Automobilkabelbäume brauchen dringend eine Revolution.

Die Länge von Pkw liegt normalerweise unter 5 Metern, und die Breite beträgt etwa 1,5 Meter.

Genau in diesem kleinen Raum werden Kabelbäume eingesetzt, die bis zu 5 Kilometer lang sein können und das Auto 384-mal umrunden würden.

Warum werden in Autos so lange Kabelbäume benötigt?

Wie wichtig ist es für die Automobilindustrie, die Länge der Kabelbäume zu reduzieren?

Lasst uns über die Revolution der Kabelbäume in der Automobilindustrie sprechen.

01 Wie lang sind die Kabelbäume?

Wenn man ein Auto mit einem menschlichen Körper vergleicht, dann ist der Motor das Herz, der Rahmen das Skelett und die Reifen die Füße.

Genau wie im menschlichen Körper das Herz mit den Gliedmaßen über Nerven und Blutgefäße verbunden ist, müssen auch die einzelnen Komponenten eines Autos über verschiedene Kabel und Leitungen miteinander verbunden werden.

Die Kabelbäume sind das Nervensystem und die Blutgefäße des Autos.

Beim Betrieb des Autos werden alle Funktionsbefehle des Fahrers über die Kabelbäume übertragen.

Allein im Motorraum eines Verbrennungsmotors verlaufen Kabelbäume mit einer Länge von 5 bis 8 Metern.

Diese Kabelbäume verbinden die verschiedenen Sensoren und Aktoren des Motors, wie Kurbelwellenlagegeber, Nockenwellenlagegeber, Einspritzdüsen, Zündspulen usw., und liefern Strom und Signale an den Generator, den Anlasser und andere Geräte.

Kabelbäume im Motorraum

Beispielsweise verbindet ein Kabelbaum die Autobatterie mit dem Anlasser. Wenn der Fahrer den Zündschlüssel dreht, fließt der Strom über den Kabelbaum zum Anlasser und startet den Motor.

Im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren gibt es in Elektromobilen komplexe und hochpräzise Hochspannungskomponenten, Hochspannungssteckverbindungen und andere Hochspannungselektrikkomponenten.

Damit diese elektrischen Komponenten ordnungsgemäß funktionieren können, werden auch eine große Anzahl von Hochspannungskabelbäumen benötigt.

Stromversorgung, Signalübertragung und Funktionsintegration erfolgen über die Kabelbäume. Obwohl die Kabelbäume nicht sehr auffällig sind, haben sie einen großen Einfluss auf die Leistung und Sicherheit des Autos.

Man könnte sagen, dass sich die ganze Funktionsweise des Autos von der Qualität der Kabelbäume abhängt.

Die Kabelbäume im Auto verlaufen in einem dichten Netzwerk, wobei ihre Länge zwischen 3 und 5 Kilometern liegt.

Die Länge der Kabelbäume bereitet bei der Produktion, Nutzung und Wartung des Autos erhebliche Probleme.

Der Großteil der Kabelbäume muss manuell installiert werden, was die Schritte des Anschließens, Durchführens und Verlegens umfasst.

Je mehr und länger die Kabelbäume sind, desto schwieriger und zeitaufwändiger wird die Installation. Dies führt zu einer Verringerung der Produktivität und einer Erhöhung der Produktionskosten.

Kabelbäume im Fahrerhaus

Im Falle einer Beschädigung ist die Wartung und der Austausch der Kabelbäume ebenfalls recht aufwändig.

Bei zu langen Kabelbäumen wird die Leitungsführung komplexer. Wenn zu viele Kabelbäume eng beieinander liegen, ist dies nicht nur ungünstig für die Wärmeableitung, sondern kann auch zu Signalstörungen führen.

Jeder zusätzliche Kabelbaum bedeutet normalerweise zwei zusätzliche Verbindungen und somit ein höheres Risiko, dass die Verbindungen lockern.

Wenn man dagegen die Anzahl der Kabelbäume reduzieren könnte, wären die Vorteile unzählbar.

Es würde nicht nur die Schwierigkeit und die Kosten bei der Produktion und Wartung des Autos verringern, sondern auch das Fahrzeuggewicht reduzieren und die Energieeffizienz und Leistung verbessern.

Man sollte die Kabelbäume nicht unterschätzen, denn sie machen 3 % bis 5 % des Gesamtgewichts des Autos aus.

Im Jahr 2023 belief sich die weltweite Automobilproduktion auf 93,55 Millionen Fahrzeuge. Selbst wenn man das Gewicht jedes Fahrzeugs um 1 % reduzieren würde, würde die kumulierte Gewichtsreduktion erstaunlich sein.

