迈向“可移动的计算机”
通过区域架构实现软件定义汽车
自动驾驶与互联汽车是汽车发展的下一个阶段。为实现这一目标,许多制造商采用汽车电子设备的新布局方式,即所谓的区域(或分区)架构:不再以功能为导向对汽车进行硬件电子化(域架构),而是根据车辆内的位置划分区域。其优势在于:减少线束、减少电控单元 (ECU) 并提高标准化程度。采用旧架构的当前车辆包含多达 120 种不同的 ECU;线束如今已成为仅次于发动机的第二重部件。
减少线缆
将功能集群化到区域中,减少了设备与布线工作量,同时为软件定义和互联汽车(SDN:软件定义网络)铺平了道路。在基于区域的架构中——据咨询公司 S&P 称,该架构在 2024 年已在全球生产的约 38% 的车辆中应用——中央计算机与高性能区域控制器相连,由后者控制传感器与执行器。电动汽车制造商是这一领域的先驱。
要运行这样的网络,需要强大的计算能力、高带宽和低延迟。对于自动驾驶,还需要实时网络技术,例如车载以太网 TSN(基于 IEEE 802.1AS-2020 的时间敏感网络)。在车载总线层面,也采用进一步开发或新开发的标准,如 CAN FD 和 CAN XL、LIN(局域互联网络)以及 PCIe(外围组件快速互连)。
更高的标准化程度
区域架构推动了车辆的标准化,使得新模块和功能更容易集成,并且(更短的)线束可以实现自动化生产。此外,对于软件定义汽车,固件更新和其他软件更新未来可以通过“空中下载”(OTA) 方式进行,即通过无线传输——前提是符合 ISO 26262 要求的高功能安全等级。
硬件方面,主要需要强大的区域控制器或网关(边缘计算),它们采用高度集成的电路(SoC:片上系统)。此外,还需要专用的操作系统以及所谓的中间件。中间件是一种能够在不同应用或系统(例如摄像头、传感器和动力总成)之间进行协调并组织它们之间数据交换的软件。
无论具体设计如何——尤其在过渡阶段,也存在域架构和区域架构的混合形式——所涉及的线束都必须经过严格测试。因为内置功能越复杂,它们之间的互联程度越高,干扰的后果就越严重。
因此,线束测试广泛且多样——而这正是 INGUN 的专业领域所在:线束 业务部门为不同的场景和需求提供合适的解决方案。
通常执行以下测试:
- 在位测试:为检查部件是否存在或位置是否正确,常使用开关触针 (SKS),根据场景提供所需的反馈(开关、信号发生器等)。SKS(英文 switch probes)有多种栅格规格,并可作为常开或常闭触点提供。
- 导通性测试(连接测试): 电气导通性测试可使用插接式触针进行,但更常使用螺纹触针。它们能确保测试期间触针在触针套中牢固固定——特别适用于存在振动或意外横向/纵向力的应用。
- 位置测试:此测试用于检查连接器中的接触端子是否正确就位。此处使用所谓的盘式触针,也称为 T 型头触针或盘式探针。它们有多种型号可选。
- 锁止测试:锁止测试额外检查连接器中的接触端子是否已锁止到位,以建立持久的电气连接。INGUN 为此提供专用的锁止探针(英文 push back probes),可检测接触端子的意外滑出。
- 电缆接头测试:对具有几何形状明确对准的接触端子(如电缆接头)的连接器进行触探时需要特别小心。为避免损坏,必须从端面接触电缆接头,且探针不得刺入。INGUN 的防旋转触针确保了精确对准和轻柔可靠的测试。
- 同轴和数据连接器测试: 像 FAKRA 这样的同轴连接器具有一个信号导体和一个屏蔽外层导体。导通性测试必须确保两个导体的导电性——且无短路。高压测试(耐压测试)则额外检查绝缘性,以便及早发现故障或生产缺陷。这些程序也适用于 H-MTD 等数据连接器。测试使用专用的双极探针,也可选择适用于高达数千伏的高压型号。
- 密封性测试:当线束用于外部环境(例如发动机舱)时,确保其免受水、灰尘和环境影响的可靠保护至关重要。这通过密封材料、电缆穿入口(索环)或特殊密封连接器实现。密封性测试(泄漏测试)通过在气密性套管内的测试针上产生正压或负压来检查其有效性。根据设计,套管可以是封闭的,或带有一个后续需要焊接的钻孔。
区域架构使汽车工业更接近软件定义汽车——减少了布线工作量并实现了标准化接口。然而,为了可靠地实现这些新概念,线束等基本元素也必须符合最高的质量标准。全面而精确的测试确保了安全性、连接性和长寿命。为此,INGUN 提供了广泛的产品组合,支持制造商在转型的各个阶段——从传统域架构车辆到现代区域架构车辆。这样,“可移动的计算机”的愿景正逐步变为现实。