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冷科技 聊聊不为人知的汽车大脑和神经

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  [汽车之家 技术]  如果让1950年的汽车工程师看当今的汽车,我猜除了能认出汽车的形状,从动力系统到电子架构可能都会颠覆当时的认知。的确,汽车正越来越“接近”它的发明者——人类,当年所谓的几个沙发加四个轮子的时代可能真的一去不复返了。

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  尽管人类关于自身奥秘的研究还有很长的路要走,但这并不影响我们了解一些基本的知识,比如大脑、躯干、内脏、神经系统等。其中,神经系统和大脑是尤为神秘和重要的存在。用这些认知去理解汽车,显然有事半功倍之妙。汽车同样有“大脑”和“神经系统”,通俗的说就是ECU或者更广一点就是嵌入式软件驱动的汽车功能,而神经系统就是看起来有些不太起眼的电子线束。这一期《冷科技》我们就来聊聊不为人知的汽车“神经系统”。

◆让我们从一台松绿色的凯迪拉克开始聊起

  上学的时候,汽车电子算是让我比较头痛的一科,电路图学习、线束图识读等都挺复杂,但如果我们回顾汽车电子架构的进化史,你就会明白这些看起来眼花缭乱的线束并不是一蹴而就的,可以说汽车电子架构从诞生到现在是发生了巨大的变化,而这种巨大的变化显然与电子技术的发展密不可分。

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   这个情况1980年前基本没有太多变化,即使在1970年世界先进国家开始有排放要求以及电子模块出现,但因为电子技术的滞后,依然处于展望阶段。这时候英特尔出现了,英特尔带来的科技技术和理念给汽车行业带来了新的生机。

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  来到当下,2020年汽车电子的关键词在于“机动性”,这是国际上大部分深耕汽车电气架构供应商们比较认可的方向。

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  怎么理解呢?我们现阶段的汽车(也包括所谓的智能汽车、互联网汽车)都面临的一个问题是新的车载系统如何突破汽车机载的限制,同时大量的车载数据以及4G甚至即将到来的5G都对线缆和连接器提出了新的要求。

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  据相关数据,如今,一台搭载有L2.5级主动安全功能汽车的单位时间平均数据量已经达到阿波罗登月时所产生数据量的10几倍!如此庞大的数据传输,对汽车的神经系统提出了前所未有的要求和挑战。更多的数据传输并非仅仅增加线束即可。

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  要将5.6千米的线路和连接器装配进当前的汽车中,显然是不切实际的——因为如此长的导线不仅要在有限的车体上抢占更多空间,也与汽车轻量化的趋势背道而驰。此外,更加密集的线束将使得导线之间更容易受到影响,对保障系统的安全稳定极为不利。

  汽车拥有更多的特性,就意味着与以往相比,汽车需要配备更强的运算能力、处理更多的数据以及分配更高的功率。随着汽车逐渐演变成一台功能越来越多、互联程度越来越高的超级计算机,它的架构和基础已经需要进行彻底的革新。因为过去传统的汽车架构方式已经不再有效,无法支持汽车应用和复杂性的增长。

◆轻量化的线束和革新的架构

  当我们明白了汽车电气架构目前的状态后,下面的问题就很清晰了,我们需要重新审视汽车的整体架构。以前,如果要为汽车添加一个新特性,如加热座椅,只需添加一个新的操作模块和线路就可以了。但如今这样做已经行不通了!因为车内已经有了太长的线束,即使线束能够在车内布置,但过多的线束产生的电磁干扰问题就会变得突出,因此供应商们开始动脑筋。

  从表现上看,解决问题的方向很清晰,一个是线束一个是架构,两者解决一个就能省去不少问题,如果两者都可以解决必然1+1>2。那么现阶段的汽车线束大体是个什么情况呢?

