商用車電氣模塊的VAVE方法與實(shí)例

【摘" 要】日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)與成本增加，驅(qū)使著產(chǎn)品向高品質(zhì)、低成本的方向發(fā)展，而VAVE方法是其重要環(huán)節(jié)。文章從商用車電氣模塊角度出發(fā)，通過(guò)具體的實(shí)例分析，來(lái)闡述相關(guān)的VAVE方法，為設(shè)計(jì)者及企業(yè)提供相關(guān)VAVE思路。

【關(guān)鍵詞】電氣模塊；VAVE；降低成本

中圖分類號(hào)：U463.6" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1003-8639（ 2024 ）04-0051-03

VAVE Method and Example of Commercial Vehicle Eeletrical Module

CHEN Bing

（Anhui Jianghuai Automobile Co.，Ltd.，Hefei 230601，China）

【Abstract】The increasingly fierce market competition and increased costs are driving the development of products towards high quality and low cost，and the VAVE method is an important link.From the point of view of electric module of heavy commercial vehicle，this paper expounds the relevant VAVE method through the analysis of concrete examples，which provides the VAVE ideas for designers and enterprises.

【Key words】electrical module；VAVE；reduce cost

在日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和人工成本不斷上漲的挑戰(zhàn)下，為了持續(xù)保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品需要在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)前期注重和追求物美（高品質(zhì)）和價(jià)廉（低成本）[1]。商用車作為生產(chǎn)工具，受疫情影響，近幾年飽受低迷市場(chǎng)的困擾，為提高銷量及占有率，各大主機(jī)廠紛紛開(kāi)展VAVE分析，推出性價(jià)比極高的產(chǎn)品，來(lái)應(yīng)對(duì)當(dāng)前的市場(chǎng)形式。本文從電氣模塊角度觸發(fā)，闡述相關(guān)的VAVE方法。

1" VAVE基本概念

VAVE是Value Analysis/Value Engineering的縮寫(xiě)，也就是價(jià)值分析與價(jià)值工程。價(jià)值分析與價(jià)值工程是一種系統(tǒng)化的應(yīng)用技術(shù)，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品或服務(wù)的功能分析，建立功能的貨幣價(jià)值模型，以最低的總費(fèi)用可靠地實(shí)現(xiàn)必要的功能[2]，基本公式是：價(jià)值=功能/成本。提高價(jià)值的方式途徑有5種，見(jiàn)表1[3]，其中方式3最為常見(jiàn)，方法也最多。

2" VAVE關(guān)注點(diǎn)

商用車電氣模塊推行VAVE前，設(shè)計(jì)者必須深刻認(rèn)識(shí)其設(shè)計(jì)的電氣系統(tǒng)組成（輸入傳感器、控制ECU、執(zhí)行器）、該系統(tǒng)所必備的具體功能、整車EE架構(gòu)、相關(guān)電氣原理，還要了解車型平臺(tái)規(guī)劃。產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，考慮平臺(tái)化、模塊化和通用化，從而從設(shè)計(jì)源頭開(kāi)展VAVE相關(guān)活動(dòng)（市場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景調(diào)研、VAVE分析及具體方案）。VAVE活動(dòng)中涉及的關(guān)注點(diǎn)見(jiàn)表2。

3" VAVE方法與實(shí)例

3.1" 面向用戶，解決痛點(diǎn)性問(wèn)題

痛點(diǎn)性問(wèn)題是用戶長(zhǎng)期困擾的事件，其愿意支付一定的費(fèi)用，甚至是高昂的費(fèi)用，這是表1中的第4種方式，即成本有提升，功能大幅提升。

實(shí)例：某高速物流車型在設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)走訪用戶市場(chǎng)，了解用戶的行車情況，由于其長(zhǎng)期行駛在外，有時(shí)吃飯存在問(wèn)題，又有節(jié)省開(kāi)支緣由，故用戶對(duì)大功率的逆變器有強(qiáng)烈需求，并吐槽現(xiàn)有的300W逆變器功率小，無(wú)法滿足電飯鍋、電磁爐等大功率用電器，由此設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了1000W逆變器。

3.2" 面向用戶，分析電氣功能的應(yīng)用場(chǎng)景，去除過(guò)剩功能

產(chǎn)品最終是面向用戶的，設(shè)計(jì)某個(gè)電氣功能，還需對(duì)該電氣功能進(jìn)行應(yīng)用場(chǎng)景調(diào)研，了解用戶使用車輛時(shí)的常規(guī)操作，對(duì)不用或者少用的功能進(jìn)行整理，確認(rèn)是否有必要去除部分功能，這是表1中的第3種方式，即功能維持不變，成本下降。

