Método de diseño de mazos de circuitos automotrices

El diseño de arneses de circuitos automotrices debe considerar de manera integral la seguridad., fiabilidad, Compatibilidad electromagnética y comodidad de mantenimiento.. Los siguientes son los métodos y principios básicos de diseño.:
1. Principios y especificaciones de diseño.
Seguridad ante todo
Arneses de alto voltaje (como vehículos de nueva energía) Es necesario adoptar un diseño de doble vía para evitar el cuerpo como punto de conexión a tierra., Y siga estrictamente los requisitos de resistencia de alto voltaje y nivel de protección..
Los arneses deben evitar áreas de deformación por colisión. (como vigas anticolisión y puertas interiores) para evitar daños en el aislamiento y fugas.
Los cables deben estar bien agrupados, fijo y sujeto, y protegido al pasar por agujeros, y el desplazamiento durante la frenada de emergencia debe reservarse.

‌Diseño modular y segmentado‌
Divida los módulos del arnés. (como el arnés del motor, arnés de instrumentos, arnés de puerta, etc.) según áreas funcionales para reducir la longitud del arnés principal, reducir costes y facilitar el desmontaje y montaje.
Los conectores segmentados deben disponerse en un lugar oculto y de fácil mantenimiento para evitar el riesgo de golpes..

‌Compatibilidad electromagnética (CEM)‌
Los arneses de alto voltaje deben colocarse debajo del chasis tanto como sea posible para reducir la interferencia electromagnética.. Para líneas de señal sensibles (como Can Bus BuS), El diseño de par trenzado o cable blindado se utiliza para mejorar la capacidad antiinterferencia..

Explicación detallada del reconocimiento y análisis de diagramas de circuitos de automóviles.

2. Método de disposición
‌Requisitos de fijación y espaciado‌
La separación entre puntos de fijación adyacentes de arneses de alta tensión se determina según el área de la sección transversal.:
Cuando el área de la sección transversal es mayor que 16 mm², el espacio es ≤300 mm;
Cuando el área de la sección transversal es ≤16 mm², el espacio es ≤200 mm‌.
La distancia entre el arnés y las piezas estacionarias es ≥10 mm., evitando el contacto con bordes afilados, altas temperaturas, y partes móviles. Si es necesario, agregue un escudo térmico o un tubo corrugado para protección‌.

‌Optimización de la ruta del cableado‌
Los arneses de alto voltaje deben evitar cruzarse o enrollarse, y los cables positivo y negativo deben enrutarse en el mismo camino. Los arneses asociados (como los cables trifásicos del motor) debe estar dispuesto simétricamente‌.
Cuando los arneses de la cabina y de la cabina delantera están conectados, deben pasarse a través de los orificios de la chapa de la carrocería y sellarse para evitar fugas de agua y polvo‌.

‌Especificaciones de diseño tridimensional‌
Combine la estructura de chapa de la carrocería para planificar la dirección del mazo de cables para garantizar la comodidad del montaje y mantenimiento.. El conector está dispuesto en una posición fácil de operar para evitar la dificultad de enchufarlo y desenchufarlo con una mano‌8.

III. ‌Diseño especial de mazo de cables de alto voltaje‌
‌Sistema de doble vía y selección de conectores‌
El circuito de alto voltaje adopta estrictamente un diseño de doble vía.. El conector debe tener un bucle de enclavamiento., alto nivel de protección (como IP67) y función de blindaje, y se prefieren proveedores maduros‌.

Los mazos de cables de alto voltaje, como sistemas de propulsión y estaciones de carga, deben disponerse de forma independiente y uniformemente simétrica..

‌ Medidas propectivas‌
El mazo de cables del compartimiento del motor debe ser resistente a altas temperaturas y vibraciones., y los puntos fijos deben establecerse cada 200 milímetros, con una distancia de ≥100 mm de la fuente de calor‌.

Utilice cubiertas protectoras de plástico al pasar el mazo de cables de la puerta a través de los orificios., y colóquelos en el lado seco de la puerta para reducir el riesgo de fugas de agua‌.