  现阶段汽车线束的制造体系大致有两类:一类是欧美国家规范(包括中国),这一类大多使用TS16949体系来对制造过程进行控制;第二类是日系,比如本田、丰田都有自己的制造体系。这个制造体系中,安波福在欧美车企中占主导位置,而矢崎则是日系的巨头。我们本土的线束生产商也很多,但所占份额较小,同时单体规模也不大,类似天海集团、南通友星、柳州双飞等都是比较知名的国内供应商企业,但这些企业大多处于发展上升阶段。

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  线材很容易理解,它的规格是以横截面积来规范,比如0.5/0.75/1等平方毫米的电线,现在供应商们主要是通过减小横截面积来减小线束的重量,这对加工工艺和材料有较高的要求。

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  线束外面则会有一些管材、胶带进行线束的保护。不要小看这些材料,每个部分其实都经过细致设计和精心挑选。

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  其中耐磨性最好的就是布基胶带,这种胶带最高还能耐150℃的高温,但价格较高,同时阻燃效果不好。绒布胶带耐温在105℃左右,降噪性能最好,但同样阻燃性能不好。PVC胶带相比而言最便宜,同时耐磨性和阻燃性不错,只是耐温性能较差。由于线束(低压)零部件多而且杂乱,同时70%需要手工制造,因此其毛利和生产效率较低,尤其价格对于原材料如铜、铝等的价格较为敏感。

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  汽车的冲压工序,是先把最基本的零件完成。开线同样如此,先把最基本的单根线束搞定,确定长度、类型等,压接主要是我们上面提到的端子,对端子和线束进行压接,完成后进行绞接线和预装,最后在工装板上进行总装和最终测试。

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  但总装工艺则需要大量人工劳动力,首先每个线束的生产都是独一无二的,毕竟每台车的配置不同,那么产生的线束也不同,其次总装需要在工装板上完成,工装板是供应商们专门设计开发的装配台班,工人们需要将各种小的分线在工装板上组装,同时用胶带去包扎,按照保护件等,这套总装流水线成本巨大,而需要熟练的工人,而越来越复杂的汽车电气架构,显然也对这个工艺带来的挑战。

  那么回到我们本章节最初的问题,面对现阶段的线束和越来越复杂的汽车电气结构,如果进行接下来的发展呢?我想可以以目前汽车线束领域的大鳄安波福为例进行说明:首先我们来看线束方面,安波福首先研制了更细的导线,从重量和体积方面进行升级。比如直径0.13平方毫米的超细导线,这种线束可以大大降低了导线的体积和重量。材料方面则是用铝导线替代铜导线,也降低了导线的重量和成本。

  这些方面确实起到了一定作用,但不可否认,即使经过不断减重和体积缩小,始于上世纪90年代末期的基础电气架构也已经无法完全满足当前的需求,更别提对数据传输和安全冗余有着极高要求的未来无人驾驶汽车了。因此安波福从最基础的架构方面也进行了布局(当然,这里线束供应商们都在电气架构方面进行了研究),这就是SVA汽车电子架构。

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  现阶段汽车线束已经到了一定的瓶颈,这个行业也即将迎来巨大变革,5G的应用势必会推进新一代线缆技术和连接器的发展,而随着主动安全功能的普及,网络安全性和多重冗余以及容错机制也需要尽快发展,同时随着用电器和电压的升高,多电压分区也必将增加汽车电气化的复杂程度,未来的汽车架构究竟会怎样,还需要供应商们进一步研究。

◆进入超级计算时代

  线束的发展和电子技术的蓬勃密不可分,这也导致了汽车平台需要的计算能力越来越强。一般来说,像自动驾驶这一类的高级汽车功能,都是需要依托非常强大的计算能力才能实现。说到这里,或许会有人问,计算能力怎样衡量呢?怎样才算强大呢?在计算机领域,常用每秒可以进行浮点运算的次数来衡量计算能力。在当前,汽车的浮点运算能力每秒不足万亿次,折算下来还不如1台iPhone 8。然而,一辆自动驾驶车辆需要的浮点运算能力超过了每秒200万亿次,相当于500多台iPhone 8的运算能力总和。

  因此,当汽车变得越来越像一台计算机时,你需要的或许就不仅仅是能载着我们移动这么简单了,你需要的是一个有超强运算能力的平台,同时可以满足高速的数据传输,只有这样,才能保证在未来的高级辅助驾驶甚至自动驾驶中不被淘汰,而这也是供应商、车企们目前最需要探讨的方向。     