Die Automobilindustrie braucht dringend eine Revolution der Kabelbäume.

02 Die Erkundungen von Tesla

Um eine Revolution der Kabelbäume zu starten, muss man zunächst verstehen, warum die Kabelbäume in Autos so lang sind.

Einerseits sind die Funktionen, die Anordnung und die Struktur von Autos sehr komplex.

Autos gehören zu den komplexesten zivilen Industrieprodukten und integrieren eine Vielzahl von Geräten.

Ein Auto besteht aus 20.000 bis 30.000 Teilen.

Um so viele Komponenten miteinander zu verbinden, sind natürlich eine große Anzahl von Kabelbäumen erforderlich.

Der Innenraum eines Autos ist eine komplexe dreidimensionale Struktur. Um Brandschutzanforderungen zu erfüllen oder die Kabelbäume zu verstecken, müssen viele Kabelbäume Umwege nehmen, was die tatsächliche Länge der Kabelbäume erhöht.

Aus Gründen der Redundanz und der erweiterbaren Gestaltung lassen die Hersteller bei der Verlegung der Kabelbäume auch einen gewissen Spielraum, was die Länge der Kabelbäume weiter erhöht.

Andererseits ist das Maß an Standardisierung und Vereinheitlichung niedrig.

Die Verbindung zwischen Kabelbäumen und zwischen Kabelbäumen und elektrischen Komponenten erfolgt normalerweise über Steckverbindungen.

Es gibt in der Branche mehr als 200 verschiedene Arten und Größen von Steckverbindungen, was bedeutet, dass das Maß an Standardisierung und Vereinheitlichung sehr niedrig ist.

Da es keine einheitlichen Standards gibt, müssen verschiedene Kabelbäume mit unterschiedlichen Steckverbindungen ausgestattet werden. Manchmal müssen die Kabelbäume sogar mit mehr Verzweigungen und Übergängen versehen werden, was die Verlegungsschritte und die Komplexität erhöht.

Aus der obigen Analyse lässt sich schließen, dass die Grundvoraussetzung für die Reduzierung der Kabelbäume die Optimierung der Fahrzeugarchitektur ist.

In herkömmlichen Autos sind die einzelnen Stromkreise relativ unabhängig voneinander. Eine große Anzahl von Elektronikkomponenten muss über komplexe Kabelbäume verbunden und kommunizieren.

Tesla hat die Umstellung von der herkömmlichen Elektronik- und Elektrikarchitektur auf eine zentrale Architektur vorangetrieben und die Domänencontroller neu aufgeteilt. Die ursprünglichen Karosserie-, Fahrwerk- und Sicherheitssysteme wurden in vier Module aufgeteilt: Frontkarosseriemodul, linkes Karosseriemodul, rechtes Karosseriemodul und Fahrzeugcomputer.

Teslas zentrale Elektronik- und Elektrikarchitektur

Tesla hat ein modulares Design gewählt und die Kabelbäume in Unterkomponenten mit Controllern integriert. Beim Zusammenbau des Autos müssen nur diese Unterkomponenten und -systeme miteinander verbunden werden, um die gesamte Verkabelung des Fahrzeugs abzuschließen.

Zum Beispiel mussten in der herkömmlichen Architektur alle Steuerkabel für die Türschlösser, die Beleuchtung, die Audioanlage usw. in den vier Türen über weite Strecken zum Hauptsteuerungszentrum geführt werden. Jetzt können sie einfach direkt zu den Steuerungsmomenten an den beiden Seiten der Karosserie geführt werden.

Dieser Ansatz der nahen Steuerung hat die Anzahl der Kabelbäume erheblich reduziert.

Gleichzeitig hat Tesla durch technologische Innovationen die über 200 verschiedenen Steckverbindungen auf nur sechs Standardanschlüsse reduziert.

Teslas Steckverbindungsanschlüsse

Diese Anschlüsse können über 90 % der Stromversorgungs- und Signalübertragungsanforderungen erfüllen, was die Produktionsausfallquote und die Kosten erheblich reduziert und die Produktivität erhöht.

Bei Fahrzeugen mit herkömmlicher verteilter Architektur können die Kabelbäume bis zu 5.000 Meter lang sein. Bei gängigen Pkw-Modellen beträgt die Länge der Kabelbäume etwa 3.000 Meter.

Nach der Einführung der Domänensteuerarchitektur hat Tesla die Länge der Kabelbäume im Model 3 auf 1,5 Kilometer reduziert.