IV. ‌Verificación y optimización‌
‌Revisión del esquema‌
La etapa de diseño debe pasar revisiones multidepartamentales. (diseño, proceso, calidad, fabricación) para garantizar la viabilidad del plan‌.

‌Producción y pruebas de prueba‌
Verificar los dibujos bidimensionales a través de diagramas y esquemas de cableado tridimensionales., y conducta funcional, Pruebas de durabilidad y adaptabilidad ambiental después de la producción de prueba..
Los métodos de diseño anteriores deben optimizarse completamente en combinación con la carga eléctrica del vehículo., condiciones de funcionamiento (como sistema de trabajo continuo/de corta duración/aleatorio) y factores ambientales (temperatura, vibración).

Investigación y aplicación del método de diseño de circuitos de mazos de cables automotrices.

Como una proporción importante del costo del mazo de cables., El circuito del mazo de cables del automóvil tiene un impacto significativo en la optimización del costo del mazo de cables.. También está directamente relacionado con la seguridad y fiabilidad de los aparatos eléctricos del vehículo.. Basado en la práctica laboral., Este artículo resume muchas consideraciones para el diseño de bucles desde los aspectos de costo y rendimiento., y propone estrategias de control específicas y enfoques de implementación., Brindar soporte técnico para un diseño eficiente y preciso de bucles de mazos de cables.. Tiene un gran significado rector para los diseñadores de mazos de cables..

1 Introducción
Los productos de mazos de cables sirven como soporte de conexión para funciones eléctricas automotrices y realizan la conexión de circuito entre varios componentes eléctricos.. El punto inicial y el punto final de cada conexión de circuito constituyen el bucle dentro del producto del arnés de cableado.. Se puede decir que el circuito del mazo de cables es el núcleo del producto del mazo de cables.. La calidad del diseño del circuito del producto del mazo de cables determina directamente la seguridad y confiabilidad del mazo de cables del vehículo.. A medida que aumenta el grado de electrificación de los vehículos, Los datos de los componentes eléctricos aumentan., La interacción de señales entre aparatos eléctricos se vuelve cada vez más íntima., y el número de bucles de mazos de cables de automóviles también aumenta considerablemente. Los datos del circuito del mazo de cables de los modelos generales de vehículos han alcanzado casi 1,000 (Cifra 1).
Cómo optimizar y coordinar una cantidad tan grande de circuitos es un problema difícil al que se enfrenta el diseño de mazos de cables para automóviles..
La información técnica existente sobre el diseño de mazos de cables para automóviles proporciona principalmente orientación para el diseño de mazos de cables en la selección de materiales de mazos de cables y enlaces de fabricación y procesamiento., pero carece de un análisis sistemático de los conceptos de planificación y diseño de circuitos de mazos de cables.. Este artículo explica los puntos clave relevantes del diseño del bucle del mazo de cables desde dos aspectos.: costo y rendimiento, y proporciona rutas de control específicas. Tiene un cierto papel rector en el diseño de circuitos de mazos de cables..

2 Método de diseño de bucle basado en costos
El bucle del mazo de cables representa aproximadamente 90% del costo del material del mazo de cables, incluyendo cables y conectores. Controlar el coste del diseño del mazo de cables., Debemos partir de la optimización del diseño del bucle del mazo de cables..
Respecto al uso de cables, cómo lograr la función de conexión del bucle con la longitud mínima del cable es el primer tema a considerar en el diseño del bucle. Esto involucra dos aspectos de los elementos de diseño.: la ubicación de colocación de los componentes eléctricos y la selección de las rutas de disposición del mazo de cables. Estos dos factores son independientes pero están interrelacionados y tienen un impacto significativo en el uso de la longitud del cable..
Primero, es necesario determinar el método de conexión del circuito según el principio de componentes, y luego determinar la posición preliminar de la disposición de cada componente en el entorno del vehículo. La selección de la ruta de disposición del mazo de cables se basa en la posición de disposición de los componentes., Usar la longitud más corta del mazo de cables para cubrir la mayor cantidad posible del área de disposición del componente.. Este es también el prototipo de la topología eléctrica del vehículo..

