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線束工程師：談談理想ONE的整車線束設計
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干貨 | 汽車整車線束設計技術
干貨 | 汽車整車線束設計技術
高階整車域控制器的詳細設計方案
隨著智能駕駛技術對于整車智能化程度要求的不斷提升，對其整車的控制能力要求也大幅提升，這一過程推動整車電子電器架構逐漸從分布式架構向集中式專用域控制器架構進行不斷演進和發展，以便提供更加高速、安全、可靠的電子架構。這一過程中，不僅要求智能駕駛功能能夠運行在具有高性能軟件到硬件集成的專用中央域控制器上，同時也要求整車控制這塊也需要運行于穩定性、可靠性極高的中央與控制器上，這樣的中央域控制器不僅需要充當對于整個車身控制的終端，也需要執行包含中央網關、動力、底盤等各域的綜合控制系統端。這也是實現后續作為面向服務開發的前置條件。
本文將針對整車中央域控單元VDC從硬件、軟件設計兩個方面進行詳細的方案設計介紹，以方便對整體控制能力進行詳述。
1.整車域控硬件設計方案介紹
整車域控VDC的設計包含整機設計，具體硬件方案，視頻輸入/輸出，通信鏈路、供電終端、存儲終端。
1、硬件總體設計
從整個整車域控設計思路上講，需要考慮MCU和MPU在整車域控中需要達到一定的功能安全等級前提下，滿足對整車域控的控制能力輸出。此外，設置通用接口GPIO用于對整車其他域控的輸出指令控制（如油門開度、制動開關、輸入喚醒、輸出喚醒等）。設置CAN、ETH、LIN接口用于通信連接分別傳輸不同的數據類型；設置基礎時鐘晶振用于上下電時鐘同步；設置雙路供電電源用于考慮整車域控整體不會因為供電故障導致的失效。
從上圖可以看出，整車域控從功能角度上講就是一個多維度的準集中式中央處理單元，不僅需要執行包含低階行泊車控制功能，還需要執行對整個底盤系統的整體控制，同時也需要承擔中央網關的通信路由轉發等功能。
展開 整車電控系統及架構設計技術
4域控制設計方法優點和風險
域控制設計方法讓車輛與外界實現很好的互聯?互通和應用的協同性，真正打通了物聯網與車端的應用，做到了完美連接，同時帶來以下價值。
4.1域控制設計方法優點
4.1.1電控系統軟件和硬件平臺化
域控制設計方法最終實現整車所有域控制器和區域控制器模塊平臺化。多個硬件和軟件都集中在同一個平臺，大大提升硬件和軟件的復用率，后期效率呈倍數級提升。后續硬件可直接拔插升級，軟件空中升級也相當方便。
4.1.2網絡拓撲的優化和負載率降低
網絡拓撲的優化和負載率降低，域控制設計方法可以大大降低總線的信號數量，以及更加清晰地設計網絡的拓撲結構。
4.1.3降本減重的需求
首先實現零部件的平臺化，未來裝車量的增加，零部件本身成本會有大幅下降?其次，由于設計方法中已經考慮了區域的問題，所以線束長度和數量都會減少，成本也將降低。
4.1.4軟件定義汽車最好平臺
軟件定義汽車實現離不開整車電子電器提供的服務，而域控制設計方法實現軟硬件分離，并充分挖掘出每個輸入輸出能提供的服務，便于上層APP設計出更能給用戶帶來價值的功能。
4.2域控制設計方法風險
目前新架構還處于逐步成熟的過程中，也有一些不確定因素，主要風險如下:
①整車的系統設計能力不足，需要一批對零部件設計比較熟悉的系統工程師，從而決定域控制器和區域控制器模塊數量及接口標準化程度。
②由于零部件供應商對整車廠需求并不是很清楚，只是推出相關硬件和軟件平臺，對于實際應該具有的功能并不明確，所以難以確定最終的成本和價值是否合適。
展開 
燃料電池汽車整車控制策略設計
通過實車驗證了所設計的能量管理策略符合預期設計。
整車電控系統及架構設計技術
未來整車電控系統的發展方向會類似于通用功能的合并取消，很多通用功能也會由于汽車智能化的發展而被取消，但是更多人工智能的功能會被設計出來以提升用戶體驗，從而提升整車價值。整車電控系統及架構則需要為實現這些功能提供完善的硬件和軟件平臺。
當前系統架構軟件和硬件標準平臺還不成熟，對我國來說正好是個機會，可以依托強大國內市場，快速研究相關軟件和硬件技術，并引入到國際標準內，占領技術制高點。
談談整車線束平臺化設計
