Metoda návrhu automobilového svazku obvodů

Konstrukce automobilových kabelových svazků musí komplexně zohledňovat bezpečnost, spolehlivost, elektromagnetická kompatibilita a snadná údržba. Níže jsou uvedeny základní metody a principy návrhu:
1. Principy a specifikace návrhu
Bezpečnost především
Vysokonapěťové svazky (jako jsou nová energetická vozidla) potřeba přijmout dvoukolejný design, aby se zabránilo tělesu jako uzemňovacímu bodu, a přísně dodržujte požadavky na odolnost proti vysokému napětí a úroveň ochrany.
Postroje se musí vyhýbat kolizní deformační oblasti (jako jsou antikolizní nosníky a vnitřní dveře) aby se zabránilo poškození izolace a úniku.
Vodiče je třeba úhledně svázat, pevné a upnuté, a chráněny při průchodu otvory, a zdvih při nouzovém brzdění by měl být vyhrazen.

Modulární a segmentový design
Rozdělte moduly postroje (jako je svazek motoru, svazek nástrojů, dveřní postroj, atd.) podle funkčních oblastí ke snížení délky hlavního postroje, snížit náklady a usnadnit demontáž a montáž.
Segmentované konektory by měly být umístěny na skrytém a snadno udržovatelném místě, aby se zabránilo riziku nárazů.

Elektromagnetická kompatibilita (EMC)‌
Vysokonapěťové svazky by měly být co nejvíce vedeny pod podvozkem, aby se snížilo elektromagnetické rušení. Pro citlivá signální vedení (jako je sběrnice CAN), Pro zvýšení odolnosti proti rušení se používá kroucená dvoulinka nebo stíněný drát.

Podrobné vysvětlení rozpoznávání a analýzy automobilového schématu zapojení

2. Způsob uspořádání
Požadavky na upevnění a rozestupy
Vzdálenost mezi sousedními upevňovacími body vysokonapěťových svazků je určena podle plochy průřezu:
Když je plocha průřezu větší než 16 mm², rozteč je ≤300 mm;
Když je plocha průřezu ≤16 mm², rozteč je ≤200 mm‌.
Mezera mezi postrojem a pevnými částmi je ≥10 mm, vyhýbání se kontaktu s ostrými hranami, vysoké teploty, a pohyblivé části. V případě potřeby, pro ochranu přidejte tepelný štít nebo vlnitou trubici.

‌Optimalizace elektroinstalační cesty‌
Vysokonapěťové svazky by se měly vyhýbat křížení nebo navíjení, a kladné a záporné vodiče by měly být vedeny stejnou cestou. Související postroje (jako jsou třífázové vodiče motoru) by měly být uspořádány symetricky.
Když jsou propojeny postroje kokpitu a přední kabiny, musí procházet otvory v plechu karoserie a utěsnit, aby se zabránilo úniku vody a prachu‌.

Specifikace trojrozměrného rozvržení
Kombinací plechové konstrukce karoserie naplánujte směr kabelového svazku, abyste zajistili pohodlí při montáži a údržbě. Konektor je uspořádán ve snadno ovladatelné poloze, aby se předešlo potížím při zapojování a odpojování jednou rukou‌8.

Iii. ‌Speciální provedení vysokonapěťového kabelového svazku‌
‌Dvoukolejný systém a výběr konektoru‌
Vysokonapěťový obvod striktně přijímá dvoukolejný design. Konektor musí mít smyčkové blokování, vysoká úroveň ochrany (jako je IP67) a stínící funkce, a preferováni jsou vyzrálí dodavatelé.

Vysokonapěťové kabelové svazky, jako jsou pohonné systémy a nabíjecí stanice, musí být uspořádány nezávisle a rovnoměrně symetricky..

‌Ochranná opatření‌
Kabelový svazek motorového prostoru musí být odolný vůči vysokým teplotám a vibracím, a pevné body musí být nastaveny každý 200 mm, se vzdáleností ≥100 mm od zdroje tepla‌.