Als das Cybertruck 2022 vorgestellt wurde, war die Gesamtlänge der Kabelbäume um 77 % reduziert und betrug weniger als 1 Kilometer.

Tesla hat keine Absicht, hier stehen zu bleiben. In Zukunft will das Unternehmen die Länge der Kabelbäume auf 100 Meter reduzieren.

Die Branche der Kabelbäume und Elektronensteckverbindungen gehört immer noch zu den Bereichen der Automobilindustrie, in denen der Automatisierungsgrad und das Maß an Standardisierung am niedrigsten sind.

Wenn die Länge der Kabelbäume auf 100 Meter reduziert werden kann, werden die Hindernisse für die automatisierte Produktion von Autos beseitigt.

Von 5 Kilometern auf 100 Meter - dies ist nicht nur eine Revolution der Kabelbäume, sondern auch eine Effizienzrevolution.

03 Die Vereinheitlichung der Branchenstandards

Neben Tesla befassen sich auch andere Automobilhersteller mit der Verbesserung der Kabelbäume.

Im Jahr 2023 hat Leapmotor die zentrale integrierte Elektronik- und Elektrikarchitektur "Clover" (LEAP3.0) vorgestellt.

Die "Clover"-Architektur von Leapmotor integriert die vielen "Gehirne" des Autos, die an verschiedenen Stellen verteilt sind, zu einem einzigen "Gehirn". Durch einen SOC (System-on-a-Chip) und einen MCU-Chip (Mikrocontrollerchip) wird eine zentrale Superrechnung ermöglicht. Die vier Domänen Cockpit, Fahrerassistenz, Antrieb und Karosserie werden systematisch integriert, und 15 Module werden auf einer Superrechnungsplattform implementiert.

Leapmotors "Clover"-Architektur

Durch die extreme Integration hat die "Clover"-Architektur von Leapmotor die Gesamtlänge der Kabelbäume auf weniger als 1,5 Kilometer reduziert. Das Gewicht beträgt nur 23 Kilogramm, was im Vergleich zur Domänensteuerung 15 Kilogramm weniger ist.

Ideal Auto hat ein Patent für eine Fahrzeugkommunikationseinrichtung angemeldet. Durch die Integration des Trägerfrequenzmoduls und des Steuerungsmoduls und die Wiederverwendung der Mikrosteuereinheit des Steuerungsmoduls wird die Anzahl der Kommunikationskabel zwischen den Steuerungsmodulen reduziert, was die Komplexität der Verkabelung des gesamten Fahrzeugs verringert.

BYD hat die Anzahl der Steckverbindungen und Hochspannungskabel durch die Optimierung der Hochspannungssystemarchitektur reduziert.

Daraus lässt sich schließen, dass es in der Branche keine Mangel an Methoden zur Verbesserung der Kabelbäume gibt, sondern an einheitlichen Standards.

Wenn jeder Automobilhersteller seine eigene Lösung für die Kabelbäume entwickelt, ist dies zwar eine Form der Innovation, aber es würde zu einer Verwirrung bei den Standards und Produkten der Kabelbäume auf dem gesamten Markt führen, was nicht förderlich für die Massenproduktion und die kooperative Innovation ist.

Deshalb hat Tao Lin, Vizepräsidentin von Tesla, in einem Beitrag auf Weibo geschrieben, dass Tesla das Design der Fahrzeugelektronikkabelanschlüsse auf seiner offiziellen Website veröffentlicht hat und mehr Gerätehersteller und Automobilhersteller eingeladen hat, gemeinsam an der Vereinheitlichung der Standards für Fahrzeugelektronensteckverbindungen zu arbeiten, um die Kostensenkung und Effizienzsteigerung in der gesamten Kabelbaumbranche voranzutreiben.

Tao Lins Beitrag auf Weibo

Das Gleiche gilt für das Batteriewechselverfahren.

Im Bereich des Batteriewechsels gibt es bisher noch keine einheitlichen Branchenstandards.

Verschiedene Automobilhersteller und Batteriewechselbetreiber verwenden verschiedene Technologielösungen und Standards. Die Größen und Strukturen der Batterien sind sehr unterschiedlich, was es schwierig macht, Batteriewechselstationen für verschiedene Fahrzeugmodelle anzupassen, die Betriebskosten erhöht und die Betriebseffizienz verringert.

Als Automobilhersteller mit der größten Anzahl von Lade- und Batteriewechselinfrastrukturen hat NIO nicht nur viel Energie in die Schaffung eines ganzheitlichen Energiedienstsystems mit Lade-, Batteriewechsel- und Upgradefunktionen investiert und mehr als 2.80