一文讀懂汽車電子電氣架構(gòu)（EEA）

前序

什么是電子電氣架構(gòu)？電子電氣架構(gòu)包含了車上所有的硬件、軟件、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電子電氣分配系統(tǒng)，電子電氣架構(gòu)是通過(guò)系統(tǒng)集成化的工具把這所有的內(nèi)容整合到一起，它包含了最軟件設(shè)施、硬件設(shè)施和高效的動(dòng)力和信號(hào)分配系統(tǒng)三個(gè)基礎(chǔ)的要素，在軟件設(shè)施和硬件設(shè)施具備基礎(chǔ)上還要一套高效的動(dòng)力和信號(hào)分配系統(tǒng)把這些軟件和硬件有機(jī)地結(jié)合到一起。現(xiàn)在的電子電氣架構(gòu)不僅要滿足車輛本身的功能和車輛本身的服務(wù)，還要延伸到云端，實(shí)現(xiàn)車跟車之間的互聯(lián)、車跟交通設(shè)施之間的互聯(lián)、車跟人之間的互聯(lián)，這些都將通過(guò)電子電氣架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以將來(lái)的電子電氣架構(gòu)是互聯(lián)的電子電氣架構(gòu)。

隨著智能化汽車的發(fā)展和新能源汽車的發(fā)展對(duì)電子電氣架構(gòu)的要求會(huì)越來(lái)越高，隨著用戶體驗(yàn)系統(tǒng)、娛樂(lè)系統(tǒng)、互動(dòng)系統(tǒng)和主動(dòng)安全功能的不斷完善，導(dǎo)致目前的電子電氣架構(gòu)已經(jīng)無(wú)法滿足這些需求，現(xiàn)在的電子電氣架構(gòu)已經(jīng)沒(méi)有足夠的空間和相應(yīng)的成本增加，并且在物理安裝上也有很大的困難。如果在想繼續(xù)滿足自動(dòng)駕駛和新能源汽車的相應(yīng)功能，現(xiàn)在的架構(gòu)已經(jīng)超過(guò)負(fù)載，目前的架構(gòu)需要更新。

注：以上摘錄自，安波福APTIV，亞太區(qū)產(chǎn)品工程總監(jiān)，余寧，在2018年某次活動(dòng)上的精彩分享。

汽車三大類別，車身、底盤和電氣。往往汽車電氣部門在公眾視野里是被忽視的一個(gè)群體。因?yàn)檐嚿淼暮每床缓每春偷妆P性能的好壞，公眾都有自己的一套評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。唯獨(dú)電氣性能卻不被人們所熟知。但為了實(shí)現(xiàn)汽車上的各種各樣的功能，卻離不開(kāi)這一群默默無(wú)聞的電氣工程師。本文就從最看不見(jiàn)摸不著的電氣架構(gòu)著手來(lái)扒一扒這一幫群體的工作內(nèi)容。為有志從事這一行業(yè)的人才提供一點(diǎn)點(diǎn)的幫助。

電氣架構(gòu)的起源:

1885年一個(gè)德國(guó)的中年人卡爾·佛里特立奇·奔馳研制出了世界上第一輛馬車式三輪汽車，汽車從此誕生了。

但起初汽車只是一個(gè)純機(jī)械產(chǎn)品，所以根本不存在電氣架構(gòu)這一說(shuō)法。

所以在強(qiáng)烈的客戶需求下，汽車大燈發(fā)明了。

發(fā)展到現(xiàn)在有部分車型已經(jīng)配備了激光大燈。

科技改變生活啊。說(shuō)不定若干年后汽車實(shí)現(xiàn)了完全自動(dòng)駕駛。到那時(shí)，大燈可能也就不需要了。所以很多事情起點(diǎn)即是終點(diǎn)。

有了燈就得有電，所以有了蓄電池，有了電還得有連接回路，所以有了線束。白天不用開(kāi)燈夜間需要開(kāi)燈，所以有了開(kāi)關(guān)控制。電池一直在耗電需要有補(bǔ)充，所以有了發(fā)電機(jī)。為了保證線束短路的時(shí)候不把車給燒了，所以有了保險(xiǎn)絲。

