一种自动驾驶车辆的线束拓扑结构及车的制作方法

1.本实用新型涉及车辆自动驾驶领域，更具体地，涉及一种自动驾驶车辆的线束拓扑结构及车。


背景技术：

2.自动驾驶系统主要包括传感器组件和控制单元、运算单元、通信单元和定位单元，现有的传感器组件一般由雷达和图像传感器组成，常见的雷达有激光雷达、毫米波雷达、固态雷达等。当前，自动驾驶的车辆中很大一部分是通过在现有量产车辆上进行加装自动驾驶系统而成。而在车辆上加装自动驾驶系统，较为耗时的是如何处理车辆原有线束和新增线束的兼容问题。新线束的加入往往伴随着原有线束的拓扑结构被打破，不同车型的结构的布线种类繁多，往往导致线束拓扑结构需要重新设计。传统的车线束被分割为主线束和底盘线束两部分，在加装自动驾驶系统时，通常会将自动驾驶线束与原有的主线束结合，这样的设计会对原有的主线束的固定和布线造成影响，而且由于自动驾驶线束的布线所需位置不同，导致主线束的布线复杂化。
3.特别是在自动驾驶技术的不断发展过程中，传感器的迭代升级速度非常快。例如雷达的升级换代，从32线到64线，从64线到128线，每次的更新后，新技术与上一代相比所需的线束都伴随着较大的变化。传感器的更新所带来的技术优势直指自动驾驶最核心的安全性，因而这种更新对自动驾驶系统而言具有难以拒绝的升级需求。但传感器的更新并非单一设备的更替，还往往伴随着配套线束需求的同步变化，最常见的变化是接插件、回路和长度的改变。现有常用自动驾驶系统若沿用自动驾驶线束合并至主线束后再在部分位置进行分割的方式，在面对技术的不断革新，电器硬件系统设备的不断升级维护中，表现出了较低的适配性和兼容性。一旦需要维护或升级，都会导致主线束和自动驾驶线束需要重新设计，因而在自动驾驶系统的更新迭代过程中产生了对线束设计耗时和安装上的材料浪费。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种自动驾驶车辆的线束拓扑结构及车，用于解决现有技术在既有车辆上加装自动驾驶系统时，布线复杂且不方便维护和升级的问题。
5.本实用新型采取的技术方案是，一种自动驾驶车辆的线束拓扑结构，包括主线束、底盘线束以及自动驾驶线束，所述自动驾驶线束跨车辆上部，分别延伸至车辆的前侧和后侧，并与车辆上的传感器组件、自动驾驶控制组件和底盘线束电相连。
6.主线束用于既有车辆中非动力部分设备的供电和数据传输；底盘线束用于车辆动力、驾驶操控的供电和信号传输；自动驾驶线束用于自动驾驶系统中各传感器组件与自动驾驶控制器的供电和信号传输，自动驾驶控制器与车辆原有驾驶系统的信号传输，车辆供电对自动驾驶系统的供电等；电相连包括电源线缆的供电相连和数据线缆的信号相连。
7.区别于传统将自动驾驶线束设置在主线束内，通过分割且独立设置的形式使得自
动驾驶线束在布线的过程中对原有布线的影响降低，无需破坏原有线束的位置和固定结构，并充分利用车架的空余位置。在满足自动驾驶系统所需的前后传感器组件接线需要的同时，在原有线束较为密集布置的车架前侧主动避让原有线束的布线位置，形成合理走线。使得自动驾驶系统无论是更换还是升级，都能避免自动驾驶线束替换或增减的过程中对原有线束的影响，方便维护，降低自动驾驶系统的加装难度，也降低了整体线束重新设计的成本和材料成本，以极少的变化应对技术的升级迭代。
8.所述自动驾驶线束包括传感器线束和线控驱动线束，所述传感器线束设置在车架顶部且两端分别延伸至车架的前侧和后侧；所述线控驱动线束设置在车架前侧，所述传感器线束和所述线控驱动线束电相连；所述线控驱动线束与所述底盘线束电相连。