Después de completar la construcción de la topología del vehículo., necesita ser diseñado y verificado. Calculando el uso específico del cable, Podemos determinar si la posición de diseño de los componentes y la ruta de diseño del arnés de cableado son razonables. (Actualmente existe una gran cantidad de software en el mercado que puede realizar esta función.). El método específico es comparar ajustando las piezas una por una.. Como se muestra en la figura 2 y figura 3, Los diseños de diferentes posiciones de diseño del BCM se comparan para verificar la longitud y la cantidad de cables utilizados en el vehículo., y luego determinar qué posición del diseño BCM es mejor.
en este proceso, La influencia mutua a menudo ocurre.: El ajuste del diseño del componente A afectará la selección de la ubicación del componente B.. Por lo tanto, después de determinar el impacto de cada componente y recorrido del mazo de cables en la longitud del cable uno por uno, la que tenga un mayor impacto en la longitud del cable será seleccionada como la solución preferida de primera ronda. Sobre esta base, la topología se reconstruye y otras soluciones secundarias se comparan y analizan nuevamente. Esto logra una plataforma de diseño de topología con la longitud de cable más pequeña..
Una topología perfecta puede garantizar la mínima cantidad de uso de cables. Al mismo tiempo, sobre el uso de cables, El concepto de diseño tradicional tiene requisitos claros para la selección de cables.. Para evitar confusiones al conectar terminales, A menudo se utilizan más colores de cables para distinguirlos.. Sin embargo, A medida que el nivel de fabricación y los métodos de inspección continúan mejorando., Los colores de los cables se pueden diseñar y ajustar adecuadamente para realizar la función de bucle con la cantidad mínima de tipos de cables., que también es un método para reducir el costo de diseño del bucle desde una perspectiva de diseño.
Para conectores, Cómo minimizar el uso de conectores y reducir los bucles de transferencia es en lo que hay que centrarse en el diseño de bucles.. Aquí, el ingeniero de diseño de mazos de cables debe transformarse en ingeniero de diseño de sistemas, y el trabajo de diseño para reducir el uso de conectores y bucles de transferencia debe trasladarse al diseño y planificación de componentes eléctricos.. Hay dos aspectos principales a considerar:
Por un lado, Los circuitos funcionales de los componentes eléctricos se pueden distinguir según las configuraciones del modelo de vehículo.. Por ejemplo, para controladores de airbag, Se pueden diseñar circuitos funcionales básicos en el mismo conector., mientras que las funciones avanzadas o ampliadas se pueden organizar en otro conector. De este modo, Solo se puede utilizar un conector en modelos de gama baja., y la función del circuito eléctrico también se puede realizar.
Por otro lado, También se puede planificar según el área de conexión del circuito., como el controlador del airbag. Algunos diseñadores se plantearán diseñar las funciones del chasis en el mismo conector y las funciones del panel de instrumentos en otro conector.. Este tipo de planificación puede reducir la transferencia mutua de circuitos en varias regiones.. Este diseño de bucle funcional basado en áreas es particularmente efectivo para componentes eléctricos con una gran cantidad de pines conectados. (como controladores BCM).