但后來(lái)又發(fā)現(xiàn)這個(gè)開(kāi)關(guān)通過(guò)大電流的時(shí)候容易有飛弧現(xiàn)象，而且開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)也要做得很大以便承受大電流通過(guò)。所以有了繼電器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

出于一個(gè)簡(jiǎn)單的客戶需求，汽車上就需要增加這么多的電器件。

隨著汽車上電器件越來(lái)越多，電器架構(gòu)也就有了最初的雛形。

?電氣架構(gòu)的系統(tǒng)分類

1920年代以來(lái)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展。越來(lái)越多的產(chǎn)品開(kāi)始和電相關(guān)。對(duì)于汽車來(lái)說(shuō)也是一樣。越來(lái)越多的電子產(chǎn)品被應(yīng)用到汽車上。這就需要有一個(gè)好的電氣架構(gòu)來(lái)管理這么多的電子產(chǎn)品。

后來(lái)越來(lái)越多的燈具被應(yīng)用到了汽車上。就有了照明系統(tǒng)。

原先剎車時(shí)不可避免車輪會(huì)被抱死，汽車就失去了轉(zhuǎn)向能力，增加了車禍發(fā)生的可能性。但隨著電子技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)傳感器控制器和執(zhí)行器相互配合工作就能達(dá)到防止剎車時(shí)車輪抱死的情況發(fā)生這就有了ABS系統(tǒng)。

隨著人們對(duì)生活品質(zhì)要求的提高人們對(duì)車內(nèi)娛樂(lè)的要求也越來(lái)越高。也就形成了一套車載的娛樂(lè)系統(tǒng)。

?既然談到了電氣架構(gòu)，首先需要了解整個(gè)電氣架構(gòu)都包含了哪些系統(tǒng)。

?我們可以大致把這些系統(tǒng)按上圖的分類來(lái)歸納，但這些分類并不是固定死的，各個(gè)汽車廠家對(duì)電氣架構(gòu)會(huì)有自己不同的分類。

?分好類別之后，就可以對(duì)每個(gè)組單獨(dú)的制定電氣原理。

?當(dāng)然還會(huì)加上各個(gè)組別之間的數(shù)據(jù)交換。這樣一整套電氣架構(gòu)就組成了。

整車上每實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能都需要有一個(gè)基礎(chǔ)的電氣架構(gòu)來(lái)支撐。一個(gè)最基礎(chǔ)的電氣架構(gòu)應(yīng)該包括供電，控制，執(zhí)行及反饋等回路。

整車的電氣架構(gòu)就是由幾百上千個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)所組合而成。這樣聽(tīng)起來(lái)好像和拼圖一樣嘛，太簡(jiǎn)單了。果真如此嗎？那么接下來(lái)我們就來(lái)講講怎么來(lái)創(chuàng)建這個(gè)架構(gòu)的。

?電氣架構(gòu)的創(chuàng)建方法

當(dāng)一個(gè)汽車廠需要開(kāi)發(fā)一款新車型的時(shí)候需要做大量的市場(chǎng)調(diào)研，和競(jìng)品調(diào)研。這樣才能明確這個(gè)新車的市場(chǎng)定位。當(dāng)然有的車企完全不用做這些，領(lǐng)導(dǎo)拍腦袋就行。

往往一個(gè)新車型開(kāi)發(fā)需要3~5年左右時(shí)間，在明確市場(chǎng)定位和競(jìng)品定位之后還得有一定的前瞻性，這樣才能確保定義的新車需要搭載的功能不至于落后其他車企。當(dāng)然定義完功能表之后，隨著項(xiàng)目的推進(jìn)，這些功能表也是會(huì)有一定的調(diào)整。在電氣架構(gòu)的創(chuàng)建前期，首先必須要知道的是整車的配置清單。之后再根據(jù)配置清單來(lái)定義整車需要配備的電器件及控制單元。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，原先一個(gè)信號(hào)必須有一個(gè)回路控制的情況徹底改變了。幾個(gè)回路就能傳輸幾百M(fèi)甚至幾個(gè)G的數(shù)據(jù)。這樣也就大大減少了原先整車架構(gòu)的回路數(shù)，線束的成本和重量得到了非常大的優(yōu)化。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到汽車上之后，電氣架構(gòu)發(fā)生了翻天覆地的變化，早期的原理圖里能很清楚的讀出每條回路的控制邏輯和作用，現(xiàn)在就算有了原理圖，有些控制邏輯由于是由控制器之間互相通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以如果沒(méi)有控制器之間的通訊協(xié)議就不能很清楚的知道各個(gè)功能之間的控制邏輯。

