智能駕駛與汽車線束結構安全優(yōu)化技術分析

【摘" 要】隨著智能駕駛技術的飛速發(fā)展，汽車不再僅僅是傳統(tǒng)的交通工具，而是逐步成為集智能、互聯(lián)、安全于一體的移動空間。在這一背景下，汽車線束作為汽車電子系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，其結構設計與安全優(yōu)化布局顯得尤為重要。文章旨在探討智能駕駛技術對汽車線束結構的影響，分析線束安全優(yōu)化布局的技術原理，并提出相應的解決方案，以期為智能駕駛汽車的研發(fā)與生產(chǎn)提供參考。

【關鍵詞】感知；控制；決策；安全；智能駕駛

中圖分類號：U463.6" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（2025）03-0006-04

Analysis of Intelligent Driving and Safety Optimization Technology of Automotive Wiring Harness Structure

【Abstract】With the rapid development of intelligent driving technology，cars are no longer just traditional means of transportation，but gradually become a mobile space integrating intelligence，interconnection and safety. In this context，as the nerve center of automotive electronic system，the structure design and safety optimization layout of automotive wiring harness are particularly important. This paper aims to discuss the influence of intelligent driving technology on the structure of automotive wiring harness，analyze the technical principle of safe optimal layout of wiring harness，and put forward corresponding solutions，in order to provide references for the development and production of intelligent driving vehicles.

【Key words】perception；controls；make decisions；secure；intelligent driving

智能駕駛技術集成先進的傳感器、控制器、執(zhí)行機構及信息處理系統(tǒng)，實現(xiàn)汽車在復雜環(huán)境中的自主感知、決策與控制。這一技術的廣泛應用，對汽車線束的結構設計提出更高要求。線束作為汽車電子系統(tǒng)的關鍵部分，負責傳輸控制信號與電力，其布局的合理性、安全性直接關系到智能駕駛系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠。

1" 汽車線束模塊集成

汽車線束模塊集成如圖1所示，其核心特性詳見下文。

1）模塊化設計：將復雜電氣系統(tǒng)劃分為功能明確、相互獨立的模塊，便于設計、生產(chǎn)與維護。

2）標準化接口：定義統(tǒng)一接口標準，確保不同模塊間的兼容性與互換性。

3）集成化布局：優(yōu)化布局與走線，減少線束長度和質量，提升電氣系統(tǒng)效率與可靠性。

4）電磁兼容性：保障各模塊間電磁兼容，避免相互干擾影響電氣系統(tǒng)正常運行。

5）可靠性設計：考慮線束模塊在不同工況下的可靠性與耐久性，選用高品質材料與工藝。

2" 智能駕駛安全要求

2.1" 感知系統(tǒng)安全

2.1.1" 環(huán)境感知能力

智能駕駛汽車的感知系統(tǒng)必須具備高精度的環(huán)境感知能力，能夠及時、準確地識別道路、障礙物、行人和其他車輛等。

1）高精度定位：采用GPS、慣性導航、激光雷達、毫米波雷達等多種傳感器進行高精度定位，確保車輛在任何道路條件下都能準確知道自己的位置。

2）障礙物檢測：利用激光雷達、毫米波雷達和攝像頭等傳感器，實現(xiàn)對前方、側面和后方的障礙物進行實時檢測，包括靜態(tài)和動態(tài)障礙物。

3）行人識別：通過計算機視覺技術，實現(xiàn)對行人的精確識別，包括行人的位置、速度和方向等信息。

2.1.2" 傳感器冗余與容錯

為了提高感知系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，需采用以下技術手段。

1）多傳感器融合：將不同類型的傳感器數(shù)據(jù)進行融合處理，提高感知系統(tǒng)的準確性和魯棒性。

2）傳感器冗余：在車輛上安裝多個相同類型的傳感器，當某個傳感器出現(xiàn)故障時，其他傳感器可以接替工作，確保感知系統(tǒng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