3 – Método de diseño de circuito basado en el rendimiento del mazo de cables.
El bucle del mazo de cables es el núcleo para realizar la conexión del circuito.. La seguridad y confiabilidad de las conexiones de sus circuitos son requisitos que deben cumplirse.. Los cables y conectores en el diseño del circuito deben cumplir con los requisitos de la carga y el entorno.. Estos contenidos se han descrito en detalle en otros materiales de diseño.. Este artículo solo explica cómo garantizar el diseño del rendimiento del bucle desde la perspectiva de la selección de la ruta del bucle..
Primero, El diseño del circuito debe evitar modos de falla indetectables.. Como se muestra en la figura 4, La parte trasera del fusible está conectada en paralelo con el extremo de la bobina del relé y el extremo del contacto.. Este tipo de diseño es muy común en el diseño de circuitos de vehículos.. Este diseño es obviamente razonable cuando los terminales del extremo de la bobina del relé y del extremo del contacto son diferentes.. Sin embargo, cuando los terminales del extremo de la bobina del relé y del extremo del contacto son iguales, El equipo de inspección eléctrica actual no puede identificar dicho modo de falla cuando los terminales se insertan en los orificios del relé en la posición incorrecta..
Por lo tanto, este método de diseño de bucle no se puede utilizar en algunos casos. Por supuesto, Diferentes ingenieros de diseño se enfrentan a diferentes entornos de diseño y entornos de fabricación., y los modos de falla específicos también serán diferentes, pero evitar los modos de falla en el diseño de circuitos es lo primero a considerar.
Por otro lado, El nivel actual de la electrónica del automóvil ha mejorado significativamente.. Como portador electrónico, El entorno electromagnético al que se enfrentan los automóviles también es más complejo., y cómo reducir la interferencia electromagnética en el diseño de circuitos de mazos de cables es un tema inevitable. Interferencia de acoplamiento de cables (Cifra 5), interferencia de la fuente de alimentación, interferencia terrestre, interferencia de radiación, etc.. Todos tendrán efectos adversos en el funcionamiento normal de los dispositivos eléctricos.. Los circuitos del mazo de cables están agrupados, y la interferencia de acoplamiento de cables generada entre los bucles del mazo de cables y entre el mazo de cables y el conductor metálico es particularmente prominente en el mazo de cables..
Para reducir la interferencia del acoplamiento de cables en el diseño de bucle, Primero debemos distinguir entre bucles de interferencia y bucles sensibles.. Para decirlo simplemente, Circuitos de carga inductiva como bobinas de encendido., altavoces, motores, etc.. son circuitos de interferencia, mientras que circuitos como el de imágenes, sondas de radar, luces LED de bajo consumo, y varios sensores son circuitos sensibles. Los bucles de interferencia y los bucles sensibles deben organizarse por separado durante el proceso de diseño.. Las pruebas han demostrado que aumentar la distancia entre cables puede reducir las interferencias de alta frecuencia. (Cifra 6). Si no se puede hacer la distinción, Es necesario realizar pruebas funcionales inyectando interferencias en los cables para determinar la corrección del diseño del circuito..
Al mismo tiempo, para reducir la influencia de la radiación del mazo de cables y el acoplamiento, El área del circuito del circuito y la longitud del mazo de cables deben reducirse tanto como sea posible.. En el diseño de todo el vehículo., es necesario minimizar el área del bucle del mazo de cables, especialmente las líneas eléctricas y líneas de tierra. Se requiere que los mazos de cables en el bucle se coloquen en paralelo tanto como sea posible y se fijen lo más cerca posible del cuerpo metálico para reducir el área del bucle., Y la distancia entre los cables no debe exceder los 50 cm..
Además de la consideración del diseño de los bucles de interferencia y los bucles sensibles, También se debe prestar atención a los componentes antiinterferencias, pares trenzados y cables blindados utilizados en el mazo de cables en el diseño del bucle para lograr las expectativas de blindaje.. Los dos hilos del par trenzado deben tener el mismo diámetro y longitud., y la distancia de giro debe ser de 10 ~ 20 mm. La longitud de torsión específica está sujeta a pruebas experimentales.. El terminal de tierra del blindaje debe conectar el blindaje 360° a la carcasa del blindaje en ambos extremos.. La capa protectora y la carcasa protectora forman un escudo completo en la línea de señal.. Si la carcasa del componente conectado al cable blindado no es de estructura metálica, Se pueden usar clips conductores de metal para presionar la capa protectora sobre la placa de metal que está conectada de manera confiable a la carrocería del automóvil.. La efectividad del blindaje debe alcanzar los 60 dB..

4 Conclusión
Este artículo analiza el método de diseño de circuitos de mazos de cables automotrices desde dos aspectos.: costo y rendimiento, y explica la aplicación de métodos específicos basados ​​en la práctica laboral.. Se extraen los puntos clave del diseño del bucle del mazo de cables., que tiene importancia orientadora para los ingenieros de diseño de mazos de cables en el proceso de diseño de bucles..