Autotööstuse vooluahela rakmete projekteerimismeetod

Autode vooluringi rakmete projekteerimisel tuleb ohutust põhjalikult kaaluda, usaldusväärsus, elektromagnetiline ühilduvus ja hoolduse mugavus. Järgmised on peamised disainimeetodid ja -põhimõtted:
1. Projekteerimise põhimõtted ja spetsifikatsioonid
Ohutus ennekõike
Kõrgepinge rakmed (nagu uued energiasõidukid) tuleb kasutusele võtta kaherajaline disain, et vältida kere kui maanduspunkti, ja järgige rangelt kõrgepinge takistuse ja kaitsetaseme nõudeid.
Rakmed peavad vältima kokkupõrke deformatsioonialasid (nagu kokkupõrkevastased talad ja siseuksed) isolatsioonikahjustuste ja lekke vältimiseks.
Juhtmed peavad olema korralikult kokku pandud, fikseeritud ja kinnitatud, ja kaitstud aukude läbimisel, ja nihe hädapidurduse ajal tuleks reserveerida.

Modulaarne ja segmenteeritud disain
Jagage rakmete moodulid (näiteks mootori rakmed, instrumendi rakmed, ukse rakmed, jne) vastavalt funktsionaalsetele aladele, et vähendada põhirakmete pikkust, vähendada kulusid ning hõlbustada lahtivõtmist ja kokkupanekut.
Segmenteeritud pistikud tuleks paigutada varjatud ja kergesti hooldatavasse kohta, et vältida löökide ohtu.

Elektromagnetiline ühilduvus (EMC)‌
Kõrgepinge rakmed tuleks paigutada nii palju kui võimalik šassii alla, et vähendada elektromagnetilisi häireid. Tundlike signaaliliinide jaoks (nagu CAN siin), Häirevastase võime parandamiseks kasutatakse keerdpaar- või varjestatud traati.

Üksikasjalik selgitus auto vooluahela skeemi tuvastamise ja analüüsi kohta

2. Korraldusmeetod
Kinnitus- ja vahenõuded
Kõrgepingerakmete külgnevate kinnituspunktide vaheline kaugus määratakse vastavalt ristlõikepinnale:
Kui ristlõikepindala on suurem kui 16 mm², vahekaugus on ≤300 mm;
Kui ristlõikepindala on ≤16 mm², vahe on ≤200 mm‌.
Rakmete ja statsionaarsete osade vahe on ≥10 mm, vältides kokkupuudet teravate servadega, kõrged temperatuurid, ja liikuvad osad. Vajadusel, lisage kaitseks kuumakaitse või gofreeritud toru.

Juhtmete tee optimeerimine
Kõrgepinge rakmed peaksid vältima ristumist või mähkimist, ning pluss- ja miinusjuhtmed tuleks juhtida sama rada pidi. Seotud rakmed (näiteks mootori kolmefaasilised juhtmed) tuleks paigutada sümmeetriliselt.
Kui kokpiti ja esikabiini rakmed on ühendatud, need tuleb lasta läbi korpuse lehtmetallist aukude ja tihendada, et vältida vee ja tolmu lekkimist‌.

Kolmemõõtmelise paigutuse spetsifikatsioonid
Kombineerige korpuse lehtmetallkonstruktsioon, et planeerida juhtmestiku suund, et tagada kokkupaneku ja hoolduse mugavus. Pistik on paigutatud hõlpsasti kasutatavasse asendisse, et vältida raskusi ühe käega ühendamisel ja lahtiühendamisel‌8.

III. Kõrgepinge juhtmestiku spetsiaalne disain
Kahe rajaga süsteem ja pistiku valik
Kõrgepingeahel kasutab rangelt kaherajalist disaini. Pistikul peab olema silmusblokeering, kõrge kaitsetase (nagu IP67) ja varjestusfunktsioon, ja küpsed tarnijad on eelistatud.

Kõrgepinge juhtmestikud, nagu ajamisüsteemid ja laadimisjaamad, tuleb paigutada iseseisvalt ja ühtlaselt sümmeetriliselt‌.

Kaitsemeetmed
Mootoriruumi juhtmestik peab olema vastupidav kõrgele temperatuurile ja vibratsioonile, ja fikseeritud punktid tuleb määrata iga 200 mm, mille kaugus soojusallikast on ≥100 mm.

Ukse juhtmestiku läbi aukude viimisel kasutage plastikust kaitsekatteid, ja asetage need ukse kuivale küljele, et vähendada veelekke ohtu.

Iv. Kontrollimine ja optimeerimine
Skeemi läbivaatamine
Projekteerimisetapp peab läbima mitme osakonna ülevaated (disain, protsessi, kvaliteet, tootmine) skeemi teostatavuse tagamiseks.

