Automotive Circuit Harness Design Method

Designet af kredsløbsledninger til biler skal tage hensyn til sikkerheden, pålidelighed, elektromagnetisk kompatibilitet og vedligeholdelseskomfort. Følgende er de centrale designmetoder og -principper:
1. Designprincipper og specifikationer
Sikkerhed først
Højspændingsledninger (såsom nye energikøretøjer) nødt til at vedtage et dobbeltsporet design for at undgå kroppen som et jordingspunkt, og følg strengt kravene til højspændingsmodstand og beskyttelsesniveau.
Selerne skal undgå kollisionsdeformationsområder (såsom anti-kollisionsbjælker og indvendige døre) for at forhindre isoleringsskader og lækage.
Ledningerne skal være pænt bundtet, fikseret og fastspændt, og beskyttet ved passage gennem huller, og forskydningen under nødbremsning bør forbeholdes.

‌Modulært og segmenteret design‌
Opdel selemodulerne (såsom motorsele, instrument sele, dørsele, etc.) i henhold til funktionsområder for at reducere længden af ​​hovedselen, reducere omkostningerne og lette demontering og montering.
Segmenterede konnektorer skal placeres på et skjult og let at vedligeholde sted for at undgå risikoen for stød.

Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC)‌
Højspændingsledninger bør føres under chassiset så meget som muligt for at reducere elektromagnetisk interferens. Til følsomme signallinjer (såsom CAN bus), parsnoet eller afskærmet wire design bruges til at forbedre anti-interferens evne.

Detaljeret forklaring af genkendelse og analyse af bilkredsløbsdiagrammer

2. Arrangementsmetode
‌Fixerings- og afstandskrav‌
Afstanden mellem tilstødende fastgørelsespunkter på højspændingsledninger bestemmes i henhold til tværsnitsarealet:
Når tværsnitsarealet er større end 16 mm², afstanden er ≤300 mm;
Når tværsnitsarealet er ≤16 mm², afstanden er ≤200 mm‌.
Afstanden mellem selen og de stationære dele er ≥10 mm, undgå kontakt med skarpe kanter, høje temperaturer, og bevægelige dele. Om nødvendigt, tilføje et varmeskjold eller korrugeret rør til beskyttelse‌.

Optimering af ledningsveje
Højspændingsledninger bør undgå krydsning eller vikling, og de positive og negative ledninger skal føres i samme vej. De tilhørende seler (såsom motorens trefasede ledninger) skal arrangeres symmetrisk.
Når cockpittet og de forreste kabineseler er forbundet, de skal føres gennem karrosseriets metalhuller og forsegles for at forhindre vand- og støvlækage‌.

‌Tredimensionelle layoutspecifikationer‌
Kombiner metalpladestrukturen for at planlægge retningen af ​​ledningsnettet for at sikre bekvemmeligheden ved montering og vedligeholdelse. Konnektoren er arrangeret i en nem at betjene position for at undgå vanskeligheden ved at tilslutte og tage stikket ud med én hånd‌8.

III. ‌Særligt design af højspændingsledningsnet‌
‌Dual-track system og stik valg‌
Højspændingskredsløbet vedtager strengt et dobbeltsporet design. Konnektoren skal have sløjfelåsning, højt beskyttelsesniveau (såsom IP67) og afskærmningsfunktion, og modne leverandører foretrækkes‌.

Højspændingsledninger som drivsystemer og ladestationer skal anbringes uafhængigt og ensartet symmetrisk‌.

‌Beskyttelsesforanstaltninger‌
Motorrummets ledningsnet skal være modstandsdygtigt over for høje temperaturer og vibrationer, og fikspunkter skal indstilles pr 200 mm, med en afstand på ≥100 mm fra varmekilden‌.

Brug plastikbeskyttelsesdæksler, når dørens ledningsnet føres gennem huller, og anbring dem på den tørre side af døren for at reducere risikoen for vandlækage‌.

Iv. ‌Verifikation og optimering‌
Gennemgang af ordningen
Designstadiet skal bestå multi-afdelings anmeldelser (design, behandle, kvalitet, fremstilling) for at sikre gennemførligheden af ​​ordningen.