實(shí)例：牽引物流版的重型商用車，用戶以車為家，常年在外奔波，車內(nèi)以2人為主，行車和輪番休息，故手機(jī)充電需求自然成為了設(shè)計(jì)要點(diǎn)。原先的設(shè)計(jì)理念是盡可能布置USB車載充電接口，以滿足用戶的手機(jī)充電需求，在該理念下，一輛車上出現(xiàn)盲目過(guò)多的USB布置設(shè)計(jì)，顯得多余且成本浪費(fèi)。經(jīng)頭腦風(fēng)暴，設(shè)計(jì)者引入分區(qū)概念，根據(jù)人員在車內(nèi)活動(dòng)空間，將駕駛室分為主駕、副駕、臥鋪3個(gè)區(qū)域，且各個(gè)區(qū)域能滿足用戶對(duì)手機(jī)充電的需求，一般各區(qū)域有一個(gè)即可。某車型原主駕區(qū)域1個(gè)USB，副駕2個(gè)USB，臥鋪4個(gè)USB，可精簡(jiǎn)為3個(gè)USB，USB接口約為30元/個(gè)，即可降低約120元/輛的成本。

3.3" 競(jìng)品對(duì)標(biāo)分析

產(chǎn)品設(shè)計(jì)有目標(biāo)市場(chǎng)、目標(biāo)群體，也有相對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，通過(guò)開(kāi)展競(jìng)品對(duì)標(biāo)分析及拆解對(duì)比，查找差異并分析，以此挖掘VAVE方法[4]。

實(shí)例：某企業(yè)需開(kāi)發(fā)某個(gè)車型的改款，以其原版車型為基礎(chǔ)，通過(guò)與競(jìng)品車型相對(duì)比，找差異點(diǎn)，對(duì)比發(fā)現(xiàn)競(jìng)品車型配置中取消頂柜燈、上臥鋪燈的配置，由于頂柜燈、上臥鋪燈使用頻率低，用戶認(rèn)可度不高，故在改款產(chǎn)品上取消上臥鋪燈和頂柜燈，其中燈約60元，開(kāi)關(guān)約為30元，合計(jì)可降約90元/輛的成本。

3.4" 功能簡(jiǎn)單集成，精簡(jiǎn)零部件

汽車儀表臺(tái)上的開(kāi)關(guān)按鍵與實(shí)際功能一一對(duì)應(yīng)，操作某一開(kāi)關(guān)，觸發(fā)相應(yīng)功能，而有些功能間本身存在互斥，故可以考慮功能互斥的開(kāi)關(guān)集成。

實(shí)例：商用車國(guó)VI平臺(tái)根據(jù)法規(guī)要求增加柴油顆粒捕集器DPF禁生功能和DPF再生功能，當(dāng)車輛有DPF需求時(shí)，可手動(dòng)開(kāi)啟DPF再生功能，實(shí)現(xiàn)顆粒物的清除。但有些特殊場(chǎng)景，比如加油站，車輛的DPF再生功能存在安全隱患，故需啟用DPF禁生功能，2個(gè)功能是互斥的，發(fā)動(dòng)機(jī)只能存在一種狀態(tài)，故可考慮將原先2個(gè)開(kāi)關(guān)集成為一個(gè)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)精簡(jiǎn)零部件，減少約10元/輛的成本，如圖1所示。

3.5" 基于EE架構(gòu)的集成設(shè)計(jì)

基于汽車EE架構(gòu)，分析尋找EE架構(gòu)中各子系統(tǒng)的組成及信號(hào)交互，識(shí)別重復(fù)的零部件或富余的功能，開(kāi)展集成式設(shè)計(jì)，以減少傳感器、控制器、執(zhí)行器種類和數(shù)量。

實(shí)例：某車型具備ESS-駕駛行為評(píng)價(jià)系統(tǒng)。ESS（Eco Assistamp;Advanced Service System，節(jié)能駕駛輔助系統(tǒng)與智能保養(yǎng)系統(tǒng)）控制器通過(guò)采集動(dòng)力CAN網(wǎng)段上的報(bào)文信息，分析駕駛員對(duì)加減速、油門(mén)和制動(dòng)踏板、換擋等控制操作，綜合計(jì)算及評(píng)估駕駛習(xí)慣，以此提醒用戶，改變其不良的操作習(xí)慣，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)油。該車的EE架構(gòu)為中央網(wǎng)關(guān)的分布式EE架構(gòu)，中央網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)報(bào)文交互功能，下掛動(dòng)力CAN、底盤(pán)CAN、信息CAN、車身CAN及診斷CAN，其中ESS為動(dòng)力CAN中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。由于中央網(wǎng)關(guān)與ESS采集報(bào)文相同，ESS僅多增加策略分析及相關(guān)硬件，故考慮將ESS功能與中央網(wǎng)關(guān)集成，成為集成式中央網(wǎng)關(guān)。該方案減少ESS控制器，降低約100元/輛的成本。

3.6" 電源分配優(yōu)化升級(jí)

汽車的電源分配從蓄電池而來(lái)，經(jīng)過(guò)底盤(pán)大電氣盒的一級(jí)分配，到室內(nèi)電氣盒的二級(jí)分配，最終到各個(gè)用電器，電氣盒相當(dāng)于中樞神經(jīng)，整車所有用電器的供電回路大多數(shù)都經(jīng)電氣盒供電[5]，合理電源優(yōu)化分配及電氣盒優(yōu)化設(shè)計(jì)都是VAVE活動(dòng)。