為了有一個(gè)清晰的網(wǎng)絡(luò)框架，在搭建架構(gòu)的時(shí)候就需要根據(jù)控制單元類型，定義好各控制器之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸種類。目前最常用的還是CAN通訊。

電氣架構(gòu)雖然看上去只是一些電氣連接邏輯。但最終它是以物理表現(xiàn)所呈現(xiàn)出來(lái)的。如控制器的布置和線束的布置。

所以所有的這些物理布置都會(huì)影響到整個(gè)電氣架構(gòu)。這就需要上面這種拓?fù)鋱D來(lái)做依據(jù)。根據(jù)拓?fù)鋱D來(lái)清楚的知道用電設(shè)備在整車上的布置以及用來(lái)劃分連接整車電器的線束。當(dāng)然整車線束的劃分和主機(jī)廠安裝策略和整車的線束物理布置都有關(guān)系。這些物理表現(xiàn)也是最直觀的呈現(xiàn)在我們面前的。套用經(jīng)濟(jì)學(xué)上的說(shuō)法就是“看得見(jiàn)的手”而電氣架構(gòu)就是“看不見(jiàn)的手”。整車電氣功能就是由這看的見(jiàn)得手和看不見(jiàn)的手共同作用而形成的。

以上所有內(nèi)容定義清楚之后，就可以開(kāi)始繪制電氣架構(gòu)了。

總結(jié)下就是分模塊分功能一塊一塊的搭載到整個(gè)架構(gòu)上。但每一塊的內(nèi)容離不開(kāi)三種類型的信號(hào)：電源分配，信號(hào)分配，接地分配。

到這兒，大家應(yīng)該都能基本掌握了初始電氣架構(gòu)的創(chuàng)建方法。下面再給大家談?wù)勅绾翁嵘齽?chuàng)建架構(gòu)能力，怎樣來(lái)評(píng)價(jià)一個(gè)架構(gòu)的好壞。這就涉及到了架構(gòu)的平衡優(yōu)化。

?電氣架構(gòu)的平衡優(yōu)化

要知道如何進(jìn)行架構(gòu)的平衡優(yōu)化首先需要知道整個(gè)架構(gòu)原理包含了哪些信息在里面。

插件信息一般都是由定義的用電設(shè)備來(lái)決定。但也有一些特殊情況比如使用空間受限，需要重新對(duì)用電設(shè)備做空間優(yōu)化設(shè)計(jì)，最常見(jiàn)的就是直頭插件換成彎頭插件。

回路連接信息也是最基本的信息，根據(jù)所應(yīng)用的通訊網(wǎng)絡(luò)不同而有所不同。主要表示的是各用電設(shè)備之間的用電和信號(hào)傳輸邏輯。

根據(jù)車型配置的不同，有選配的也有標(biāo)配的功能，對(duì)應(yīng)的回路也就有選配和標(biāo)配之分。所以回路選項(xiàng)信息主要作用就是顯示具體的功能所對(duì)應(yīng)的回路。

保險(xiǎn)絲的作用主要是在短路或有電流沖擊的情況下保護(hù)回路，防止導(dǎo)線溫度過(guò)高而起火。原則是每條用電回路都需要有保險(xiǎn)絲控制。需要注意的是保險(xiǎn)絲只能保護(hù)他下游的回路。所以現(xiàn)在越來(lái)越多的車型會(huì)在電池正極柱上就設(shè)計(jì)保險(xiǎn)絲，從而實(shí)現(xiàn)源頭保護(hù)。