‌Prøveproduktion og testning
Bekræft de todimensionelle tegninger gennem tredimensionelle ledningsdiagrammer og skemaer, og opføre sig funktionelt, holdbarheds- og miljøtilpasningstests efter prøveproduktion‌.
Ovenstående designmetoder skal optimeres omfattende i kombination med køretøjets elektriske belastning, driftsforhold (såsom kontinuerligt/korttids-/tilfældigt arbejdssystem) og miljømæssige faktorer (temperatur, vibrationer).

Forskning og anvendelse af designmetode for ledningsnet til biler

Som en vigtig del af ledningsnettets omkostninger, bilens ledningsnetkredsløb har en væsentlig indflydelse på optimeringen af ​​ledningsnettets omkostninger. Det er også direkte relateret til sikkerheden og pålideligheden af ​​køretøjets elektriske apparater. Baseret på arbejdspraksis, denne artikel opsummerer mange overvejelser for loop design fra både aspekter af omkostninger og ydeevne, og foreslår specifikke kontrolstrategier og implementeringstilgange, yde teknisk support til effektivt og præcist ledningsnetsløjfedesign. Det har stærk vejledende betydning for ledningsnetdesignere.

1 Indledning
Ledningsprodukter tjener som forbindelsesbærer for elektriske funktioner i biler og realiserer kredsløbsforbindelsen mellem forskellige elektriske komponenter. Startpunktet og slutpunktet for hver kredsløbsforbindelse udgør løkken i ledningsnetproduktet. Det kan siges, at ledningsnetkredsløbet er kernen i ledningsnetproduktet. Kvaliteten af ​​kredsløbsdesignet af ledningsnetproduktet bestemmer direkte sikkerheden og pålideligheden af ​​køretøjets ledningsnet. Efterhånden som graden af ​​elektrificering af køretøjer stiger, dataene for elektriske komponenter stiger, signalinteraktionen mellem elektriske apparater bliver mere og mere intim, og antallet af ledninger til biler stiger også markant. Ledningsnetkredsløbsdataene for generelle køretøjsmodeller er næsten nået 1,000 (Figur 1).
Hvordan man optimerer og koordinerer et så stort antal kredsløb er et vanskeligt problem, som design af ledningsnet til biler står over for.
Den eksisterende tekniske information om design af ledningsnet til biler giver hovedsageligt designvejledning til ledningsnetdesign i udvælgelsen af ​​ledningsnetmaterialer og fremstillings- og forarbejdningsforbindelser, men mangler systematisk analyse af planlægnings- og designkoncepterne for ledningsnetkredsløb. Denne artikel forklarer de relevante nøglepunkter i ledningssløjfedesign fra to aspekter: omkostninger og ydeevne, og giver specifikke kontrolstier. Det har en vis vejledende rolle i designet af ledningsnetkredsløb.

2 Omkostningsbaseret sløjfedesignmetode
Ledningssløjfen udgør ca 90% af ledningsnettets materialeomkostninger, inklusive ledninger og stik. For at kontrollere omkostningerne ved design af ledningsnet, vi skal starte fra optimering af ledningsnetsløjfedesign.
Angående brug af ledninger, hvordan man opnår sløjfeforbindelsesfunktionen med den mindste ledningslængde er det første spørgsmål, der skal overvejes i sløjfedesign. Dette involverer to aspekter af designelementer: placeringen af ​​elektriske komponenter og valget af ledningsnets layoutveje. Disse to faktorer er uafhængige, men indbyrdes forbundne og har en væsentlig indflydelse på brugen af ​​trådlængden.
Først, det er nødvendigt at bestemme kredsløbets forbindelsesmetode baseret på princippet om komponenter, og bestemme derefter den foreløbige placering af layoutet af hver komponent i køretøjsmiljøet. Valget af ledningsnettets layoutsti er baseret på komponenternes layoutposition, bruge den korteste ledningsnetlængde for at dække så meget af komponentlayoutområdet som muligt. Dette er også prototypen på køretøjets elektriske topologi.