9.传感器线束主要用于自动驾驶雷达和摄像头的供电及数据传输；线控驱动线束主要用于自动驾驶雷达和摄像头的取电及数据中转，通信定位设备的供电及数据传输，以及底盘线控ecu的控制电路连接等。
10.基于自动驾驶雷达和摄像头的前后分布，传感器线束的主体设置在车架的顶部，以方便跨越车架前侧和后侧的连接需要。车架前侧的线控驱动线束充分地满足了自动驾驶系统中各主要控制核心组件和底盘线束的连接及通信；将自动驾驶线束再次分割为传感器线束和线控驱动线束的好处在于相对于线控驱动线束的稳定，传感器线束受制于传感器组件的更换迭代速度快，在维护和升级的过程中更替和变化更加频繁；而作为自动驾驶系统的核心控制通信线路，相对稳定性和更换的可能性要少的多，这使得传感器组件的更新迭代对自动驾驶线束的影响进一步被剥离和降低，从而进一步提升了线束拓扑结构的适应性。
11.所述传感器线束沿所述另一侧的边缘分布且设有至少一个朝车顶中部内凹形成避让段；所述传感器线束的后端沿所述边缘延伸至车架的后立柱形成后连接段；所述传感器线束的前端沿所述边缘经靠近所述边缘的前立柱，跨两前立柱的下方，至另一前立柱形成前连接段；所述前连接段和所述后连接段上设有传感器接口。
12.避让段用于正对车门处的传感器线束段的设置；后连接段用于连接设置在车架后侧的后置传感器组件，前连接段用于连接设置在车架前侧的前置传感器组件；传感器接口用于与传感器组件相连。
13.避让段的设置充分考虑的车门所在位置会在车顶额外安装固定或检测的结构，通过设置避让段，充分考虑了传感器线束在实际使用过程中的布线需要。而通过内凹的方式能满足多处和不同位置上的简单布置，降低拓扑结构设计的难度。沿边缘设置的好处在于减少安装时的遮挡和安装高度，而且方便对齐。在两前立柱的下方跨越，一方面有助于降低布线的高度，方便布线，另一方面能靠近驾驶位，方便与设置在驾驶位附近的控制中心相连；而经两前立柱，是为了方便与两前立柱上的传感器组件相连。
14.所述线控驱动线束的一端设置在车顶的前侧且沿车顶前侧边缘经一前立柱，跨两前立柱的下方延伸至另一前立柱上。
15.线控驱动线束的分布充分适应现有车辆控制的线路的主要分布，在避让主线束的基础上，围绕车架前侧的驾驶位而设，使得主线束能充分与前侧驾驶位周边的控制单元分布位置匹配，为自动驾驶系统和原有系统的快速结合提供连接上的便利。
16.所述自动驾驶线束包括传感器线束和线控驱动线束，所述传感器线束和所述线控
驱动线束通过第一线束插接组件电相连。
17.第一线束插接组件用于传感器线束和线控驱动线束的供电相连和数据相连；第一线束插接组件使传感器线束和线控驱动线束在实现连接的同时，又满足了快速分割和装配更换的需求。配套设备，如传感器的更新通常伴随着局部传感器线束的更新，通过匹配一样的第一线束插接组件使得更换后的传感器线束能快速接入原有的线控驱动线束，为设备的更新和维护提供便捷，减少自动驾驶系统更新换代对自动驾驶线束整体布线造成的影响。
18.所述第一线束插接组件至少设有两个且分别设置在两前立柱上。
19.设置至少两个第一线束插接组件使得分布于两前立柱上的传感器组件、传感器线束和线控驱动线束三者之间连接点靠近，方便线束与线束之间、线束与组件之间的接线和拆分。传感器组件的更新替换是现有自动驾驶系统升级过程中更换较为频繁的一环，连接点的靠近使得既有传感器组件能快速地完成剥离，并进行配套传感器线束之间的替换，减少接线所需的时间。
20.所述底盘线束包括数据分线束和供电分线束，所述自动驾驶线束通过第二线束插接组件与所述数据分线束电相连；所述线控驱动线束通过第三线束插接组件与所述供电分线束电相连。
21.数据分线束主要用于can网络数据和车身按钮信号的交互。通过第二线束插接组件和第三线束插接组件能快速实现底盘线束与自动驾驶线束之间的连接，为接线提供方便。