線束分類信息主要根據(jù)整車廠安裝策略和線束3D布置有關(guān)。需要注意的是線束分類的越多，物料成本也就越高。

導(dǎo)線信息包含了導(dǎo)線的線型，線徑和顏色信息。導(dǎo)線信息可以說(shuō)是一個(gè)電氣架構(gòu)的基礎(chǔ)。也很大程度的影響到整車線束的成本和重量。

前面講到做架構(gòu)就像搭積木一樣把各個(gè)功能都往上堆，但是在整合的過(guò)程中卻需要注意到整個(gè)架構(gòu)的平衡及優(yōu)化。我們也知道了整個(gè)架構(gòu)包含的信息有哪些了，那么我們就可以從每個(gè)信息著手來(lái)分析和優(yōu)化整個(gè)電氣架構(gòu)。主要考慮的如下幾點(diǎn)：

1.整車的電源及供電系統(tǒng)是否匹配

2.導(dǎo)線的選擇是否合適

3.回路是否最短路徑

4.保險(xiǎn)絲和繼電器是否選擇合理

5. 插件是否合理，使用數(shù)量是否降到最低

6.回路數(shù)通過(guò)架構(gòu)優(yōu)化是否可以合并

7.其他

整車的電源及供電系統(tǒng)匹配需要考慮整車電瓶及發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電量是否能滿足整車用電高峰的需求。一般我們選取夏季雨夜為范本。這時(shí)大功率的用電設(shè)備如空調(diào)、雨刮器和大燈都是在工作的。發(fā)電機(jī)和蓄電池的電量應(yīng)該大于此時(shí)的極限電量。

一般情況下蓄電池的電量只是用來(lái)給啟動(dòng)機(jī)供電。正常情況下整車的用電由發(fā)電機(jī)提供。但當(dāng)極限條件下蓄電池可以參與供電。所以蓄電池電池容量的選擇決定了汽車在極限工況下用電的持續(xù)時(shí)間。

在選取電池和發(fā)電機(jī)容量的時(shí)候就需要考慮到一個(gè)經(jīng)濟(jì)平衡性。值得一提的是現(xiàn)在很多車都會(huì)有電瓶電壓監(jiān)控，主要是防止在發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有啟動(dòng)的情況下（發(fā)電機(jī)不工作），用電設(shè)備卻還在工作，這時(shí)就需要保證電瓶的剩余電量能滿足啟動(dòng)機(jī)的要求。

另外一個(gè)比較重要的課題是導(dǎo)線截面的選擇。學(xué)過(guò)物理大家都知道導(dǎo)體在傳輸電流的過(guò)程中會(huì)發(fā)熱，電流越大發(fā)熱量就越高。所以導(dǎo)線截面的選擇主要看導(dǎo)線能否承受所通過(guò)電流的發(fā)熱量。

但是在整車上，往往一個(gè)線束分支只包含一根導(dǎo)線的情況少之又少。導(dǎo)線經(jīng)常是以成捆的方式出現(xiàn)布置在整車上。一捆線束的發(fā)熱量，中間導(dǎo)線的散熱環(huán)境是最差的。所以對(duì)整個(gè)線束的耐電流分析需要考慮的因素非常的多。目前也存在一些軟件來(lái)模擬分析。但最終還是需要通過(guò)整車電流溫升測(cè)試來(lái)判斷和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

導(dǎo)線的選擇除了截面還有類型。不同類型導(dǎo)線的絕緣層材料決定了導(dǎo)線的耐溫耐磨等性能。不同的絕緣曾對(duì)導(dǎo)線的柔軟度及最小彎曲半徑都是不同的。所以從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)導(dǎo)線的絕緣層材料對(duì)線束的布置也會(huì)有影響。除了絕緣層的不同，整車上還會(huì)有一些特殊類型導(dǎo)線的應(yīng)用，如雙絞線和屏蔽線。

學(xué)過(guò)物理的應(yīng)該清楚，電流流過(guò)導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)電流大小和方向一直變化的時(shí)候，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)也會(huì)相應(yīng)的變化，這個(gè)變化的磁場(chǎng)會(huì)影響到信號(hào)的傳播，這就產(chǎn)生了電磁干擾問(wèn)題。所以汽車上通過(guò)使用雙絞線和屏蔽線的方式來(lái)解決電磁干擾問(wèn)題。當(dāng)然極端情況下還可以用在線束上加磁環(huán)濾波的方式。

