。

Molex莫仕作為經(jīng)驗(yàn)豐富的汽車連接器供應(yīng)商，開發(fā)了一系列基于自動(dòng)安裝而設(shè)計(jì)的連接解決方案。憑借旨在提高兼具靈活性和裝配簡便性的創(chuàng)新連接解決方案，使得汽車OEM廠商可以充滿信心地采用分區(qū)架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。?