22.进一步，提供一种车，包括：车架，以及与车架相连的至少两个前置传感器组件、至少一个后置传感器组件、以及至少包括运算控制组件和通信定位组件的自动驾驶控制组件，所述通信定位组件设置在车架顶部的前侧；所述前置传感器组件分别设置在两前立柱上；所述后置传感器组件设置在后立柱上，所述运算控制组件设置在两前立柱之间且位于两前立柱下方靠近车架朝内的一侧，所述车架上设有所述的一种自动驾驶车辆的线束拓扑结构，所述自动驾驶线束分别与所述前置传感器组件、所述后置传感器组件、所述运算控制组件和所述通信定位组件电相连。
23.后置传感器组件和前侧传感器组件用于检测车辆驾驶和停靠环境；通信定位组件用于车辆联网建立外部通信和定位；运算控制组件用于自动驾驶系统的自身控制、数据处理和对原有驾驶系统的控制通信等。
24.采用所述线束拓扑结构能快速地在既有车辆上实现自动驾驶系统的加装，并能方便后续升级。利用线束拓扑结构合理分割产生的适应性，减少每次设备更换后线束要重新布线甚至影响原有线束的问题，降低车自动驾驶系统的加装难度。
25.所述自动驾驶线束包括传感器线束和线控驱动线束，所述传感器线束分别与所述前置传感器组件、所述后置传感器组件和所述线控驱动线束电相连；所述线控驱动线束分别与所述底盘线束、所述运算控制组件和所述通信定位组件电相连。
26.通过将跨度大，更新较为频繁的传感器线束，将作为自动驾驶系统与原有驾驶系统的核心控制通信线路的线控驱动线束相互独立，使得在后续系统升级或传感器更换的过程的影响范围缩小，无需线束拓扑结构的重新设计，也方便了过程的线束的更换和设备与线束之间的连接。
27.所述前立柱上设有钣金孔，所述钣金孔内设有线束插接组件；所述传感器线束和
所述线控驱动线束通过线束插接组件电相连。
28.钣金孔用于固定线束插接组件。钣金孔有助于为线束插接组件提供良好的固定位置，避免在车行驶的过程中产生的震动导致线束插接组件的公件和母件分离造成接触不良，提高线束连接的稳定性。
29.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过分割且独立设置的形式使得自动驾驶线束在布线的过程中对原有布线的影响降低，无需破坏原有线束的位置和固定结构，并充分利用车架的空余位置。在满足了自动驾驶系统所需的前后传感器组件接线需要的同时，在原有线束较为密集布置的车架前侧主动避让原有线束的布线位置形成合理走线。使得自动驾驶系统无论是更换还是升级，都能避免自动驾驶线束替换或增减的过程中对原有线束的影响，方便维护，降低难度，也降低了整体线束重新设计的成本和材料成本，以极少的变化应对技术的升级迭代。进一步采用线束插接组件应用于更新换位常用的连接位置，降低了线束接驳的难度，提升了安装效率。
附图说明
30.图1为本实用新型中线束拓扑结构的设在车架上的立体示意图。
31.图2为本实用新型中线束拓扑结构的设在车架上的正面示意图。
32.附图标记说明：车架100，前立柱110，后立柱120，主线束210，底盘线束220，传感器线束230，避让段231，线控驱动线束240，第一线束插接组件250，前置传感器组件310，后置传感器组件320，顶部传感器组件330，通信定位组件400，运算控制组件500。
具体实施方式
33.本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
34.实施例1