  编辑点评:随着计算平台的日益强大,我们可以更好地把硬件从软件中分离出来。未来,汽车会变得越来越像个人计算机,最后发展成为可以安装各种不同软件的平台。在硬件需要更长研发时间才能进入市场的情况下,我们可以将软件开发独立于硬件之外,这一点非常重要。就像手机一样,开发app一定会比开发并推出一款新的智能机要快得多,这是相同的道理。由于新的软件可以不断加装进汽车平台,旧的软件也可以不断更新升级,所以只要你的汽车还在使用周期内,它就永远不会落伍。

  而对于汽车线束方面,国外生产商已经形成了一定的技术壁垒,国内供应商还处在成长期,如果平衡这个关系可能是现阶段国内车企需要考虑的问题,而对于中国供应商来说,较低的毛利润率也限制了发展的速度,但5G的到来也是一个机会,只有把握好时机才能迎头赶上。(图/文 汽车之家 冷晓阳)     

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    7.74 37.38 8.40
    测试文章:四十不惑 国内首测宝马325Li M运动曜夜
    评测编辑-郑雷:

    很明显,全新宝马325Li向舒适性和高级感倾斜了,它简直是有史以来最舒适最安静的宝马3系,但我觉得这并没什么不好,只是顺应了市场需求。

    评测编辑-梁奇:

    外观设计不能否认确实变的更好看了,细节设计应用了更多犀利的线条,配合M家族的运动套件简直天衣无缝。动力方面,没有太多惊喜,可以说是原地踏步,但是油耗进一步降低,一切都是为了经济性而考虑。底盘设定有些偏软,在绕桩环节尤为明显,转向手感也不再那么沉重,整体感觉像舒适性再一次进行了妥协。

    评测编辑-谢玥:

    M运动耀夜版的外形实在漂亮,车流中它犹如一台改装性能车,颇具战斗范儿。宝马想的很明白,其实3系的购买者中,很大一部分只需要一台看起来很运动的车就足够了,它不需要真的纯粹。

  • 宝马3系 2017款 318Li 时尚型 阅读测试文章
    加速(0-100公里/小时) 刹车(100-0公里/小时) 油耗(100公里)
    10.60 39.20 7.50
    测试文章:点到即止 2017款宝马318Li性能测试
    评测编辑-王子平:

    这是一台宝马,从配置和舒适性来看,它的性价比还是不错的,有着豪华车该有的样子。行驶质感也相当不错,三缸发动机没有表现出廉价感。可是这偏偏是一台3系,很多人对它的期望都放在了动力和操控方面,这台318Li在这方面的表现难免会让人有点失望。所以大部分对速度有追求的年轻人都不会对它太感冒,318Li只能在那些喜欢3系但对动力要求不高的实用型消费者身上才能找到下手机会。

    评测编辑-梁海文:

    宝马318Li作为一款入门级的豪华运动风格轿车应该说是称职的,首先品牌够档次,外观和配置依旧紧跟潮流,开出去有面子。操控上保留了宝马车系的优良操控功底,转向和底盘表现令人满意。动力的确不是很强劲,加速成绩也不算很理想,但在城市中穿梭不成问题。如果是主要在城市出行使用,318Li可以满足需求,还能有较好的燃油经济性。如果要追求速度快感,还是选择2.0T发动机的型号更合适。

    评测编辑-曹昊旻:

    作为一个对三缸有偏见的人,我或者消费者都得习惯小排量少缸的趋势,毕竟大趋势可不会错。宝马3系的318Li其实从动力方面来说真的够用,运动模式下也有着宝马一贯的乐趣,降低的也无非是声浪、震动的质感,而这种细小的差异也得算老司机才能明显察觉,所以对于都市通勤,或者女司机而言,它依旧值得推荐。最后,318Li毕竟是3系入门车型,所以它的存在也并非走量,那就更没问题了。

  • 宝马3系 2016款 328i xDrive M运动型 阅读测试文章
    加速(0-100公里/小时) 刹车(100-0公里/小时) 油耗(100公里)
    5.64 39.24 10.60
    测试文章:日臻完美 测试2016款宝马328i xDrive
    评测编辑-张郁达:

    这台3系有着极佳的操控感和车辆稳定性,尤其是M风格的方向盘让人爱不释手,提速相当出色,就是匹配的P7轮胎太逊色,拉了后腿。总体来说这车确实不错,只是价格略贵,如果真是喜欢,看看哪个经销商可以给出超值的优惠幅度吧。

    评测编辑-张子仪:

    虽然这代3系已经向舒适性妥协了,但实际测试感受之后你会发现它依然可以称得上同级别的运动冠军,悬架中后段的支撑依然稳健,N20+ZF8AT的动力组合传统效率令人称赞,另外四驱的3系给人的体验确实和后驱不一样,慢慢的会让人喜欢上,要是能便宜点我就买了。

    评测编辑-罗浩:

    我不是资深Bimmers,也曾经为这代3系加长的轴距而感到遗憾,实际感受过之后我慢慢改变了自己观点,最令人感动的就是动力系统,245马力+8AT的组合竟然能跑出5.X秒的成绩,配合攻守兼备的悬架,可以算是一次全面进步。

  • 宝马3系 2015款 316Li 时尚型 阅读测试文章
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    测试文章:够用就好 测试华晨宝马316Li 时尚型
    评测编辑-苑璐:

    我是一个对动力要求不太高的人,316Li的常规动力表现基本可以让我满意,它虽然是入门级车型,但它配备了氙气大灯、座椅加热、老板键等,在配置方面的表现还是不错的。再加上品牌号召力和比较亲民的售价,我觉得作为一款家用车型它的表现还是很出色的。当然,前提是您不要对动力有过高的要求。

    评测编辑-罗浩:

    宝马316装备低功率版1.6T发动机 日常使用来说动力基本够用了,配置方面不差,品牌算是它最大的亮点之一了。在动力方面它不可能提供你什么驾驶乐趣,对于我来说算是能接受的范围。

    评测编辑-罗浩:

    使用1.6T低功率版本的加长宝马3系,这对于宝马的粉丝来说可能根本不屑一顾,但我想这并不会影响其销量。316Li的外观和使用2.0T发动机的伙伴几乎一致,并且配置也不算低,1.6T发动机用在这辆车上动力虽谈不上澎湃,平常开确实也够用了,采埃孚的8速自动变速箱也保证其拥有足够平顺的驾驶感受,这是宝马争夺更多市场,牺牲了一些性格的宝马3系,品牌和空间才是它最大的卖点。

  • 宝马3系 2015款 328Li 豪华设计套装 阅读测试文章
    加速(0-100公里/小时) 刹车(100-0公里/小时) 油耗(100公里)
    5.61 39.73 8.60
    测试文章:且运动且豪华 四款后驱豪华中型车横评
    评测编辑-李佳:

    现在这代3系在刚推出的时候,确实有不少争议,现在争议很少了,基本上都是认可这款车的,不管是设计还是动力系统,包括驾驶感受,在同级别车里还是可以排在前列。不过几年过去了,跟近一两年新出的车相比,短板也很明显,就是配置,尤其是驾驶辅助方面的配置328Li提供得非常有限。

    评测编辑-张可:

    动力,强!空间,大!驾驶感受,上乘!同级别中我觉得宝马328Li真是个非常好的选择,能舒舒服服的日常代步,也能满足偶尔的暴躁,它是一辆不那么极端的车,但又内心充满性格。不过配置并不高,内饰的豪华感稍显欠缺。如果你真的不知道自己到底想要什么,就买3系吧,肯定不会错,不会悔。

    评测编辑-张子仪:

    平顺、强劲的动力是宝马328Li最突出的卖点,但是我并不喜欢这一代3系柔软的底盘,感觉丧失了宝马该有的性格。如果综合分析的话,3系的实力很全面,我非常愿意把3系推荐给身边的朋友,但我自己不会选择它。

  • 宝马3系 2013款 335Li 风尚设计套装 阅读测试文章
    加速(0-100公里/小时) 刹车(100-0公里/小时) 油耗(100公里)
    5.70 40.50 --
    测试文章:改变驾驶路数!测试新宝马320Li/335Li
    评测编辑-梁巍:

    同样是新一代3系,如果说320Li是个焕然一新的蜕变,那335我只能说是个小小的退步。能花60万买一辆3系的用户一定是宝马的死忠,一定是为了它强大的动力和操控而来,不过新335Li似乎在这方面没有给我们太多的惊喜,加速成绩似乎还不如老款,有些小小的失望。

    评测编辑-胡正暘:

    宝马一直给335配225宽度的轮胎,性能测试时起步阶段不少动力都因为这流失了。我只想说配个宽点的行不行啊?