Při protahování kabelového svazku dveří skrz otvory používejte plastové ochranné kryty, a umístěte je na suchou stranu dveří, abyste snížili riziko úniku vody‌.

IV. ‌Ověření a optimalizace‌
Přehled schématu
Fáze návrhu musí projít kontrolou několika odděleními (design, proces, kvalitní, výrobní) aby byla zajištěna proveditelnost schématu.

Zkušební výroba a testování
Ověřte dvourozměrné výkresy pomocí trojrozměrných schémat zapojení a schémat, a chovat se funkční, testy odolnosti a adaptability na životní prostředí po zkušební výrobě‌.
Výše uvedené metody návrhu je třeba komplexně optimalizovat v kombinaci s elektrickou zátěží vozidla, provozní podmínky (jako je kontinuální/krátkodobý/náhodný pracovní systém) a faktory prostředí (teplota, vibrace).

Research and application of automotive wiring harness circuit design method

As an important proportion of the wiring harness cost, the automobile wiring harness circuit has a significant impact on the optimization of the wiring harness cost. It is also directly related to the safety and reliability of the vehicle’s electrical appliances. Based on work practice, this article summarizes many considerations for loop design from both the aspects of cost and performance, and proposes specific control strategies and implementation approaches, providing technical support for efficient and accurate wire harness loop design. It has strong guiding significance for wiring harness designers.

1 Zavedení
Produkty kabelových svazků slouží jako spojovací nosič pro automobilové elektrické funkce a realizují obvodové spojení mezi různými elektrickými součástmi. Počáteční bod a koncový bod každého připojení obvodu tvoří smyčku v produktu kabelového svazku. Dá se říci, že obvod kabelového svazku je jádrem produktu kabelového svazku. Kvalita návrhu obvodu produktu kabelového svazku přímo určuje bezpečnost a spolehlivost kabelového svazku vozidla. Se zvyšujícím se stupněm elektrifikace vozidel, údaje elektrických součástí se zvyšují, interakce signálu mezi elektrickými spotřebiči je stále intimnější, a počet smyček automobilových kabelových svazků se také prudce zvyšuje. Data obvodu kabelového svazku obecných modelů vozidel dosáhla téměř 1,000 (Postava 1).
Jak optimalizovat a koordinovat tak velký počet obvodů je obtížný problém, kterému čelí návrh automobilového kabelového svazku.
Stávající technické informace o konstrukci automobilových kabelových svazků poskytují hlavně návrhové pokyny pro návrh kabelových svazků při výběru materiálů kabelových svazků a výrobních a zpracovatelských vazeb., postrádá však systematickou analýzu koncepce plánování a návrhu obvodů kabelových svazků. Tento článek vysvětluje důležité klíčové body návrhu smyčky kabelového svazku ze dvou hledisek: náklady a výkon, a poskytuje specifické kontrolní cesty. Má určitou vedoucí úlohu při navrhování obvodů kabelového svazku.

2 Metoda návrhu smyčky na základě nákladů
Smyčka kabelového svazku představuje asi 90% náklady na materiál kabelového svazku, včetně vodičů a konektorů. Pro kontrolu nákladů na návrh kabelových svazků, musíme začít optimalizací návrhu smyčky kabelového svazku.
Ohledně použití drátů, Jak dosáhnout funkce připojení smyčky s minimální délkou vodiče je prvním problémem, který je třeba vzít v úvahu při návrhu smyčky. To zahrnuje dva aspekty designových prvků: umístění elektrických součástí a výběr tras rozložení kabelových svazků. Tyto dva faktory jsou nezávislé, ale vzájemně propojené a mají významný vliv na použití délky drátu.
První, je nutné určit způsob zapojení obvodu na principu součástek, a poté určit předběžnou polohu rozmístění každé součásti v prostředí vozidla. Výběr trasy uspořádání kabelového svazku je založen na poloze uspořádání komponent, použití nejkratší délky kabelového svazku k pokrytí co největší plochy rozmístění součástí. Toto je také prototyp elektrické topologie vozidla.