3）故障檢測與隔離：建立傳感器故障檢測與隔離機制，及時發(fā)現(xiàn)并隔離故障傳感器，防止其對整個感知系統(tǒng)造成影響。

2.2" 決策和規(guī)劃系統(tǒng)安全

2.2.1" 決策能力

智能駕駛汽車的決策和規(guī)劃系統(tǒng)需要具備高度的決策能力，能夠根據(jù)實時獲取到的信息做出準確可靠的行駛決策。

1）實時數(shù)據(jù)處理：具備高速數(shù)據(jù)處理能力，能夠實時處理來自感知系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)，為決策提供支持。

2）多目標優(yōu)化：在決策過程中考慮多個目標（如安全性、效率、舒適性等），通過多目標優(yōu)化算法找到最優(yōu)解。

3）預測與決策：根據(jù)車輛當前狀態(tài)和外部環(huán)境信息，預測未來可能的行駛情況，并做出相應的決策。

2.2.2" 路徑規(guī)劃與避障

路徑規(guī)劃與避障是決策和規(guī)劃系統(tǒng)的核心功能之一，具體要求主要有3點。

1）全局路徑規(guī)劃：根據(jù)目的地和道路信息，規(guī)劃出全局最優(yōu)行駛路徑。

2）局部路徑規(guī)劃：在車輛行駛過程中，根據(jù)實時感知到的障礙物信息，動態(tài)調整行駛路徑，實現(xiàn)避障功能。

3）避障策略：制定合理的避障策略，確保在緊急情況下能夠迅速、準確地避開障礙物。

2.3" 控制系統(tǒng)安全

2.3.1" 控制精度與穩(wěn)定性

智能駕駛汽車的控制系統(tǒng)需要具備高效穩(wěn)定的控制能力，能夠準確控制車輛的轉向、制動和加速等功能。具體要求包括以下內容。

1）高精度控制：采用先進的控制算法和技術，實現(xiàn)對車輛轉向、制動和加速等功能的精確控制。

2）穩(wěn)定性控制：在復雜多變的道路環(huán)境下，保持車輛的穩(wěn)定性和可控性，防止車輛失控或發(fā)生側翻等事故。

3）響應速度：確保控制系統(tǒng)對駕駛員指令或自動駕駛系統(tǒng)決策的快速響應，提高車輛行駛的安全性和效率。

2.3.2" 冗余與容錯

為提高控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，需采用冗余與容錯技術。具體要求包括：①在車輛上安裝多個相同的執(zhí)行機構（如轉向電機、制動系統(tǒng)等），當某個執(zhí)行機構出現(xiàn)故障時，其他執(zhí)行機構可以接替工作；②采用多種控制算法進行冗余設計，當某種算法失效時，其他算法可以接替工作，確?？刂葡到y(tǒng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

2.4" 數(shù)據(jù)傳輸與存儲安全

2.4.1" 數(shù)據(jù)傳輸安全

智能駕駛汽車的數(shù)據(jù)傳輸必須具備高度的安全性。具體要求包括：采用加密技術確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被竊取或篡改；使用安全協(xié)議（如TLS/SSL）進行數(shù)據(jù)傳輸，確保傳輸過程的安全性和可靠性；傳輸監(jiān)控，建立數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控機制，及時發(fā)現(xiàn)并處理傳輸過程中的異常情況。

2.4.2" 數(shù)據(jù)存儲安全

智能駕駛汽車的數(shù)據(jù)存儲也需要具備高度的安全性。具體要求包括：對存儲的數(shù)據(jù)進行加密處理，防止數(shù)據(jù)泄露或被非法訪問；建立數(shù)據(jù)備份與恢復機制，確保數(shù)據(jù)在丟失或損壞時能夠迅速恢復；訪問控制，設置嚴格的訪問控制策略，限制對存儲數(shù)據(jù)的訪問權限。

