Kaweei汽车布线子索自动驾驶汽车解决方案

本文主要阐述了电线束在自动驾驶领域的作用，主要讨论了汽车自动驾驶电线束的工作原理、布局组成、材料选择、压接技术。希望通过利用技术手段提高电线束的质量，从而在未来的汽车市场中占据一席之地。

1.自动驾驶技术现状

随着自动驾驶技术的深入发展，L0~L2级自动驾驶技术的汽车已初步投放市场。一些厂商已经达到了L3级自动驾驶的标准，但要普及L3级自动驾驶，还有很多方面需要改进，其中最重要的是可靠性。由于是一项新技术，没有经过广泛的时间测试，很难保证没有安全隐患。试想，对于L3级自动驾驶技术来说，如果车辆遇到无法识别的情况，需要驾驶员接管车辆，但驾驶员不能及时接管，那么很可能会发生交通事故。因此，一个可靠的汽车驱动系统至关重要，而软件和功能之间的连接需要线束，这对被称为汽车血液的线束也面临着严峻的挑战。

自动驾驶线束的工作原理

自动驾驶的主要部件由主控制器ADU、网关、前后摄像头、前后雷达等组成。雷达传感器和摄像头都需要先进的传感器和执行器。雷达和摄像头可以采集1到200米范围内的道路信息，并将其传输回主控制器。主控制器ADU对雷达和摄像头传回的数据进行分析计算，计算结果通过网关与车内各系统交互，实现对驾驶员、驾驶车辆、行驶路况的全面监控，使车辆能够敏锐感知周围环境，独立分析其运行和潜在危险，使其在运行中更加安全，达到安全和平稳的双重效果。线束起到桥梁的作用，需要将摄像机记录的信号平稳、快速地传输到主机。主机计算结果后，通过线束将结果快速传输到网关。网关接收结果，并通过线束将指令发送给车辆控制器。车辆控制器收到结果后作出响应，需要通过线束将其传输到各个功能部件，线束就像人体血管一样，传递着各种电源和信号。

1)自动驾驶电源。自动驾驶主机的电源通常为KL30+KL15。KL30主要用于为各种功能部件提供电源，KL15是启动车辆时不能关闭的唤醒电源。目前，大多数汽车使用毫米波雷达作为前后雷达。毫米波雷达具有穿透力强、技术成熟、成本低的特点，但其缺点是探测距离短，无法感知行人，无法准确识别目标，因此，毫米波雷达通常使用KL15电，可以满足性能要求，减少静态能耗；激光雷达是智能驾驶车辆的主要动态障碍物检测传感器，其特点是检测精度高，受照明影响最小，可用于描述周围环境参数。它还需要KL30和KL15电源的组合，其中KL30可以持续供电，KL15仅用于唤醒目的。其余摄像头通常由主机供电。

2)自动驾驶的接地连接。智能驾驶的接地是一个重要系统，容易受到其他电器的干扰。接地点最好单独设置，并相对靠近电气设备。接地位置应设置在耐腐蚀的地方。由于后雷达位置的接地点容易受到污水和灰尘的腐蚀，因此应通过主线束设置在车内的车身上。

3)自动驾驶的信号线。自动驾驶的信号传输采用CAN网络进行传输，通常在左右雷达上设有终端电阻。CAN线的终端电阻为120。由于主机作为CAN线路的分支，分支点不能超过1 m，主机与雷达之间的距离较远，无法满足布线的设计要求。因此，经常采用缠绕CAN线的方法来处理。

自动驾驶对安全性和可靠性要求很高。面对复杂的驾驶情况和车内电气条件，信号传输要求也非常高。由于传输过程不会受到干扰，因此对线束的性能要求尤为重要。布线需要屏蔽各方干扰，同时确保自身可靠性，材料和工艺选择水平有待提高。

全车布局3根自动驾驶布线

自动驾驶安全带需要贯穿汽车的前、后、左右两侧。目前，由于技术不完善，大多数车企仍处于自动驾驶的L2~L3阶段，仍然需要驾驶员控制。市场上的自动驾驶汽车保留了DMS和GMS摄像头，因此安全带布局也涉及车内。自动驾驶线束布局如图1所示。

图片

图1自动驾驶布线布置

1)自动驾驶ADU一般布置在仪表盘内部。仪表板内部空间狭窄，难以安排布线。因此，将考虑分段布置，在广阔的区域增加一对内衬来连接仪表布线和自动驾驶相关布线，或者将部分功能分离，将自动驾驶相关布线集成到主线中。