Proovitootmine ja testimine
Kontrollige kahemõõtmelisi jooniseid kolmemõõtmeliste ühendusskeemide ja skeemide abil, ja käituvad funktsionaalselt, vastupidavuse ja keskkonnaga kohanemise testid pärast proovitootmist.
Ülaltoodud projekteerimismeetodid tuleb igakülgselt optimeerida koos sõiduki elektrikoormusega, töötingimused (nagu pidev/lühiajaline/juhuslik töösüsteem) ja keskkonnategurid (temperatuuri, vibratsioon).

Autotööstuse juhtmestiku vooluringide projekteerimise meetodi uurimine ja rakendamine

Olulise osana juhtmestiku maksumusest, auto juhtmestiku ahelal on oluline mõju juhtmestiku maksumuse optimeerimisele. See on otseselt seotud ka sõiduki elektriseadmete ohutuse ja töökindlusega. Tööpraktika alusel, see artikkel võtab kokku paljud silmuse kujundamise kaalutlused nii kulude kui ka jõudluse aspektidest, ning pakub välja konkreetsed kontrollistrateegiad ja rakendusviisid, pakkudes tehnilist tuge tõhusa ja täpse juhtmestiku silmuse kujundamiseks. Sellel on juhtmestiku projekteerijate jaoks tugev suunav tähtsus.

1 Sissejuhatus
Juhtmestiku tooted toimivad auto elektriliste funktsioonide ühenduskandjana ja loovad erinevate elektrikomponentide vahelise vooluahela ühenduse. Iga vooluahela ühenduse algus- ja lõpp-punkt moodustavad juhtmestiku toote silmuse. Võib öelda, et juhtmestiku ahel on juhtmestiku toote tuum. Juhtmestiku toote vooluahela konstruktsiooni kvaliteet määrab otseselt sõiduki juhtmestiku ohutuse ja töökindluse. Kuna sõidukite elektrifitseerimise aste suureneb, elektrikomponentide andmed suurenevad, signaali interaktsioon elektriseadmete vahel muutub järjest intiimsemaks, ja järsult suureneb ka autotööstuse juhtmestiku silmuste arv. Üldiste sõidukimudelite juhtmestiku ahelate andmed on peaaegu jõudnud 1,000 (Arv 1).
Nii suure hulga vooluahelate optimeerimine ja koordineerimine on autode juhtmestiku disainiga seotud keeruline probleem.
Olemasolev tehniline teave mootorsõidukite juhtmestiku projekteerimise kohta pakub peamiselt juhtmestiku projekteerimise juhiseid juhtmekimbu materjalide ning tootmis- ja töötlemislinkide valimisel., kuid puudub juhtmestiku ahelate planeerimise ja projekteerimise kontseptsioonide süstemaatiline analüüs. See artikkel selgitab juhtmestiku silmuse projekteerimise olulisi põhipunkte kahest aspektist: kulu ja jõudlus, ja pakub konkreetseid juhtimisteid. Sellel on juhtmestiku ahelate kujundamisel teatav juhtroll.

2 Kulupõhine silmuse kujundamise meetod
Juhtmestiku silmus moodustab umbes 90% juhtmestiku materjali maksumusest, sealhulgas juhtmed ja pistikud. Juhtmestiku projekteerimise kulude kontrollimiseks, peame alustama juhtmestiku silmuse disaini optimeerimisest.
Seoses juhtmete kasutamisega, silmusühenduse funktsiooni saavutamine minimaalse juhtme pikkusega on esimene küsimus, mida tuleb silmuse kujundamisel arvesse võtta. See hõlmab disainielementide kahte aspekti: elektrikomponentide paigutuse asukoht ja juhtmestiku paigutuse teede valik. Need kaks tegurit on sõltumatud, kuid omavahel seotud ja neil on oluline mõju traadi pikkuse kasutamisele.
Esimene, komponentide põhimõttel on vaja määrata ahela ühendusviis, ja seejärel määrata iga komponendi paigutuse esialgne asukoht sõiduki keskkonnas. Juhtmestiku paigutuse tee valik põhineb komponentide paigutuse asukohal, kasutades kõige lühemat juhtmestiku pikkust, et katta võimalikult suur osa komponentide paigutusalast. See on ka sõiduki elektrilise topoloogia prototüüp.