雙絞線是通過(guò)磁場(chǎng)相互抵消的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)抗干擾。理論上絞距越小，抗干擾能力也就越強(qiáng)。

屏蔽線是通過(guò)電磁籠罩原理，通過(guò)金屬屏蔽層接地來(lái)實(shí)現(xiàn)。但金屬屏蔽層是由銅絲編織而成，不可避免會(huì)有空洞產(chǎn)生，所以可以通過(guò)屏蔽網(wǎng)外面再覆蓋一層鋁箔的方式來(lái)加強(qiáng)屏蔽效果。

?新能源電氣架構(gòu)的發(fā)展

全球每年從地下開(kāi)采的石油超40億噸，約65%被汽車所消耗，全球石油的儲(chǔ)量是有限的，全球汽車保有量也在與日俱增，所以這種依靠石油的能源結(jié)構(gòu)是不可持續(xù)的。

各國(guó)政府也意識(shí)到了這一點(diǎn)，紛紛出臺(tái)了各種嚴(yán)苛的油耗法規(guī)。比較著名的就是“咖啡法案”。

為了達(dá)到油耗和排放法規(guī)，各大車企也對(duì)應(yīng)的研發(fā)了一些新能源車型。目前比較普遍的有BEV，PHEV，HEV和48V系統(tǒng)。雖然新能源車型種類很多，但對(duì)于電氣架構(gòu)的影響可以分為兩大類：高壓和低壓。我們把60V以下的電壓稱之為安全電壓，也就是我們經(jīng)常所說(shuō)的低壓系統(tǒng)。相對(duì)應(yīng)的60V以上的就是高壓系統(tǒng)。

說(shuō)到48V，最核心的技術(shù)是通過(guò)ISG來(lái)驅(qū)動(dòng)怠速或滑行時(shí)候的發(fā)動(dòng)機(jī)曲輪，取代傳統(tǒng)通過(guò)燒油來(lái)推動(dòng)凸輪軸運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)曲輪的方式。從而達(dá)到節(jié)省燃油的目的。當(dāng)然除此之外還可以通過(guò)把傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)上的高負(fù)載附件電動(dòng)化，比如渦輪增壓器，空調(diào)壓縮機(jī)、冷卻水泵、真空泵等，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載來(lái)進(jìn)一步達(dá)到節(jié)油目的。

48V主要改變的是電源分配系統(tǒng)的架構(gòu)。

48V系統(tǒng)帶來(lái)的另一個(gè)好處是原先一些大電流的用電設(shè)備，如鼓風(fēng)機(jī)、雨刮電機(jī)等等，通過(guò)重新設(shè)計(jì)升級(jí)成48V之后，所選用的導(dǎo)線截面也可以縮小。這樣能減小線束重量從而減輕整車重量來(lái)達(dá)到節(jié)油的目的。

48V相對(duì)于12V來(lái)說(shuō)更容易會(huì)有電弧產(chǎn)生。比如當(dāng)保險(xiǎn)絲熔斷時(shí)，當(dāng)開(kāi)關(guān)開(kāi)閉時(shí)，當(dāng)導(dǎo)線皮有破損的時(shí)候，當(dāng)接地片有松動(dòng)的時(shí)候等等。所以這就需要為48V重新設(shè)計(jì)新的一些電氣件。當(dāng)然這也就影響到了整個(gè)電氣架構(gòu)。

1.48V保險(xiǎn)絲，它要求當(dāng)產(chǎn)生電弧時(shí)，不至于把保險(xiǎn)絲的外殼燒毀，避免引起燒車事故。

2.對(duì)于繼電器開(kāi)關(guān)所引起的電弧，可以通過(guò)使用電子式半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)來(lái)替代傳統(tǒng)的繼電器。

3.對(duì)于絕緣破損，接地不良等引起的電弧可以通過(guò)在回路中加監(jiān)控電路，當(dāng)檢測(cè)到有電弧現(xiàn)象時(shí)可以切斷48V輸出以避免引起更大的事故