Efter at have afsluttet køretøjets topologikonstruktion, det skal designes og verificeres. Ved at beregne det specifikke ledningsforbrug, vi kan afgøre, om komponenternes layoutposition og ledningsnettets layout er rimelige (der er i øjeblikket et stort antal software på markedet, der kan realisere denne funktion). Den specifikke metode er at sammenligne ved at justere delene en efter en. Som vist i figur 2 og figur 3, Designet af forskellige BCM-layoutpositioner sammenlignes for at kontrollere længden og mængden af ​​ledninger, der bruges i køretøjet, og afgør derefter, hvilken placering af BCM-layout der er bedre.
I denne proces, gensidig påvirkning forekommer ofte: justeringen af ​​layoutet af komponent A vil påvirke valget af placeringen af ​​komponent B. Derfor, efter at have bestemt påvirkningen af ​​hver komponent og ledningsnettet på længden af ​​ledningen én efter én, den, der har en større indflydelse på ledningens længde, vil blive valgt som den foretrukne løsning i første omgang. På dette grundlag, topologien genopbygges og andre sekundære løsninger sammenlignes og analyseres igen. Dette opnår en topologidesignplatform med den mindste ledningslængde.
En perfekt topologi kan sikre et minimum af ledningsforbrug. På samme tid, om brug af ledninger, det traditionelle designkoncept stiller klare krav til valg af ledninger. For at undgå forvirring ved tilslutning af terminaler, flere trådfarver bruges ofte til at skelne dem. Imidlertid, efterhånden som produktionsniveauet og inspektionsmetoderne fortsætter med at forbedres, ledningernes ledningsfarver kan faktisk designes og justeres passende for at realisere sløjfefunktionen med det mindste antal ledningstyper, hvilket også er en metode til at reducere sløjfedesignomkostningerne fra et designperspektiv.
Til stik, hvordan man minimerer brugen af ​​stik og reducerer overførselssløjfer er det, der skal fokuseres på i sløjfedesign. Her, ledningsnettets designingeniør skal forvandles til en systemdesigner, og designarbejdet med at reducere brugen af ​​stik og overføringssløjfer skal flyttes til design og planlægning af elektriske komponenter. Der er to hovedaspekter at overveje:
På den ene side, funktionelle kredsløb af elektriske komponenter kan skelnes i henhold til køretøjsmodelkonfigurationer. For eksempel, til airbag-controllere, grundlæggende funktionelle kredsløb kan designes i samme stik, mens avancerede eller udvidede funktioner kan arrangeres i et andet stik. På denne måde, kun ét stik kan bruges på low-end modeller, og den elektriske kredsløbsfunktion kan også realiseres.
På den anden side, det kan også planlægges i henhold til kredsløbets tilslutningsområde, såsom airbagcontrolleren. Nogle designere vil overveje at designe chassisets funktioner i samme stik og instrumentpanelets funktioner i et andet stik. Denne form for planlægning kan reducere den gensidige overførsel af kredsløb i forskellige regioner. Dette områdebaserede funktionelle sløjfedesign er særligt effektivt til elektriske komponenter med et stort antal tilsluttede ben (såsom BCM-controllere).