2)前保险杠上设有前置摄像头和前置雷达。驾驶舱内的ADU到前保险杠的连接需要穿过机舱和驾驶舱的前面板。因此，用一对内衬将两者连接起来是最好的选择，而且由于舱外是潮湿的区域，所以最好不要将内衬放置在舱外。

3)两侧的摄像头通常布置在左右后视镜上。要从主机过渡到摄像头，需要经过车门和车身之间的对接。门线的橡胶部分设计尤其重要，橡胶部分的弯曲角度不能太大，必须有弹性。

4)后视镜摄像头和后雷达通常布置在后门和后保险杠上。后保险杠到车头的距离需要穿过整个车身，非常长。在布局上，每隔一段距离需要增加固定点，必要时还需要增加防护板进行保护。为了保证组装的便利性，仪表背带与车身背带之间增加了串联连接。仪表板附近的内联线通常集成在一起并用保护板固定，方便管理和维护。

4.自动驾驶钢丝的选择

基于自动驾驶的高可靠性要求，普通铜线无法实现视频信号的高清传输，这是自动驾驶的致命缺陷。他们无法准确识别道路特征、距离等图像处理，也无法准确检测汽车周围环境并定位汽车。因此，选择FAKRA同轴线作为视频线。FAKRA同轴电缆的连接结构如图2所示，主要包括FAKRA连接器、AKRA串联连接器、同轴电缆、PCB板端连接器。

图片

图2 FAKRA同轴电缆连接结构图

1)FAKRA连接器主要参考的剖面尺寸标准包括ISO 20860-1和USCAR-18，而测试标准主要包括ISO 20860-2、USCAR-17和USCAR-2。尺寸标准定义了FAKRA连接器在轴向和半径方向的主要尺寸。公连接器的标准横截尺寸如图3所示。

图片

图3公连接器横截尺寸标准

不同公司的产品中，存在保温材料材料不相同的情况。应在符合标准的情况下对不同绝缘材料和横截结构的连接器进行匹配试验，验证相关电气性能指标是否在规定的数字范围内。

2)FAKRA内联连接器提供了一种有效的分割方法，但在使用FAKRA内联时，尽量不要过多使用，因为内联对接过程中会出现插入损耗。越是在线，损失就越大。因此，FAKRA内联应尽可能少使用，选择的一对内联应尽可能来自同一制造商，这样可以保证性能，减少更换制造商后对性能的评估和测试。

3)FAKRA使用的同轴电缆导体是铜线，包裹着一层泡沫填充物。屏蔽主要为金属铜网或铝镁合金编织网，绝缘材料一般为PVC。目前国家使用的电缆标准为GBT 14864 -1993，电缆的质量还需要检测和终端保留。

4)FAKRA板端连接器和线路端连接器必须满足连接插头尾部和PCB的设计要求。还建议线束端和板端为同一制造商的产品，以避免结构差异造成的性能缺陷。

5根自动驾驶线束的缝合

传统布线采用的主要压接方法是U形接线端连接。传统的冷压接方法简单且性价比高，大多数非关键零件仍采用U形终端冷压接。由于U形接线柱依靠高的冲压将铜线压在一起，主要依靠铜线之间的摩擦力进行连接，因此压接后不可避免地会出现一定的空隙，导致电压降增加，导电率下降。但在自动驾驶的高要求下，尤其是使用CAN通信时，需要超声波焊接。

超声波焊接的原理是通过高频机械振动焊接线束材料和工件。焊接过程中，超声波束焊机向三个方向同时拧紧到超声波焊接端面，并在其表面以20 GHz的频率进行周期性振动。同时，对工件施加压力，使工件之间形成牢固的结合，从而达到焊接效果。对于超声波束焊接来说，整个焊接过程可以精确控制，不会在金属表面产生多余的热量，具有很强的焊接牢固性。由于超声波焊接将铜线完全焊接在一起，因此其导电性比冷压U形接线柱要好得多。超声波焊接以其优异的焊接牢固性和稳定的导电性，必须能够满足自动驾驶的需求。

6结论

随着人工智能、视觉计算、雷达、监控设备和全球定位系统的快速发展，自动驾驶汽车采用先进技术，相信在不久的将来，他们将能够制造出无需人类主动操作的自动、安全的机动车辆。因此，汽车线束专业人士还需要不断探索先进技术，利用技术手段提高线束质量，大力投入使用先进的生产设备，才能在未来占据一席之地。