35.本实施例是一种自动驾驶车辆的线束拓扑结构，设置在车架100上，包括：主线束210、底盘线束220和自动驾驶线束，自动驾驶线束跨车辆上部，分别延伸至车辆的前侧和后侧，并与车辆上的传感器组件、自动驾驶控制组件和底盘线束220电相连。主线束210设置在车架100顶部的一侧且沿一前立柱110延伸至车架100前侧，底盘线束220设置在两前立柱110的下方，还包括独立设置的自动驾驶线束，自动驾驶线束设置在车架100顶部的另一侧且与主线束210之间留有间隔；自动驾驶线束一端延伸至车架100后侧，另一端延伸至车架100前侧且经一前立柱110后延伸至另一前立柱110上；自动驾驶线束与底盘线束220电相连。自动驾驶线束包括传感器线束230和线控驱动线束240，传感器线束230设置在车架100顶部且两端分别延伸至车架100的前侧和后侧；线控驱动线束240设置在车架100前侧，传感器线束230和线控驱动线束240电相连；线控驱动线束240与底盘线束220电相连。
36.传感器线束230沿另一侧的边缘分布且设有至少一个朝车顶中部内凹形成避让段231；传感器线束230的后端沿边缘延伸至车架100的后立柱120形成后连接段；传感器线束230的前端沿边缘经靠近边缘的前立柱110，跨两前立柱110的下方，至另一前立柱110形成前连接段；前连接段和后连接段上设有传感器接口。线控驱动线束240的一端设置在车顶的
前侧且沿车顶前侧边缘经一前立柱110，跨两前立柱110的下方延伸至另一前立柱110上。自动驾驶线束包括传感器线束230和线控驱动线束240，传感器线束230和线控驱动线束240通过第一线束插接组件250电相连。第一线束插接组件250至少设有两个且分别设置在两前立柱110上。底盘线束220包括数据分线束和供电分线束，自动驾驶线束通过第二线束插接组件与数据分线束电相连；线控驱动线束240通过第三线束插接组件与供电分线束电相连。
37.实施例2
38.如图1和图2所示，本实施例是一种客车，包括：方形的车架100，以及与车架100相连的至少两个前置传感器组件310、至少一个后置传感器组件320、以及至少包括运算控制组件500和通信定位组件400的自动驾驶控制组件，通信定位组件400设置在车架100顶部的前侧；前置传感器组件310分别设置在两前立柱110上；后置传感器组件320设置在后立柱120上，运算控制组件500设置在两前立柱110之间且位于两前立柱110下方靠近车架100朝内的一侧，车架100上设有一种自动驾驶车辆的线束拓扑结构，自动驾驶线束分别与前置传感器组件310、后置传感器组件320、顶部传感器组件、运算控制组件500和通信定位组件400电相连。后置传感器组件320和前侧传感器组件用于检测车辆驾驶和停靠环境；通信定位组件400用于车辆联网建立外部通信和定位；运算控制组件500用于自动驾驶系统的自身控制、数据处理和对原有驾驶系统的控制通信等。
39.前置传感器组件310和后置传感器组件320包括若干雷达，如激光雷达、qt雷达、倒车雷达等，以及若干相机组成，顶部传感器组件能只包括一种或多种雷达的组合。运算控制组件500主要是自动驾驶系统的运算单元，运算单元与原有控制系统中的线控底盘控制器ecu位于同一区域。而两前立柱110下方靠近车架100朝内的一侧正是车辆前平台。通信定位组件400主要包括网络路由、交换机和北斗定位设备。线束拓扑结构包括：主线束210和底盘线束220，主线束210设置在车架100顶部的一侧且沿一前立柱110延伸至车架100前侧，底盘线束220设置在两前立柱110的下方，还包括独立设置的自动驾驶线束，自动驾驶线束设置在车架100顶部的另一侧且与主线束210之间留有间隔；自动驾驶线束一端延伸至车架100后侧，另一端延伸至车架100前侧且经一前立柱110后延伸至另一前立柱110上；自动驾驶线束与底盘线束220电相连。