    评测编辑-罗浩:

    强大的动力是335Li的最大特色,它适合于那些比较注重动力和配置的高端客户,偏高的价格使它注定无法成为销售主力,但作为提升车型形象的产品,它的作用是不可或缺的。

  • 宝马3系 2013款 320Li 豪华设计套装 阅读测试文章
    加速(0-100公里/小时) 刹车(100-0公里/小时) 油耗(100公里)
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    测试文章:改变驾驶路数!测试新宝马320Li/335Li
    评测编辑-梁巍:

    这一代3系是个让人纠结的矛盾体,一方面如今的320这个型号不再只是样子货,2.0T发动机+8AT的组合让你行走在路上时底气十足;不过另一方面,已经把“运动”二字深刻在骨头上的宝马也终于加长了,这让很多人怀疑了它对运动的坚持。不过我倒是觉得这代3系一定能热卖,面子有了、空间有了、动力有了,对于90%的用户来说已经足够了,真正能玩出3系运动精髓的能有几人呢?

    评测编辑-胡正暘:

    新3系实力太强了,以至于奥迪不得不给仓促的给A4L加上了S tronic和quattro。320Li各方面都让人满意,只是328i还没测试,满分就先留着吧。

    评测编辑-罗浩:

    新款320Li装备的2.0T发动机相比老款有巨大提升,适合日常驾驶,长轴距在空间方面已经非常充裕,如果对性能和驾驶乐趣的要求不是太高的话,它基本能满足多数消费者的需求了。

  • 宝马3系 2010款 320i 时尚型 阅读测试文章
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    测试文章:动力免谈/上手难度降低 测试宝马320i
    评测编辑-韩路:

    比较弱的动力让它成为很多人抨击对象,什么二奶车啊,小白脸车一顿寒碜。不过赛道上,因为前面发动机不沉,所以赛道感觉完全中性,虽然赛道成绩并不突出,但是操控乐趣真是太到位了!我喜欢320i赛道的感觉,它比325i赛道乐趣强,看清楚是乐趣!不是成绩。

    评测编辑-梁巍:

    虽然改款了,但基本还是那样。320i的动力实在是跟不上,可惜了3系这么好的操控,现在又出了318i。难道现在小排量自然吸气发动机真的没什么前途了?动力弱归弱,毕竟它还是比较亲民的一款宝马,销量肯定不错。

    评测编辑-孟庆嘉:

    喜欢320i的人首先是有着坚实的宝马精神!其次,对动力的需求或许无奈但依然会固执的为操控精髓买单,我不喜欢这种凑合用的感觉,即使要买3系,我想325i才是旗帜。

  • 宝马3系 2005款 325i 领先型 阅读测试文章
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    7.92 39.99 --
    测试文章:完美操控与品味同在 新宝马325i评测
    评测编辑-韩路:

    操控方面的表现会让每一个人爱不释手,能够把品牌韵味和运动性结合如此完美的车寥寥无几,一个中型运动轿车的新标准诞生了。不管是现在,还是在未来的一段时间,宝马新3系都会是年轻有为的消费者的决佳选择!

    评测编辑-王苦公:

    宝马新3系的外形尺寸加大了,操控却更好了。机械部件的结合完美,通过长波路时更体现出宝马3系优秀的悬挂校调。驶过坏路时琐碎的震动也不会传递给驾驶者让其感到不适,每次驾驶他都会有种莫名的兴奋。

    评测编辑-孟庆嘉:

    作为一款中型运动轿车,宝马新3系是完美的,他并没有庸俗的向空间和舒适性做妥协,而是出人预料把操控演义到了更高的境界。高科技的i-Drive让人感觉有点华而不实,他更像是给副驾驶专门设计的娱乐项目。

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宝马3系

指导价:31.39-36.39万
级别:中型车
发动机:2.0T
变速箱:手自一体