2.5" 人機界面設計與駕駛員監(jiān)控

2.5.1" 人機界面設計

智能駕駛汽車的人機界面應當具備簡潔明了、易于操作的特點。具體要求包括：清晰地展示車輛的各項功能和狀態(tài)信息，確保駕駛員或乘客能夠及時了解車輛行駛狀況；設計簡潔易用的操作界面和按鍵布局，降低誤操作風險；支持語音交互功能，提高駕駛員在行駛過程中的操作便捷性和安全性。

2.5.2" 駕駛員監(jiān)控

在智能駕駛汽車的行駛過程中，駕駛員仍然需要對車輛進行監(jiān)控。具體要求包括：通過攝像頭和傳感器監(jiān)測駕駛員的注意力、疲勞狀態(tài)等，及時發(fā)現(xiàn)并提醒駕駛員注意行車安全；在緊急情況下，允許駕駛員接管車輛控制權，確保車輛安全行駛；加強對駕駛員的培訓和教育，提高其對智能駕駛技術的認識和操作能力。

2.6" 遠程駕駛與道路測試

2.6.1" 遠程駕駛安全

遠程駕駛是智能駕駛技術的重要應用場景之一。為了確保遠程駕駛的安全性，需要制定相應的安全標準。具體要求包括：建立遠程監(jiān)控平臺及完備的通信系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛與遠程監(jiān)控平臺的實時移動通信；具備遠程測試與示范的風險分析及應對方案，確保在緊急情況下能夠迅速接管車輛控制權；確保遠程駕駛過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)得到嚴格的安全和隱私保護。

2.6.2" 道路測試規(guī)范

道路測試是驗證智能駕駛汽車安全性和可靠性的重要手段。為了確保道路測試的安全性，需要制定相應的測試規(guī)范。具體要求包括：確保測試車輛在測試前經(jīng)過充分準備和檢查，符合相關安全標準和技術要求；選擇適合智能駕駛汽車測試的路段和區(qū)域，確保測試過程中不會對其他道路使用者造成影響；確保測試人員具備相應的資質和技能水平，能夠熟練掌握測試車輛的操作方法和測試流程。

3" 汽車線束結構與設計安全要求

3.1" 線束設計原則

1）汽車線束設計應遵循以下流程：電器功能表設計→熔斷器和繼電器配置→原理圖設計→三維線束及配電裝置布置→線束二維圖生成→線束及配電裝置安裝圖生成→線束系統(tǒng)明細生成→線束裝配驗證→電氣系統(tǒng)功能驗證。

2）汽車線束設計應遵循以下規(guī)范：最短路徑原則；最少電線根數(shù)；合適電線截面；連接器及端子選擇，需選用高品質、高可靠性的連接器及端子，確保電氣連接穩(wěn)定可靠。

3.2" 線束材料要求

1）電線材料。汽車線束電線應選用符合國家和國際標準的優(yōu)質材料，需具備導電性能、耐熱性能、耐寒性能、耐磨性能、耐腐蝕性能。

2）絕緣材料。應具備良好的絕緣性能、耐熱性能和阻燃性能，防止電線短路和火災。常用的絕緣材料包括聚氯乙烯（PVC）、交聯(lián)聚乙烯（XLPE）等。

3.3" 線束結構設計

線束布局應遵循整齊有序、遠離熱源、合理固定的原則，其設計要求如下。

1）防水防塵，在潮濕或易濺水的區(qū)域，應選用防水防塵的連接器，確保電氣連接穩(wěn)定可靠。

2）在振動較大的區(qū)域，如發(fā)動機艙、車門等，應選用帶卡鎖機構的連接器，防止松動。

3）端子壓接，端子與電線的壓接應牢固可靠，接觸電阻小，防止發(fā)熱和松動。

4）屏蔽設計主要是針對高頻信號線束，以便減少電磁干擾。

5）接地設計，目的是為確保車輛電氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

3.4" 線束測試與驗證

1）線束性能測試。主要包括導電性能測試、耐熱性能測試、耐寒性能測試、耐磨性能測試、耐腐蝕性能測試。

2）安全性能測試。主要包括絕緣電阻測試、耐壓測試、防火性能測試。

3）驗證與評估。樣車試裝為通過樣車試裝，驗證線束裝配的合理性和可靠性；電氣系統(tǒng)功能驗證為測試車輛電氣系統(tǒng)各項功能，確保線束設計滿足使用要求；持續(xù)改進為根據(jù)試裝和測試結果，對線束設計進行持續(xù)改進和優(yōu)化。