3 – Kredsløbsdesignmetode baseret på ledningsnettets ydeevne
Ledningssløjfen er kernen i at realisere kredsløbsforbindelsen. Sikkerheden og pålideligheden af ​​dets kredsløbsforbindelser er krav, der skal opfyldes. Ledningerne og stik i kredsløbsdesignet skal overholde kravene til belastning og miljø. Dette indhold er blevet beskrevet detaljeret i andre designmaterialer. Denne artikel forklarer kun, hvordan man sikrer designet af sløjfeydeevne fra perspektivet af valg af sløjfevej.
Først, kredsløbsdesignet skal undgå uopdagelige fejltilstande. Som vist i figur 4, den bagerste del af sikringen er forbundet parallelt med relæspoleenden og kontaktenden. Denne form for design er meget almindelig i køretøjskredsløbsdesign. Dette design er naturligvis rimeligt, når relæspolens ende- og kontaktendeterminaler er forskellige. Imidlertid, når relæspolens ende og kontaktende terminaler er de samme, nuværende elektriske inspektionsudstyr kan ikke identificere en sådan fejltilstand, når terminalerne er sat ind i relæhullerne i den forkerte position.
Derfor, denne sløjfedesignmetode kan ikke bruges i nogle tilfælde. Selvfølgelig, forskellige designingeniører står over for forskellige designmiljøer og produktionsmiljøer, og de specifikke fejltilstande vil også være forskellige, men undgåelse af fejltilstande i kredsløbsdesign er den første ting at overveje.
På den anden side, det nuværende niveau for bilelektronik er forbedret markant. Som elektronisk transportør, det elektromagnetiske miljø, som biler står over for, er også mere komplekst, og hvordan man kan reducere elektromagnetisk interferens i ledningsnetkredsløbsdesign er et uundgåeligt emne. Trådkoblingsinterferens (Figur 5), strømforsyningsinterferens, jordinterferens, strålingsinterferens, etc. vil alle have en negativ indvirkning på den normale drift af elektriske enheder. Kredsløbene i ledningsnettet er bundtet sammen, og ledningskoblingsinterferensen, der genereres mellem ledningsnettets løkker og mellem ledningsnettet og metallederen, er særligt fremtrædende i ledningsnettet.
For at reducere ledningskoblingsinterferens i sløjfedesign, vi skal først skelne mellem interferensløkker og følsomme loops. For at sige det enkelt, induktive belastningskredsløb såsom tændspoler, højttalere, motorer, etc. er interferenskredsløb, mens kredsløb såsom billeddannelse, radarsonder, LED-lys med lav effekt, og forskellige sensorer er følsomme kredsløb. Interferensløkker og følsomme løkker skal arrangeres separat under designprocessen. Tests har vist, at forøgelse af afstanden mellem ledninger kan reducere højfrekvent interferens (Figur 6). Hvis der ikke kan skelnes, funktionstest skal udføres ved at injicere interferens i ledningerne for at bestemme korrektheden af ​​kredsløbsdesignet.
På samme tid, for at reducere påvirkningen af ​​ledningsnetstråling og kobling, kredsløbssløjfeområdet og ledningsnettets længde bør reduceres så meget som muligt. I designet af hele køretøjet, det er nødvendigt at minimere sløjfeområdet af ledningsnettet, især elledninger og jordledninger. Det er påkrævet, at ledningsnet i løkken skal føres parallelt så meget som muligt og fastgøres så tæt på metallegemet som muligt for at reducere løkkearealet, og afstanden mellem ledningerne bør ikke overstige 50 cm.
Ud over hensynet til layoutet af interferensløkker og følsomme sløjfer, anti-interferenskomponenterne snoede par og afskærmede ledninger, der bruges på ledningsnettet, skal også lægges vægt på i sløjfedesignet for at opnå afskærmningsforventninger. De to ledninger i det snoede par skal have samme diameter og længde, og snoningsafstanden skal være 10 ~ 20 mm. Den specifikke snoningslængde er genstand for eksperimentel test. Skærmens jordklemme skal forbinde skjoldet 360° til skjoldskallen i begge ender. Afskærmningslaget og afskærmningsskallen danner en komplet afskærmning på signallinjen. Hvis skallen på den komponent, der er tilsluttet det skærmede kabel, ikke er af metalstruktur, metal ledende clips kan bruges til at presse afskærmningslaget på metalpladen, der er pålideligt forbundet med bilens karrosseri. Afskærmningseffektiviteten bør nå 60dB.

4 Konklusion
Denne artikel analyserer designmetoden for ledningsnet til biler fra to aspekter: omkostninger og ydeevne, og forklarer anvendelsen af ​​specifikke metoder baseret på arbejdspraksis. Nøglepunkterne i ledningssløjfedesign er udtrukket, som har vejledende betydning for ledningsnetdesigningeniører i sløjfedesignprocessen.