我們把電壓等級(jí)高于60V系統(tǒng)稱之為高壓系統(tǒng)。BEV，PHEV，HEV等都會(huì)涉及到在架構(gòu)中增加高壓系統(tǒng)。所以這些車型的整車電氣架構(gòu)是由高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)并存。電動(dòng)車型的基本概念就是通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車從而取代發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)以達(dá)到節(jié)約燃油的目的。目前最大的瓶頸還是在電池，電池性能決定了續(xù)航里程和充電時(shí)間的多少。根據(jù)容量不同，現(xiàn)有車型配備的鋰電池包普遍需要5個(gè)小時(shí)以上的AC充電才能充滿。既是用DC充電，也需要1小時(shí)以上。這點(diǎn)也是電動(dòng)汽車推廣比較困難的一個(gè)原因。

但是現(xiàn)在有些公司已經(jīng)宣稱研發(fā)出固態(tài)電池和石墨烯電池等等。1分多鐘就能把電池充滿。如果屬實(shí)的話，那么我認(rèn)為電動(dòng)車時(shí)代會(huì)很快到來(lái)。唯一需要解決的就是如何把這些電池盡快投入到批量化和產(chǎn)業(yè)化的道路上來(lái)。

高壓系統(tǒng)我們也可以分為驅(qū)動(dòng)部分和附件部分組成。

驅(qū)動(dòng)部分主要由電機(jī)，控制器，分電盒還有電池包組成。一般情況只需配備1個(gè)電機(jī)，但有些車型會(huì)配備前后電機(jī)，更有配備4輪輪轂電機(jī)的車型。所以這個(gè)架構(gòu)也是根據(jù)電機(jī)配備情況而有所不同。

高壓附件部分主要還是有加熱器，高壓空調(diào)，分電盒，電池包，充電機(jī)等組成。

由于電動(dòng)或混動(dòng)車型，發(fā)動(dòng)機(jī)不是一直處于工作狀態(tài)，所以主要靠發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)帶動(dòng)的壓縮機(jī)這時(shí)就需要改成電氣化。冬天暖風(fēng)也是同樣的道理，需要依靠電加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)暖風(fēng)功能。同樣的還有DC-DC是取代傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)來(lái)給低壓系統(tǒng)供電。

高壓系統(tǒng)未來(lái)的一個(gè)趨勢(shì)是集成化。

比如把高壓盒集成到充電機(jī)上，或者把控制器和電機(jī)集成，還有把高壓盒，電機(jī)和控制器一起集成的。目前，有些車企已經(jīng)在應(yīng)用這些新的方案。

這些新的方案也直接影響到了高壓架構(gòu)。我們預(yù)測(cè)以后電動(dòng)汽車上不會(huì)有單獨(dú)的高壓盒出現(xiàn)。而且從成本考慮，會(huì)像低壓一樣出現(xiàn)高壓splice。如上圖，就是增加了高壓splice的架構(gòu)。這樣既能節(jié)省掉一對(duì)接插件，又可以節(jié)約一個(gè)高壓保險(xiǎn)及與高壓保險(xiǎn)配套的連接系統(tǒng)。所以成本優(yōu)化的最高境界應(yīng)該是從技術(shù)革新入手，而不只是一味的通過(guò)壓榨供應(yīng)商來(lái)達(dá)到目的。

高壓系統(tǒng)的加入必然也會(huì)影響到整車低壓電氣架構(gòu)。如高壓部件的一些信號(hào)反饋還是需要通過(guò)低壓信號(hào)的方式與整車控制器之間進(jìn)行通信。但對(duì)低壓系統(tǒng)最大的影響應(yīng)該還是BMS系統(tǒng)的加入。

由于高壓具有一定的危險(xiǎn)性，所以需要通過(guò)一些技術(shù)手段來(lái)避免汽車在使用過(guò)程中對(duì)人體產(chǎn)生傷害。BMS這時(shí)就發(fā)揮了這個(gè)作用。