3.5" 行業(yè)標準與法規(guī)

汽車線束設計、生產(chǎn)和安裝應遵循國家和國際相關標準和法規(guī)。

3.6" 品質控制

3.6.1" 生產(chǎn)過程控制

在汽車線束的生產(chǎn)過程中，需嚴格按照生產(chǎn)工藝流程和品質標準進行生產(chǎn)。首先，在生產(chǎn)過程中需進行品質監(jiān)控和檢驗，確保每個環(huán)節(jié)符合標準；其次，需對原材料進行嚴格把關，確保材料品質符合要求。

3.6.2" 成品檢驗

對生產(chǎn)完成的汽車線束進行成品檢驗。檢驗內容包括外觀檢查、尺寸測量、導電性能測試、耐熱性能測試、耐寒性能測試、防水防塵測試、電磁兼容性測試等，確保成品線束符合安全規(guī)范和技術要求。

3.6.3" 標識與追溯

所有汽車線束應具備清晰的標識信息，包括生產(chǎn)批次、生產(chǎn)日期、型號規(guī)格等，以便于追溯和維護。同時，需建立完善的追溯體系，確保在出現(xiàn)品質問題時能夠迅速定位并解決問題。

4" 智能駕駛技術對汽車線束的影響

4.1" 數(shù)據(jù)傳輸量的增加

智能駕駛系統(tǒng)需要處理大量的環(huán)境感知數(shù)據(jù)、車輛狀態(tài)信息及用戶交互數(shù)據(jù)，這導致汽車內部的數(shù)據(jù)傳輸量顯著增加。傳統(tǒng)的汽車線束設計往往難以滿足這一需求，需要采用更高帶寬、更低延遲的數(shù)據(jù)傳輸技術，如汽車以太網(wǎng)等。

4.2" 安全性要求的提升

智能駕駛汽車對安全性的要求極高，任何線束故障都可能導致系統(tǒng)失效，進而引發(fā)交通事故。因此，線束的設計必須充分考慮電磁兼容性、防水防塵、耐高溫等安全因素，確保在各種惡劣環(huán)境下都能穩(wěn)定工作。

4.3" 跨行業(yè)標準協(xié)議的需求

智能駕駛技術的發(fā)展促進了汽車行業(yè)與其他行業(yè)的深度融合，如互聯(lián)網(wǎng)、通信、大數(shù)據(jù)等。這要求汽車線束設計必須遵循跨行業(yè)的標準協(xié)議，以實現(xiàn)不同系統(tǒng)間的無縫對接和數(shù)據(jù)共享。

5" 汽車線束結構安全優(yōu)化布局技術分析

5.1" 線束網(wǎng)絡拓撲設計

汽車線束網(wǎng)絡拓撲設計是線束布局的基礎，它決定了信號和電力在車輛內部的傳輸路徑。在智能駕駛汽車中，應采用模塊化、層次化的網(wǎng)絡拓撲結構，將不同功能的線束進行分區(qū)管理，降低系統(tǒng)復雜度，提高可維護性。

5.2" 電源分配與冗余設計

智能駕駛系統(tǒng)對電源的需求復雜多變，既要保證充足的電力供應，又要具備高度的可靠性和冗余性。因此，在電源分配設計中，應采用多電源輸入、冗余電源輸出的方案，確保在單個電源故障時，系統(tǒng)仍能正常工作。同時，應合理布置電源線路，減少線路損耗和電磁干擾。