40.主线束210用于既有车辆中非动力部分设备的供电和数据传输；底盘线束220用于车辆动力、驾驶操控的供电和信号传输；自动驾驶线束用于自动驾驶系统中各传感器组件与自动驾驶控制器的供电和信号传输，自动驾驶控制器与车辆原有驾驶系统的信号传输，车辆供电对自动驾驶系统的供电等；电相连包括电源线缆的供电相连和数据线缆的信号相连。主线束210一般用于车内的空调、空气循环、自动座椅、车窗、自动门锁、驾驶位的触控设备、车内灯光等；底盘线束220一般用于供油调速、制动启停、方向调节等；无论是主线束210还是底盘线束220都不是单一的线缆，而是多条线缆的集合。
41.主线束210一般设置在靠近驾驶位的一侧，国内汽车常由于驾驶位在左侧，因此主线束210通常设置在车顶左侧且延伸到驾驶位中，方便驾驶员进行统一的控制。车架100的前侧是车头，车架100在车头处具有两前立柱110，具体包括前左立柱和前右立柱，车架100在前左立柱和前右立柱之间留有挡风玻璃的安装口，车架100顶部的前侧边缘形成安装口的上延。车架100安装在底盘上，底盘线束220设置在底盘上且延伸至驾驶位且集中设置在驾驶位的下方，在方形的车架100上一般布置在前立柱110下。自动驾驶线束包括传感器线
束230和线控驱动线束240，传感器线束230设置在车架100顶部且两端分别延伸至车架100的前侧和后侧；线控驱动线束240设置在车架100前侧，传感器线束230和线控驱动线束240电相连；线控驱动线束240与底盘线束220电相连。
42.传感器线束230主要用于自动驾驶雷达和摄像头的供电及数据传输；线控驱动线束240主要用于自动驾驶雷达和摄像头的取电及数据中转，通信定位设备的供电及数据传输，以及底盘线控ecu的控制电路连接等。传感器线束230至少包括多个雷达和摄像头的数据传输线缆和供电线缆；线控驱动线束240除多个雷达和摄像头的数据传输线缆和供电线缆外，还包括自动驾驶系统中多个控制器的供电线缆和数据传输线缆。传感器线束230沿另一侧的边缘分布且设有至少一个朝车顶中部内凹形成避让段231；传感器线束230的后端沿边缘延伸至车架100的后立柱120形成后连接段；传感器线束230的前端沿边缘经靠近边缘的前立柱110，跨两前立柱110的下方，至另一前立柱110形成前连接段；前连接段和后连接段上设有传感器接口。
43.避让段231用于正对车门处的传感器线束230段的设置；后连接段用于连接设置在车架100后侧的后置传感器组件320，前连接段用于连接设置在车架100前侧的前置传感器组件310；传感器接口用于与传感器组件相连。传感器线束230沿车顶右侧的边缘设置，后端沿着车顶右侧的边缘延伸至后右立柱上，通过设置传感器接口方便与传感器组件相连；并从车顶右侧的边缘的后侧一直延伸至前侧，在延伸的过程中，在跨越车门的所需位置上通过传感器线束230的局部内凹形成避让段231，留出足够位置避免安装车门时传感器线束230造成阻碍，也避免设置车门后，车门的部件对传感器线束230局部造成遮挡。当车顶100设有顶部传感器组件时330，传感器线束从避让段延靠近顶部传感器组件的一侧延伸至顶部传感器组件且与其电相连。
44.当传感器线束230延伸至车顶右侧的边缘的前侧后，进一步沿着前右立柱布线，具体能是沿前右立柱的朝外的一面布线，当传感器线束230到达前右立柱下端时，沿安装口的下边缘延伸至前左立柱的表面且在两前立柱110的上部分别形成传感器接口。传感器接口包括雷达接口，具体地，雷达可以是激光雷达；在传感器组件中，包括雷达和图像传感器，但在本实施例中，作为图像传感器的相机的数据传输无需通过接口分割，直接使用常规的同轴导线及常规的插件连接相机和自动驾驶控制器，并集成在传感器线束230中。
