Kaweei汽車布線子索自動駕駛汽車解決方案

本文主要闡述了電線束在自動駕駛領域的作用，主要討論了汽車自動駕駛電線束的工作原理、布局組成、材料選擇、壓接技術。希望通過利用技術手段提高電線束的質量，從而在未來的汽車市場中占據一席之地。

1.自動駕駛技術現狀

隨著自動駕駛技術的深入發展，L0~L2級自動駕駛技術的汽車已初步投放市場。一些廠商已經達到了L3級自動駕駛的標準，但要普及L3級自動駕駛，還有很多方面需要改進，其中最重要的是可靠性。由於是一項新技術，沒有經過廣泛的時間測試，很難保證沒有安全隱患。試想，對於L3級自動駕駛技術來說，如果車輛遇到無法識別的情況，需要駕駛員接管車輛，但駕駛員不能及時接管，那麼很可能會發生交通事故。因此，一個可靠的汽車驅動系統至關重要，而軟體和功能之間的連接需要線束，這對被稱為汽車血液的線束也面臨著嚴峻的挑戰。

自動駕駛線束的工作原理

自動駕駛的主要部件由主控制器ADU、網關、前後攝像頭、前後雷達等組成。雷達感測器和攝像頭都需要先進的感測器和執行器。雷達和攝像頭可以採集1到200米範圍內的道路資訊，並將其傳輸回主控制器。主控制器ADU對雷達和攝像頭傳回的數據進行分析計算，計算結果通過網關與車內各系統交互，實現對駕駛員、駕駛車輛、行駛路況的全面監控，使車輛能夠敏銳感知周圍環境，獨立分析其運行和潛在危險，使其在運行中更加安全，達到安全和平穩的雙重效果。線束起到橋樑的作用，需要將攝像機記錄的信號平穩、快速地傳輸到主機。主機計算結果後，通過線束將結果快速傳輸到網關。網關接收結果，並通過線束將指令發送給車輛控制器。車輛控制器收到結果後作出回應，需要通過線束將其傳輸到各個功能部件，線束就像人體血管一樣，傳遞著各種電源和信號。

1)自動駕駛電源。自動駕駛主機的電源通常為KL30+KL15。KL30主要用於為各種功能部件提供電源，KL15是啟動車輛時不能關閉的喚醒電源。目前，大多數汽車使用毫米波雷達作為前後雷達。毫米波雷達具有穿透力強、技術成熟、成本低的特點，但其缺點是探測距離短，無法感知行人，無法準確識別目標，因此，毫米波雷達通常使用KL15電，可以滿足性能要求，減少靜態能耗；雷射雷達是智慧駕駛車輛的主要動態障礙物檢測感測器，其特點是檢測精度高，受照明影響最小，可用於描述周圍環境參數。它還需要KL30和KL15電源的組合，其中KL30可以持續供電，KL15僅用於喚醒目的。其餘攝像頭通常由主機供電。

2)自動駕駛的接地連接。智能駕駛的接地是一個重要系統，容易受到其他電器的干擾。接地點最好單獨設置，並相對靠近電氣設備。接地位置應設置在耐腐蝕的地方。由於後雷達位置的接地點容易受到污水和灰塵的腐蝕，因此應通過主線束設置在車內的車身上。

3)自動駕駛的信號線。自動駕駛的信號傳輸採用CAN網絡進行傳輸，通常在左右雷達上設有終端電阻。CAN線的終端電阻為120。由於主機作為CAN線路的分支，分支點不能超過1 m，主機與雷達之間的距離較遠，無法滿足布線的設計要求。因此，經常採用纏繞CAN線的方法來處理。

自動駕駛對安全性和可靠性要求很高。面對複雜的駕駛情況和車內電氣條件，信號傳輸要求也非常高。由於傳輸過程不會受到干擾，因此對線束的性能要求尤為重要。布線需要屏蔽各方干擾，同時確保自身可靠性，材料和工藝選擇水平有待提高。

全車布局3根自動駕駛布線

自動駕駛安全帶需要貫穿汽車的前、後、左右兩側。目前，由於技術不完善，大多數車企仍處於自動駕駛的L2~L3階段，仍然需要駕駛員控制。市場上的自動駕駛汽車保留了DMS和GMS攝像頭，因此安全帶布局也涉及車內。自動駕駛線束布局如圖1所示。

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圖1自動駕駛布線布置

1)自動駕駛ADU一般布置在儀錶盤內部。儀錶板內部空間狹窄，難以安排布線。因此，將考慮分段布置，在廣闊的區域增加一對內襯來連接儀表布線和自動駕駛相關布線，或者將部分功能分離，將自動駕駛相關布線集成到主線中。