發動機線束、負極搭鐵線、車門線束、背門線束、后保線束、頂棚線束實現總成平臺化，可實現同動力、跨車型通用; 機艙線束、車身線束主體走向固化，僅需針對軸距、車長變化進行適應性更改，設計階段開發周期可縮短約14 個工作日;
首輪裝車整車線束問題點較過往項目平均值減少9 個，降低約24%; 最后，通過增大單一原材料使用量、減少庫存數量、等功能替代、供配電、接地原理優化等方式，整車線束成本降低約46 元，已達到整車線束平臺化的設計目的。
4 總結
在平臺車型基礎上提出整車線束平臺化設計概念，在項目預研階段就介入用電器端接口定義開發，提升用電器接口定義通用性; 分別從配電原理、接地原理、線線對接等方面梳理提高通用性措施，進而實現線束原材料平臺化。在此基礎上，通過對線束固定方式及走向的固化，實現線束總成跨車型使用。將平臺化設計理念應用于某平臺SUV 車型整車線束，實現原材料種類減少21. 4%，通用率提升至81. 8%，6 類線束總成全平臺車型通用，機艙線束、車身線束等線束總成開發周期縮短14個工作日，降低約24%的首輪裝車問題點，單臺整車線束成本降低約46 元，達到平臺化設計的預期效果。
展開 概念設計階段整車網格變形技術
網格變形技術是基于已有的網格模型，在不需要改變CAD 模型的情況下，進行快速三維空間投影變換，直接改變網格單元和節點從而改變模型形狀，產生新的滿足設計要求的車身及其它系統數模。不需要等到新的CAD 模型出來之前即可進行整車性能預測，可以大大縮短前期開發的流程，并且通過網格變形和參數化建模功能快速得到多個設計方案的模型加以對比分析從而確定最優的設計方案。加快設計過程，這種方法稱為仿真領導設計。
分析流程
在概念設計階段前期，根據前期的包括市場、技術、規劃、財務等部門的可行性分析，確定產品的定位后，需要與造型、總布置、車身、底盤、內外飾等設計部門的工程師多方交流、了解其對于新模型的主要設計要求，在綜合考慮多方面設計元素的基礎上，找定某個基準車型在此基礎上確定目標車型概念車身的變形方案，然后建立覆蓋基準車型車身各主要視圖的控制塊，控制整車的變形。得到與目標車型的基本一致的CAE 數模，然后進行各個性能方向的CAE 分析校核。CAE 仿真分析內容包括：NVH 分析、結構強度分析、CFD 分析、碰撞安全分析、車身結構傳力路徑分析（拓撲優化）、多學科集成優化等。主要過程可以參看圖1 的基于網格變形技術的概念設計階段CAE 仿真分析流程圖。
另外網格變形技術還可以對整車CAS面及CAD模型進行變形。對于變形后的CAD模型還可以開展鈑金件沿用性分析、幾何尺寸及公差分析，鈑金件成形工藝、焊接及涂裝工藝等同步工程分析。進一步細化概念階段設計的任務，提高概念設計階段發現和解決的問題比例。
展開 整車線束平臺化設計研究與應用
發動機線束、負極搭鐵線、車門線束、背門線束、后保線束、頂棚線束實現總成平臺化，可實現同動力、跨車型通用; 機艙線束、車身線束主體走向固化，僅需針對軸距、車長變化進行適應性更改，設計階段開發周期可縮短約14 個工作日; 首輪裝車整車線束問題點較過往項目平均值減少9 個，降低約24%; 最后，通過增大單一原材料使用量、減少庫存數量、等功能替代、供配電、接地原理優化等方式，整車線束成本降低約46 元，已達到整車線束平臺化的設計目的。
4 總結
在平臺車型基礎上提出整車線束平臺化設計概念，在項目預研階段就介入用電器端接口定義開發，提升用電器接口定義通用性; 分別從配電原理、接地原理、線線對接等方面梳理提高通用性措施，進而實現線束原材料平臺化。在此基礎上，通過對線束固定方式及走向的固化，實現線束總成跨車型使用。將平臺化設計理念應用于某平臺SUV 車型整車線束，實現原材料種類減少21. 4%，通用率提升至81. 8%，6 類線束總成全平臺車型通用，機艙線束、車身線束等線束總成開發周期縮短14個工作日，降低約24%的首輪裝車問題點，單臺整車線束成本降低約46 元，達到平臺化設計的預期效果。
展開 面向服務的整車E/E架構（SOA）設計開發咨詢服務
經緯恒潤可為客戶提供SOA架構設計開發咨詢服務：
SOA Feature及場景定義
面向服務的功能需求分析
面向服務的功能方案設計
服務定義及服務接口設計
服務調用關系設計
服務部署方案設計
服務需求規范設計
面向服務的通信設計及數據庫開發
服務接口測試
面向服務的通信測試
面向服務的系統測試
SOA方法論培訓
圖示 典型SOA架構開發流程
圖示 典型SOA服務分層
服務優勢