實(shí)例：某重型商用車原匹配的底盤(pán)電氣盒為尺寸較大的電器盒，由于其匹配的整車產(chǎn)品發(fā)動(dòng)機(jī)自身帶預(yù)熱及起動(dòng)控制，故顯得功能富余。經(jīng)了解供應(yīng)商具備一小型電器盒，故開(kāi)展對(duì)比分析。經(jīng)分析，兩者除了燃油加熱功能外，其它功能基本一致，故只需燃油加熱功能的電源分配重新優(yōu)化設(shè)計(jì)，即可實(shí)現(xiàn)小底盤(pán)電器盒的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)80元/輛的降成本，最終方案是將燃油加熱功能從一級(jí)分配的底盤(pán)電氣盒調(diào)整到二級(jí)分配的室內(nèi)電氣盒中。大小電器盒對(duì)比見(jiàn)表3。

3.7" 線束的模塊化設(shè)計(jì)

電氣模塊從成本分析，線束成本約占電氣模塊成本的50%，而且由于商用車的選裝配置多，比如一鍵啟動(dòng)、非一鍵啟動(dòng)、液力緩速器、ECAS、多態(tài)開(kāi)關(guān)、取力器等，導(dǎo)致某一個(gè)平臺(tái)下線束品種非常多，不利于線束供應(yīng)商的管理和生產(chǎn)，更不利于售后市場(chǎng)的備件。

實(shí)例：某車型的選裝配置較多，導(dǎo)致線束存在2N種類，由于存在諸多問(wèn)題，故開(kāi)展整合工作。從各個(gè)配置的線束組成做成本分析，將成本較低的配置做通用化配置處理（做預(yù)留），將成本較高配置單獨(dú)分開(kāi)，從而大幅減少線束種類。線束模塊化設(shè)計(jì)見(jiàn)表4。

3.8" 基于平臺(tái)性校核的管線路最短最優(yōu)設(shè)計(jì)

管線路縮短能減少材料的利用，而基于平臺(tái)型校核的管線路最短最優(yōu)設(shè)計(jì)以平臺(tái)出發(fā)，基于占比較大的車型總體布置開(kāi)展最短最優(yōu)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)VAVE。

實(shí)例：空調(diào)系統(tǒng)的管路設(shè)計(jì)含制冷管路和暖風(fēng)管路設(shè)計(jì)，其與發(fā)動(dòng)機(jī)上壓縮機(jī)和暖風(fēng)水口的空間布置強(qiáng)相關(guān)，故需對(duì)其平臺(tái)內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)型譜校核，分析主流的壓縮機(jī)和暖風(fēng)水口的布置型式，以實(shí)現(xiàn)管路最短最優(yōu)化設(shè)計(jì)。某重型商用車匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)種類多，有康明斯系列、玉柴系列、濰柴系列、錫柴系列、云內(nèi)系列。經(jīng)表5的發(fā)動(dòng)機(jī)校核，近90%的壓縮機(jī)布置在左側(cè)，暖風(fēng)水口與增壓器布置在右側(cè)，即主流發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)思路為左側(cè)低溫區(qū)，右側(cè)高溫區(qū)，故最短最優(yōu)設(shè)計(jì)為制冷管路左側(cè)走向，暖風(fēng)管路右側(cè)走向。

4" 結(jié)論

以上介紹了一些電氣模塊VAVE設(shè)計(jì)方法，除此之外還有進(jìn)口改國(guó)產(chǎn)、新材料、新結(jié)構(gòu)等方法，設(shè)計(jì)者及主機(jī)廠應(yīng)形成滿足本企業(yè)的VAVE設(shè)計(jì)方法，并通過(guò)車型開(kāi)發(fā)不斷更新完善，從而實(shí)現(xiàn)車輛價(jià)值提升。在滿足市場(chǎng)需求下，削減整車成本，提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，從而提升產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 岡野浩，小林英辛. 豐田產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與成本設(shè)計(jì)[M]. 上海：上海交通大學(xué)出版社，2019.

[2] 華中. 汽車零部件技術(shù)降成本的意義及方法[J]. 汽車科技，2011（2）：76-79.

[3] 周晶，曾愛(ài)彬，趙志遠(yuǎn). VAVE降成本在汽車企業(yè)中的運(yùn)用[J]. 汽車實(shí)用技術(shù)，2017（11）：114-117.

[4] 賀巍，何壽芳，田忠達(dá). 淺談價(jià)值工程及價(jià)值分析在汽車行業(yè)中的運(yùn)用方法[J]. 汽車實(shí)用技術(shù)，2021（17）：189-194.

[5] 高仕寧，王君君. 整車電氣原理降成本優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 汽車電器，2019（2）：13-17.

（編輯" 楊凱麟）