5.3" 電磁兼容性設計

電磁兼容性是汽車線束設計中不可忽視的問題。智能駕駛汽車內部集成了大量的電子設備和傳感器，它們在工作過程中會產(chǎn)生電磁輻射和電磁干擾。為了降低電磁干擾對系統(tǒng)性能的影響，應采取以下措施：合理選擇線束材料和屏蔽方式，減少電磁輻射；優(yōu)化線束布局，避免信號線與電源線平行走線；在關鍵部位安裝濾波器或隔離器，抑制電磁干擾的傳播。

5.4" 防水防塵與耐高溫設計

智能駕駛汽車經(jīng)常需要在各種惡劣環(huán)境下行駛，如雨天、沙塵暴等。因此，線束設計必須具備良好的防水防塵和耐高溫性能。具體措施包括：采用防水防塵等級高的連接器和密封材料；在線束表面涂覆防水防塵涂層；選用耐高溫的絕緣材料和導線；在高溫區(qū)域設置散熱裝置，降低線束溫度。

5.5" 智能化管理與故障診斷

智能駕駛汽車應具備智能化的線束管理系統(tǒng)，能夠實時監(jiān)測線束的工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并診斷故障。這要求線束設計中集成智能傳感器和通信模塊，實現(xiàn)線束狀態(tài)的遠程監(jiān)控和故障診斷。同時，應建立完善的故障診斷數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)，為故障排查和維修提供有力支持。

6" 案例分析

以特斯拉Model 3的線束結構優(yōu)化為例。特斯拉Model 3在線束結構優(yōu)化方面取得了顯著成效。該車型采用了全新的電子電氣架構，將駕駛輔助與娛樂系統(tǒng)的控制合并到CCM中央計算模塊中，大幅簡化了電源分配架構和線束長度。Model 3的電源分配域控制模塊VCF采用了冗余的雙電源輸入設計，確保了系統(tǒng)的高可靠性和冗余性。此外，該車型還大量使用了智能熔斷絲和高邊驅動芯片等先進技術，提高了線束的智能化水平和安全性。

7" 結論與展望

智能駕駛技術的發(fā)展對汽車線束結構安全優(yōu)化布局提出了更高要求。通過采用先進的網(wǎng)絡拓撲設計、電源分配與冗余設計、電磁兼容性設計、防水防塵與耐高溫設計以及智能化管理與故障診斷等技術手段，可以顯著提升汽車線束的安全性和可靠性。未來，隨著智能駕駛技術的不斷成熟和普及，汽車線束結構安全優(yōu)化布局技術將得到更廣泛的應用和發(fā)展。

參考文獻

[1] 潘福全，亓榮杰，張璇，等.無人駕駛汽車研究綜述與發(fā)展展望[J].科技創(chuàng)新與應用，2017（2）：27-28.

[2] 魏琴，谷謝天，陳平易.智能汽車技術及環(huán)境感知傳感器初探[J].內燃機與配件，2019（2）：174-175.

[3] 王亞坤.汽車線束電磁兼容設計規(guī)范及故障案例分析[J].汽車電器，2018（1）：45-47.

[4] 楊克俊.電磁兼容原理與設計技術[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[5] 侯守明，谷孝衛(wèi)，丁元淇，等.汽車電線束設計與工藝[M].北京：清華大學出版社，2018.

[6] 薛哲，張功學，何凱，等.基于Socket通信的AGV上位機控制系統(tǒng)[J].現(xiàn)代機械，2021（5）：99-102.

[7] 熊輝，張志明.基于人工智能的駕駛行為監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].電腦知識與技術，2024，20（11）：19-21，35.

[8] GB/T 40429—2021，汽車駕駛自動化分級[S].

[9] 吳驊躍.基于視覺的車輛駕駛輔助系統(tǒng)關鍵技術研究[D].西安：長安大學，2020.