Po dokončení konstrukce topologie vozidla, je potřeba to navrhnout a ověřit. Výpočtem konkrétního použití drátu, můžeme určit, zda je rozmístění součástí a dráha rozmístění kabelového svazku rozumné (V současné době je na trhu velké množství softwaru, který tuto funkci dokáže realizovat). Specifickou metodou je porovnávání pomocí úpravy dílů jeden po druhém. Jak je znázorněno na obrázku 2 a Obrázek 3, návrhy různých poloh uspořádání BCM jsou porovnány, aby se zkontrolovala délka a množství vodičů použitých ve vozidle, and then determine which position of BCM layout is better.
V tomto procesu, mutual influence often occurs: the adjustment of the layout of component A will affect the selection of the location of component B. Proto, after determining the impact of each component and wiring harness path on the length of the wire one by one, the one that has a greater impact on the length of the wire will be selected as the first-round preferred solution. Na tomto základě, the topology is rebuilt and other secondary solutions are compared and analyzed again. This achieves a topology design platform with the smallest wire length.
A perfect topology can ensure the minimum amount of wire usage. Ve stejnou dobu, regarding the use of wires, the traditional design concept has clear requirements for the selection of wires. In order to avoid confusion in terminal plugging, k jejich rozlišení se často používá více barev drátu. Však, úroveň výroby a kontrolní metody se neustále zlepšují, barvy vodičů vodičů mohou být ve skutečnosti vhodně navrženy a upraveny pro realizaci funkce smyčky s minimálním počtem typů vodičů, což je také způsob, jak snížit náklady na návrh smyčky z hlediska návrhu.
Pro konektory, Jak minimalizovat použití konektorů a omezit přenosové smyčky je to, na co je třeba se zaměřit při návrhu smyčky. Zde, konstruktér kabelového svazku se musí proměnit v konstruktéra systému, a návrhové práce na snížení používání konektorů a přenosových smyček je třeba přesunout do návrhu a plánování elektrických komponent. Je třeba zvážit dva hlavní aspekty:
Na jedné straně, funkční obvody elektrických součástí lze rozlišit podle konfigurací modelu vozidla. Například, pro ovladače airbagů, základní funkční obvody mohou být navrženy ve stejném konektoru, zatímco pokročilé nebo rozšířené funkce mohou být uspořádány v jiném konektoru. Takto, u modelů nižší třídy lze použít pouze jeden konektor, a lze také realizovat funkci elektrického obvodu.
Na druhé straně, lze naplánovat i podle připojovací oblasti okruhu, jako je ovladač airbagu. Někteří konstruktéři budou uvažovat o návrhu funkcí podvozku ve stejném konektoru a funkcí přístrojové desky v jiném konektoru. Tento druh plánování může snížit vzájemný přenos okruhů v různých regionech. This area-based functional loop design is particularly effective for electrical components with a large number of connected pins (such as BCM controllers).

