ModelY全车线束100米目标实现了吗

最近ModelY公布了售价并开放了预售成为汽车业界热议的话题。但是其中仍存悬念的就是ModelY是否实现了全车线束长度缩减至100米的目标。随着小星来一起讨论一下吧。

如下是三款车型目前的线束长度和未来的目标。可以看到如果整车线束长度缩减至百米级别其历史意义无疑是划时代的。我们来对应看一下电子电气架构所面临的挑战吧。

Model S ~3km

Model 3 ~1.5km

Model Y ~100m

汽车电子电气架构挑战

↑80年代与2020年汽车线束要求对比（来自Aptiv）

如80年代与2020年汽车线束要求对比图所示，近四十年汽车引来了电子技术大爆发。而车内的线束也在迅速增长。随着新能源车型的推广，车内需要分配的功率爆炸式激增。同时线束上不仅承载的信号更多，而且数据的传输速率要求更快。只有极快的速率才能满足未来自动驾驶和互联互通的要求。这些新的挑战都使得整车线束逐年增加，成为汽车设计时无法回避的负担。电子系统稳定性、功耗、灵活性、扩展性、集成度、重量随线束增加遇到了发展瓶颈。

未来电子电气架构国际趋势

为了应对这种无法回避的挑战，多种创新的电子电气架构被提出并不断实践论证。

↑宝马未来电子电气架构

宝马联合海拉在2014年发布了未来电子电气架构的相关论文。电流驱动及传感模块CSSM被引入来应对线束不断增加的挑战。它具有可编程fuse熔丝保护曲线可适配不同负载。具备更强诊断/能量管理能力。可大幅度缩减电子线束长度。全车采用了电池配合电源分配单元PD（Power Distribution）和多个分布于车身各个角落电流驱动及传感模块CSSM（Current Switch And Sense Module）构成的全新电子电气架构。这些电源分配单元与CSSM模块由车身域控制器BDC（Body Domain Controller）通过通讯总线控制。

↑150A级别（左）和30A级别电流驱动及传感模块CSSM

电流驱动及传感模块CSSM分别包含150A和基础型30A两种原型机。由于具备可重复触发的保护机制，它可放置在较难维护的位置。可尽量靠近负载，从而大幅减少线束长度和重量。150A级别的CSSM可将输入600A的电源通过特殊的Bus Bar分配至8个最大150A的输出通道。30A级别的CSSM可将输入120A（左下）的电源分配至4个最大30A（左上）和8个6A（右上）的输出通道。基于I2t的公式CSSM还能用来智能地保护线束。

↑博世BOSCH域控制架构（上）与电源分配架构（下）（来自BOSCH）

业界领先的汽车零部件供应商BOSCH也提出了对于未来电子电气架构的展望。它分为域控制架构与电源分配架构两部分。首先，汽车电子控制器会朝着域控制器，进而车载电脑，最终车载云计算的方向发展。每一个进程都使得计算能力更集中，软件更复杂，更依赖云端互联技术。另一方面，电源将由多个电源分配控制器PDC分配至汽车的各个区域，再由本地控制器进行控制从而缩减线束长度。

Model3域控制架构与电源分配架构

↑Model3域控制器CCM中央计算模块

说回Model3，它相对ModelS实现了线束长度减半。如此重大的进步得益于全新电子电气架构的创新。它与BOSCH的架构异曲同工又隐含自己的妙处。同样分为域控制架构和电源电源分配架构。驾驶辅助与娱乐系统的控制都合并到了CCM中央计算模块当中。CCM就像车载的强力大脑。它包含如下组成部件：

-Parker SoC + Pascal GPU 来自 NVIDIA，用于人工智能机器学习和娱乐系统

-Aurix 来自 Infineon，用于提供符合功能安全和信息安全的驾驶辅助管理

-Ethernet Switch 来自 Marvel，用于基于以太网技术的高速信号交互

↑Model3配电控制模块VCF

而电源分配架构则充分考虑了目前高度自动驾驶辅助系统所需要的电源冗余要求。Model3配电控制模块VCF（Vehicle Controller Front）被放置在12V电池后部。它将12V电池的电源（BATT+）和高压DCDC模块输出的12V电源（DCDC IN）组成电源输入冗余，并形成EPS1和EPS2两组冗余电源输出分配给负责车辆转向的控制器。另外还为车身后部的两个车身控制模块BCM RIGHT/BCM LEFT供电。从而大幅简化了电源分配架构和线束长度。

Model3 VCF配电控制模块介绍视频

ModelY进一步引入创新技术

↑柔性印刷电路FPC技术

那么ModelY能否实现全车线束长度100米的目标呢？这目前还是一大悬念。不过官方的消息是该车型将引入多项创新技术和创新材料。其中就包括目前SpaceX所使用的技术。这一消息指向了柔性印刷电路FPC（Flexible Printed Circuit）技术。实际上该技术已经在车上得到了应用，而且是全世界最贵的车。因为它们不在地球上行驶。柔性印刷电路FPC技术目前在航天领域成果卓越。勇气号和机遇号就装备了基于FPC技术的线束分别在火星上完成了超十年的探索任务。可靠性和性能得到了充分验证。目前搭载FPC技术的好奇号仍继续着它在火星的探险旅程

↑勇气号和机遇号火星车采用FPC技术

围绕着FPC技术，2014年全新申请的结构性线束专利结合2014年申请的电池间柔性互联线束专利正在快速构建知识产权壁垒。同时FPC技术也将汽车自动化生产提高到前所未有的高度。未来线束由机械手臂自动完成组装成为可能。

↑全新结构化线束专利

柔性印刷电路线束介绍视频

综上所述，从Model3车型基于域控制架构和电源分配架构的革新将全车线束长度减半，到未来ModelY可能基于全新的技术和材料将全车线束长度减至百米级别。电子电气构架正在改变整个汽车行业。最终能否实现这样的愿景还有待明年量产的ModelY以及更多车型的实践。让我们拭目以待吧。

参考文献

Current Switch and Sense Module for the intelligent power distribution in future E-/E-architectures

US patent 20140212695 A1 FLEXBLE PRINTED CIRCUITAS HGH VOLTAGE INTERCONNECT IN BATTERY MODULES

US patent 20180294075A1 STRUCTURAL CABLE