2)前保險槓上設有前置攝像頭和前置雷達。駕駛艙內的ADU到前保險槓的連接需要穿過機艙和駕駛艙的前面板。因此，用一對內襯將兩者連接起來是最好的選擇，而且由於艙外是潮濕的區域，所以最好不要將內襯放置在艙外。

3)兩側的攝像頭通常布置在左右後視鏡上。要從主機過渡到攝像頭，需要經過車門和車身之間的對接。門線的橡膠部分設計尤其重要，橡膠部分的彎曲角度不能太大，必須有彈性。

4)後視鏡攝像頭和後雷達通常布置在後門和後保險槓上。後保險槓到車頭的距離需要穿過整個車身，非常長。在布局上，每隔一段距離需要增加固定點，必要時還需要增加防護板進行保護。為了保證組裝的便利性，儀表背帶與車身背帶之間增加了串聯連接。儀錶板附近的內聯線通常集成在一起並用保護板固定，方便管理和維護。

4.自動駕駛鋼絲的選擇

基於自動駕駛的高可靠性要求，普通銅線無法實現視頻信號的高清傳輸，這是自動駕駛的致命缺陷。他們無法準確識別道路特徵、距離等圖像處理，也無法準確檢測汽車周圍環境並定位汽車。因此，選擇FAKRA同軸線作為視頻線。FAKRA同軸電纜的連接結構如圖2所示，主要包括FAKRA連接器、AKRA串聯連接器、同軸電纜、PCB板端連接器。

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圖2 FAKRA同軸電纜連接結構圖

1)FAKRA連接器主要參考的剖面尺寸標準包括ISO 20860-1和USCAR-18，而測試標準主要包括ISO 20860-2、USCAR-17和USCAR-2。尺寸標準定義了FAKRA連接器在軸向和半徑方向的主要尺寸。公連接器的標準橫截尺寸如圖3所示。

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圖3公連接器橫截尺寸標準

不同公司的產品中，存在保溫材料材料不相同的情況。應在符合標準的情況下對不同絕緣材料和橫截結構的連接器進行匹配試驗，驗證相關電氣性能指標是否在規定的數字範圍內。

2)FAKRA內聯連接器提供了一種有效的分割方法，但在使用FAKRA內聯時，儘量不要過多使用，因為內聯對接過程中會出現插入損耗。越是在線，損失就越大。因此，FAKRA內聯應儘可能少使用，選擇的一對內聯應儘可能來自同一製造商，這樣可以保證性能，減少更換製造商後對性能的評估和測試。

3)FAKRA使用的同軸電纜導體是銅線，包裹著一層泡沫填充物。屏蔽主要為金屬銅網或鋁鎂合金編織網，絕緣材料一般為PVC。目前國家使用的電纜標準為GBT 14864 -1993，電纜的質量還需要檢測和終端保留。

4)FAKRA板端連接器和線路端連接器必須滿足連接插頭尾部和PCB的設計要求。還建議線束端和板端為同一製造商的產品，以避免結構差異造成的性能缺陷。

5根自動駕駛線束的縫合

傳統布線採用的主要壓接方法是U形接線端連接。傳統的冷壓接方法簡單且性價比高，大多數非關鍵零件仍採用U形終端冷壓接。由於U形接線柱依靠高的衝壓將銅線壓在一起，主要依靠銅線之間的摩擦力進行連接，因此壓接後不可避免地會出現一定的空隙，導致電壓降增加，導電率下降。但在自動駕駛的高要求下，尤其是使用CAN通信時，需要超聲波焊接。

超聲波焊接的原理是通過高頻機械振動焊接線束材料和工件。焊接過程中，超聲波束焊機向三個方向同時擰緊到超聲波焊接端面，並在其表面以20 GHz的頻率進行周期性振動。同時，對工件施加壓力，使工件之間形成牢固的結合，從而達到焊接效果。對於超聲波束焊接來說，整個焊接過程可以精確控制，不會在金屬表面產生多餘的熱量，具有很強的焊接牢固性。由於超聲波焊接將銅線完全焊接在一起，因此其導電性比冷壓U形接線柱要好得多。超聲波焊接以其優異的焊接牢固性和穩定的導電性，必須能夠滿足自動駕駛的需求。

6結論

隨著人工智慧、視覺計算、雷達、監控設備和全球定位系統的快速發展，自動駕駛汽車採用先進技術，相信在不久的將來，他們將能夠製造出無需人類主動操作的自動、安全的機動車輛。因此，汽車線束專業人士還需要不斷探索先進技術，利用技術手段提高線束質量，大力投入使用先進的生產設備，才能在未來占據一席之地。