1.電動(dòng)汽車需要實(shí)時(shí)對(duì)絕緣進(jìn)行監(jiān)控，來(lái)確保不會(huì)由于絕緣故障而引起觸電事件的發(fā)生。當(dāng)發(fā)生絕緣故障的時(shí)候需要立即切斷高壓輸出。

2.考慮到安全性，任何插拔高壓插件的時(shí)候都必須切斷高壓輸出防止觸電，所以加入了interlock回路。

3.為了電池包的安全，BMS需要實(shí)時(shí)的監(jiān)控電池包的溫度，當(dāng)溫度過(guò)高的時(shí)候也需要切斷電源輸出防止事故。

4.由于鋰電池的特殊性，為了電池包的經(jīng)濟(jì)性，BMS還需要監(jiān)控單體電池的電壓，防止某個(gè)電池單體出現(xiàn)過(guò)充過(guò)放現(xiàn)象，從而影響整個(gè)電池包的壽命。

?電氣架構(gòu)的未來(lái)展望

下面的內(nèi)容聽(tīng)聽(tīng)就行，千萬(wàn)不要當(dāng)真了。

目前各大主機(jī)廠基本達(dá)成了對(duì)未來(lái)汽車發(fā)展方向的構(gòu)想，那就是電氣化、智能化和互聯(lián)化。

電氣化其實(shí)汽車從誕生之初就一直在朝這個(gè)方向發(fā)展。越來(lái)越多的原來(lái)純機(jī)械的產(chǎn)品被電氣化產(chǎn)品所取代。十年內(nèi)最大的變革應(yīng)該是動(dòng)力總成的電氣化之路。

我設(shè)想的智能化最終應(yīng)該實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間的自動(dòng)駕駛，只要輸入目的地系統(tǒng)自動(dòng)選擇合理路線把乘客送到目的地不需要人類再操作汽車。所以未來(lái)的汽車可能是一個(gè)娛樂(lè)+移動(dòng)終端。想象下汽車以后可能會(huì)變成一個(gè)移動(dòng)影院，移動(dòng)咖啡館或者移動(dòng)網(wǎng)吧。

要實(shí)現(xiàn)上述構(gòu)想，必須首先實(shí)現(xiàn)互聯(lián)化。而且不光是汽車是整個(gè)社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的互聯(lián)化。通過(guò)大數(shù)據(jù)處理，讓汽車清楚每條道路或者停車位的情況

談到智能化，不得不提自動(dòng)駕駛。，目前市面上已經(jīng)推出了很多L2級(jí)別的自動(dòng)駕駛汽車，即將推出的L3級(jí)自動(dòng)駕駛汽車，如奧迪A8等，不僅僅是在一天之內(nèi)產(chǎn)生上億字節(jié)的信息處理，還需處理數(shù)百個(gè)數(shù)十億字節(jié)的信息，而一旦實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)駕駛之后（L5級(jí)別 ），將達(dá)到兆兆字節(jié)。當(dāng)所需處理的數(shù)據(jù)增長(zhǎng)了100,000倍，那么相關(guān)的系統(tǒng)都需要進(jìn)行改變。

系統(tǒng)的改變也就意味著電氣架構(gòu)的改變。這對(duì)傳輸速率和架構(gòu)的穩(wěn)定性提出了新的高要求。

比如在高速公路上的自動(dòng)駕駛，以120Km/h的速度行駛的話，信號(hào)1秒鐘的延遲汽車就已經(jīng)行駛了33m。這對(duì)于高速行駛中的汽車來(lái)說(shuō)是非常危險(xiǎn)的。所以自動(dòng)駕駛對(duì)信號(hào)速率和穩(wěn)定性都提出了新的要求。

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛就得配備ADAS系統(tǒng)，ADAS即先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)又稱主動(dòng)安全系統(tǒng)，主要包括車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESC、自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC、車道偏移報(bào)警系統(tǒng)LDW、車道保持系統(tǒng)LKA、前向碰撞預(yù)警系統(tǒng) FCW、自動(dòng)緊急剎車系統(tǒng)AEB、交通標(biāo)志識(shí)別TSR、盲點(diǎn)探測(cè)BSD、夜視系統(tǒng)NV、自動(dòng)泊車系統(tǒng)APS等。