11年以上電子電氣架構開發經驗
30多個OEM整車E/E架構開發案例
100人以上的專業架構開發團隊
多款SOA架構量產車型開發案例
功能安全、信息安全、車載以太網等專業技術團隊支撐
豐富的工程咨詢服務經驗
豐富的產品開發配套經驗
展開 純電動汽車整車及三電系統設計開發
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1、電動汽車充電系統技術原理及解析（技術干貨，建議收藏）
2、108頁PPT，純電動汽車整車控制策略（技術干貨、建議收藏）
3、特斯拉專利解析報告（專利都在這，建議收藏）
4、電動汽車正向開發對動力電池性能要求及系統熱失控防護措施（PPT可下載）
5、日本專家看呆！拆解五菱宏光MINIEV后直呼：成本太低，我們造不了（附拆解報告可下載）
6、卷起來了：海通剛拆完比亞迪，中信就拆了特斯拉（報告可下載）！
整車姿態設計方法探討
來源：汽車底盤懸架知識分享
基于整車工況的電動汽車動力總成系統效率優化設計方法
在基于NEDC 工況平均效率基本不變的情況下，電機成本下降約20%左右，為以后實際工作中的動力總成成本的優化設計提供了設計方法。
圖8 方案三電機效率MAP 圖分布
針對整車工況和參數要求，根據汽車理論知識，利用MATLAB程序，編制了一個流程化的小軟件（圖9），能夠快速計算整車工況的能耗分布和平均效率，指導我們進行動力總成的優化設計。
圖9 軟件運行界面
結論
本文基于整車參數要求和整車工況要求，結合汽車理論知識，提出了一種電動汽車動力總成匹配整車NEDC 工況效率最優的正向設計方法。通過匹配設計使得NEDC 工況下動力總成的平均效率提高了3%，通過對減速器速比的合理優化增大，使得動力總成的成本下降20%，且無需提高減速器、電機及電控等零部件的最高效率。
最后，基于這種方法編制設計軟件，該軟件可以針對不同整車及工況，快速獲得動力系統效率最優的組件參數。
展開 設計仿真 | 應用Adams/vibration模塊分析整車剛體模態
用戶可在虛擬的試驗臺架或試驗場地中進行子系統或整車的功能仿真并對其設計參數進行優化。Adams Car Studio含有豐富的子系統標準模板以及大量用于建立子系統模板的預定義部件和一些特殊工具。通過模板的共享和組合，快速建立子系統到系統的模型，然后進行各種預定義或自定義的虛擬試驗。
Adams/Vibration用于機械系統在頻域的強迫振動分析。Adams/Vibration首先對系統進行線性化分析，計算特征值和特征向量，然后計算在強迫激勵作用下的傳遞函數和功率譜密度函數等頻域特性，這一過程非常快捷，可以得到頻域的精確解。同時可以考慮系統中液壓和控制對整個系統的影響。
可以直接使用建立好的平順性或者操縱穩定性分析的整車模型，直接調用Adams/Vibration模塊，進行系統模態分析，包括附帶的特性和其它一些非線性特性，強迫振動響應和每階模態的動畫，每階模態的動能、應變能、耗散能的數值分布，同一模型就可以直接研究振動性能，研究各參數對整個系統模型的影響。
分析步驟
2.1打開整車模型
打開Adams/Car軟件，打開MDI_Demo_Vehicle.asy整車模型。
圖1：打開整車模型
2.2 加載Adams/Vibration模塊
選擇Adams/Vibration，加載振動分析模塊，系統線性化后，由時域轉為頻域內分析。
圖2：加載Adams/Vibration插件
2.3 整車仿真分析，輸出腳本文件
圖3：選擇maintain仿真工況
在模態分析之前必須進行一次成功的整車仿真分析，工況一般選擇maintain直線行駛工況，軟件自動靜平衡、線性化、形成腳本文件。
展開 基于新架構的智能汽車整車線束設計研究
從整車線束的網絡拓撲接線設計、整車線束電源分配設計、整車線束搭鐵點設計、整車線束單元原理設計、整車線束布置設計這幾個主要方面分析結果可知，基于汽車電子電氣新的架構整車線束設計，相較于傳統的汽車電子電氣架構，具有降低整車線束的接插件總量、整車線束回路總數、整車端子數量、CAN通訊網絡CAN線總數等優勢。綜上所述，基于汽車電子電氣新架構的整車線束設計，必將達到降低車輛制造成本、提升電連接性能、降低整車重量、提高車輛可靠性的目的。
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