3 – Circuit design method based on wire harness performance
The wiring harness loop is the core of realizing circuit connection. The safety and reliability of its circuit connections are requirements that must be met. The wires and connectors in the circuit design must comply with the requirements of the load and environment. These contents have been described in detail in other design materials. This article only explains how to ensure the design of loop performance from the perspective of loop path selection.
První, the circuit design must avoid undetectable failure modes. Jak je znázorněno na obrázku 4, zadní část pojistky je zapojena paralelně s koncem cívky relé a koncem kontaktu. Tento druh konstrukce je velmi běžný v konstrukci obvodů vozidel. Tato konstrukce je zjevně rozumná, když se konec cívky relé a koncové svorky kontaktu liší. Však, když jsou svorky konce cívky relé a konce kontaktu stejné, současné elektrické revizní zařízení nemůže identifikovat takový poruchový režim, když jsou svorky zasunuty do otvorů relé v nesprávné poloze.
Proto, tuto metodu návrhu smyčky nelze v některých případech použít. Samozřejmě, různí konstruktéři čelí různým konstrukčním a výrobním prostředím, a specifické způsoby selhání se budou také lišit, ale vyvarování se poruchových režimů při návrhu obvodu je první věcí, kterou je třeba zvážit.
Na druhé straně, současná úroveň automobilové elektroniky se výrazně zlepšila. Jako elektronický nosič, elektromagnetické prostředí, kterému čelí automobily, je také složitější, a jak snížit elektromagnetické rušení v návrhu obvodu kabelového svazku je nevyhnutelné téma. Rušení spojky vodičů (Postava 5), rušení napájení, pozemní rušení, radiační interference, atd. to vše bude mít nepříznivý vliv na normální provoz elektrických zařízení. Obvody v kabelovém svazku jsou spojeny dohromady, a interference drátové spojky generovaná mezi smyčkami kabelového svazku a mezi kabelovým svazkem a kovovým vodičem je zvláště výrazná v kabelovém svazku.
Pro snížení rušení drátové vazby v designu smyčky, nejprve musíme rozlišit interferenční smyčky a citlivé smyčky. Zjednodušeně řečeno, indukční zátěžové obvody, jako jsou zapalovací cívky, reproduktory, motory, atd. jsou rušivé obvody, zatímco obvody, jako je zobrazování, radarové sondy, LED světla s nízkou spotřebou, a různé senzory jsou citlivé obvody. Interferenční smyčky a citlivé smyčky je třeba během procesu návrhu uspořádat samostatně. Testy ukázaly, že zvětšení vzdálenosti mezi dráty může snížit vysokofrekvenční rušení (Postava 6). Pokud nelze rozlišit, funkční testování je třeba provést injektováním rušení do vodičů, aby se zjistila správnost návrhu obvodu.
Ve stejnou dobu, aby se snížil vliv vyzařování svazku vodičů a spojky, plocha obvodové smyčky a délka kabelového svazku by měly být co nejvíce zkráceny. V designu celého vozidla, je nutné minimalizovat oblast smyčky kabelového svazku, zejména elektrické vedení a zemní vedení. Je požadováno, aby kabelové svazky ve smyčce byly vedeny co nejvíce paralelně a upevněny co nejblíže ke kovovému tělu, aby se zmenšila plocha smyčky, a vzdálenost mezi dráty by neměla přesáhnout 50 cm.
Kromě zohlednění rozmístění rušivých smyček a citlivých smyček, krouceným párům a stíněným vodičům použitým na kabelovém svazku proti rušení je také třeba věnovat pozornost při návrhu smyčky, aby bylo dosaženo očekávání ohledně stínění. Dva dráty krouceného páru by měly mít stejný průměr a délku, a vzdálenost zkroucení by měla být 10 ~ 20 mm. Konkrétní délka zkroucení je předmětem experimentálního testování. Zemnící svorka stínění by měla připojit stínění o 360° ke stínění na obou koncích. Stínící vrstva a stínící plášť tvoří kompletní stínění na signálovém vedení. Pokud plášť součásti připojené ke stíněnému kabelu není kovové konstrukce, kovové vodivé spony lze použít k přitlačení stínící vrstvy na kovovou desku, která je spolehlivě spojena s karoserií vozu. Účinnost stínění by měla dosahovat 60dB.

4 Závěr
Tento článek analyzuje metodu návrhu obvodu automobilového kabelového svazku ze dvou hledisek: náklady a výkon, a vysvětluje aplikaci konkrétních metod na základě pracovní praxe. Klíčové body návrhu smyčky kabelového svazku jsou extrahovány, který má hlavní význam pro konstruktéry kabelových svazků v procesu návrhu smyčky.