對(duì)于架構(gòu)來(lái)說(shuō)，首先改變的是需要增加的是與ADAS相關(guān)的各類傳感器和控制器之間的回路。以及ADAS系統(tǒng)與整車控制系統(tǒng)之間的通訊。

ADAS的主流趨勢(shì)是：以攝像頭和雷達(dá)系統(tǒng)為主體，結(jié)合多種傳感器的融合（夜視、激光雷達(dá)、超聲波等），再配合高精度定位與導(dǎo)航系統(tǒng)，以及車與車、車與基礎(chǔ)設(shè)施的融合。

為了實(shí)現(xiàn)上述功能，ADAS需要實(shí)現(xiàn)云端鏈接，以支持多媒體數(shù)據(jù)流量的系統(tǒng)鏈接，安全開(kāi)機(jī)、安全識(shí)別與身份驗(yàn)證、加密以及解密。所以需要支持以太網(wǎng)，Bluetooth Smart、Wi-Fi或4G LTE等網(wǎng)絡(luò)傳輸。

自動(dòng)駕駛對(duì)于信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性也提出了新的要求。原則是不能由于某個(gè)回路的斷路或故障而影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

這就對(duì)電源架構(gòu)提出了新的設(shè)計(jì)思路，上圖這種環(huán)形冗余設(shè)計(jì)架構(gòu)是一種域控制的概念。這種架構(gòu)的特點(diǎn)是把整車電氣架構(gòu)分割成幾個(gè)獨(dú)立控制的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域之間通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)來(lái)通訊。這種架構(gòu)的好處是，可以把某些重要的功能同時(shí)放在2個(gè)或2個(gè)以上的區(qū)域里。這樣不會(huì)由于某一個(gè)區(qū)域出現(xiàn)故障，而使這些重要的功能失效最終影響自動(dòng)駕駛的安全性。

在電信行業(yè)目前移動(dòng)通訊技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了4G時(shí)代，在不遠(yuǎn)的將來(lái)5G時(shí)代也將隨之而來(lái)。5G具有以下5個(gè)特征：“無(wú)與倫比的快”、“人多也不怕”、“什么都能通信”、“最佳體驗(yàn)如影隨形”、“超實(shí)時(shí)、超可靠”。

反觀汽車行業(yè)，汽車內(nèi)部的信號(hào)通訊已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后這個(gè)時(shí)代。不管是Lin通訊還是CAN通訊都還是硬線連接技術(shù)。個(gè)人認(rèn)為未來(lái)移動(dòng)通訊技術(shù)會(huì)被應(yīng)用到汽車電氣架構(gòu)中來(lái)。所有的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)之間的信號(hào)傳輸不再是以硬線連接，取而代之的是無(wú)線互聯(lián)。唯一需要硬線連接的可能只有電源系統(tǒng)了。這種架構(gòu)的變化可能會(huì)分為兩步走，首先配備在不影響安全的功能上，等到應(yīng)用的安全性和穩(wěn)定性得到驗(yàn)證之后整個(gè)電氣架構(gòu)都會(huì)被顛覆。

當(dāng)然上面講的電源系統(tǒng)仍需硬線連接也不是絕對(duì)的。比如一些耗電功率較小的設(shè)備，完全可以做成有源的。而且可以確保在整個(gè)生命周期都不需要更換設(shè)備的電源。可以設(shè)想下把玻璃升降器開(kāi)關(guān)做成有源的，開(kāi)關(guān)與電機(jī)之間做成無(wú)線通訊。那么開(kāi)關(guān)將會(huì)取消所有的回路，插件也會(huì)被取消。但是功率較大的用電設(shè)備還是會(huì)保留硬線電源連接。所以升降電機(jī)上只會(huì)保留電源和接地線回路。這對(duì)整個(gè)電氣架構(gòu)來(lái)說(shuō)是一個(gè)顛覆式的優(yōu)化。

可以大膽的想象，未來(lái)電氣架構(gòu)圖只能看到大電流的電源分配系統(tǒng)和接地分配，其他所有的信號(hào)通訊系統(tǒng)都會(huì)變成“看不見(jiàn)的手”。

審核編輯 ：李倩