45.线控驱动线束240的一端设置在车顶的前侧且沿车顶前侧边缘经一前立柱110，跨两前立柱110的下方延伸至另一前立柱110上。线控驱动线束240一端延伸至车顶的前侧的中部，在该位置上通常配套有自动驾驶系统中的通信、卫星定位等单元，然后避开主线束210所在的前左立柱，顺着安装口的边缘向右延伸至前右立柱，从上往下沿着前右立柱分布，接着经过安装口的下沿，跨越至前左立柱。自动驾驶线束包括传感器线束230和线控驱动线束240，传感器线束230和线控驱动线束240通过第一线束插接组件250电相连。第一线束插接组件250用于传感器线束230和线控驱动线束240的供电相连和数据相连，这一线束插接组件能有效满足传感器线束230与线控驱动线束240之间的供电和以太网数据的传输，也能用在qt雷达的连接上。
46.第一线束插接组件250包括第一公件和第一母件，第一公件设置在传感器线束230上且第一母件设置在线控驱动线束240上或第一公件设置在线控驱动线束240上且第一母件设置在传感器线束230上。第一线束插接组件250至少设有两个且分别设置在两前立柱
110上。第一线束插接组件250为两个，分别设置在两前立柱110的表面的中部。底盘线束220包括数据分线束和供电分线束，自动驾驶线束通过第二线束插接组件与数据分线束电相连；线控驱动线束240通过第三线束插接组件与供电分线束电相连。数据分线束主要用于can网络数据和车身按钮信号的交互。具体地，车身按钮信号主要包括：急停、缓停、求救、点火等信号，第二线束插接组件通过自动驾驶线束中的线控驱动线束240通过第二线束插接组件与数据分线束相连，以进行自动驾驶系统与原有驾驶系统之间can网络数据和车身按钮信号的传输。
47.线控驱动线束240进一步通过第三线束插接组件与供电线束相连，以满足底盘线束220对驾驶系统的供电需要。第二线束插接组件包括第二公件和第二母件；第三线束插接组件包括第三公件和第三母件。自动驾驶线束包括传感器线束230和线控驱动线束240，传感器线束230分别与前置传感器组件310、后置传感器组件320和线控驱动线束240电相连；线控驱动线束240分别与底盘线束220、运算控制组件500和通信定位组件400电相连。
48.传感器线束230一端与后置传感器电相连，前端沿着车架100顶部右侧的边缘延伸至车架100前侧；从上往下经前右立柱，与位于前右立柱上的前置传感器组件310电相连；跨两前立柱110的下方，经车辆前平台与运算单元电相连；从下往上经前左立柱，传感器线束230的另一端与位于前左立柱上的前置传感器组件310电相连。线控驱动线束240一端与通信定位组件400电相连，经车架100顶部前侧边缘的右侧，从上往下经前右立柱且在前右立柱的中部与传感器线束230形成第一电连接点后，与传感器线束230的布线重叠延伸至前左立柱，在车辆前平台与运算单元电相连，线控驱动线束240的另一端从下往上延伸至前左立柱中部，与传感器线束230形成第二电连接点。
49.前立柱110上设有钣金孔，钣金孔内设有线束插接组件；传感器线束230和线控驱动线束240通过线束插接组件电相连。钣金孔用于固定线束插接组件线束插接组件包括第一线束插接组件250、第二线束插接组件和第三线束插接组件，钣金孔为腰孔，线束插接组件通过卡钉固定在钣金孔上。
50.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。在实施列中不限定具体的车型和与车型相对应的车架形状，凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。