Pärast sõiduki topoloogia ehituse lõpetamist, see tuleb kujundada ja kontrollida. Arvutades konkreetse traadi kasutuse, saame kindlaks teha, kas komponentide paigutus ja juhtmestiku paigutus on mõistlikud (praegu on turul suur hulk tarkvara, mis suudab seda funktsiooni realiseerida). Spetsiifiline meetod on võrdlemine, reguleerides osi ükshaaval. Nagu on näidatud joonisel 2 ja joonis 3, võrreldakse erinevate BCM-i paigutuste konstruktsioone, et kontrollida sõidukis kasutatavate juhtmete pikkust ja hulka, ja seejärel määrake, milline BCM-i paigutuse asukoht on parem.
Selles protsessis, sageli esineb vastastikune mõju: komponendi A paigutuse kohandamine mõjutab komponendi B asukoha valikut. Seetõttu, pärast iga komponendi ja juhtmestiku tee mõju juhtme pikkusele ükshaaval kindlaksmääramist, Esimese ringi eelistatud lahendusena valitakse see, millel on suurem mõju traadi pikkusele. Selle põhjal, topoloogia ehitatakse ümber ning võrreldakse ja analüüsitakse uuesti teisi sekundaarseid lahendusi. See saavutab väikseima juhtme pikkusega topoloogilise disainiplatvormi.
Täiuslik topoloogia tagab minimaalse juhtmekasutuse. Samal ajal, juhtmete kasutamise kohta, traditsioonilisel disainikontseptsioonil on juhtmete valikul selged nõuded. Et vältida segadust klemmi ühendamisel, nende eristamiseks kasutatakse sageli rohkem juhtmevärve. Siiski, kuna tootmistase ja kontrollimeetodid paranevad jätkuvalt, juhtmete juhtmete värve saab tegelikult sobivalt kujundada ja reguleerida, et realiseerida silmusfunktsioon minimaalse arvu juhtmetüüpidega, mis on ka meetod silmuse projekteerimiskulude vähendamiseks disaini vaatenurgast.
Pistikute jaoks, Silmuste kujundamisel tuleb keskenduda sellele, kuidas minimeerida pistikute kasutamist ja vähendada ülekandesilmusi. Siin, juhtmestiku projekteerimisinsener peab muutuma süsteemi projekteerimisinseneriks, ning pistikute ja ülekandesilmuste kasutamise vähendamise projekteerimine tuleb viia elektrikomponentide projekteerimisele ja planeerimisele. Arvestada tuleb kahe peamise aspektiga:
Ühelt poolt, elektriliste komponentide funktsionaalseid ahelaid saab eristada vastavalt sõiduki mudeli konfiguratsioonile. Näiteks, turvapadja kontrolleritele, põhilisi funktsionaalseid ahelaid saab konstrueerida samas konnektoris, samas kui täiustatud või laiendatud funktsioone saab paigutada teise konnektorisse. Sel viisil, madala hinnaga mudelitel saab kasutada ainult ühte pistikut, ja elektriahela funktsiooni saab ka realiseerida.
Teisest küljest, seda saab planeerida ka vooluringi ühenduspiirkonna järgi, nagu turvapadja kontroller. Mõned disainerid kaaluvad šassii funktsioonide kavandamist samas pistikupesas ja armatuurlaua funktsioonide kavandamist teises pistikupesas. Selline planeerimine võib vähendada ahelate vastastikust ülekandmist erinevates piirkondades. See alapõhine funktsionaalne silmuskonstruktsioon on eriti tõhus suure hulga ühendatud kontaktidega elektrikomponentide puhul (nagu BCM-kontrollerid).

3 – Juhtmestiku jõudlusel põhinev vooluahela projekteerimise meetod
Juhtmestiku silmus on vooluringi ühenduse loomise tuum. Selle vooluahela ühenduste ohutus ja töökindlus on nõuded, mida tuleb täita. Skeemis olevad juhtmed ja pistikud peavad vastama koormuse ja keskkonna nõuetele. Seda sisu on üksikasjalikult kirjeldatud teistes kujundusmaterjalides. See artikkel selgitab ainult seda, kuidas tagada ahela jõudluse kujundamine ahela tee valiku vaatenurgast.
Esimene, vooluahela konstruktsioon peab vältima tuvastamatuid rikkerežiime. Nagu on näidatud joonisel 4, kaitsme tagumine osa on ühendatud paralleelselt relee pooli otsa ja kontakti otsaga. Seda tüüpi disain on sõidukite vooluringide kujundamisel väga levinud. See disain on ilmselt mõistlik, kui relee pooli ots ja kontakti otsa klemmid on erinevad. Siiski, kui relee pooli ots ja kontakti otsa klemmid on samad, praegused elektrilised kontrolliseadmed ei suuda sellist rikkerežiimi tuvastada, kui klemmid on sisestatud relee aukudesse vales asendis.
Seetõttu, seda silmuse kujundamise meetodit ei saa mõnel juhul kasutada. Muidugi, erinevad disainiinsenerid seisavad silmitsi erinevate projekteerimiskeskkondade ja tootmiskeskkondadega, ja konkreetsed rikkerežiimid on samuti erinevad, kuid esimese asjana tuleb kaaluda rikkerežiimide vältimist vooluringi projekteerimisel.
Teisest küljest, autoelektroonika praegune tase on oluliselt paranenud. Elektroonilise kandjana, ka autode elektromagnetiline keskkond on keerulisem, ja kuidas vähendada elektromagnetilisi häireid juhtmestiku vooluringide projekteerimisel, on vältimatu teema. Juhtmete sidumise häired (Arv 5), toiteallika häired, maapealsed häired, kiirgushäired, jne. kõik avaldavad negatiivset mõju elektriseadmete normaalsele tööle. Juhtmestiku ahelad on kokku pandud, ja juhtmekimbu silmuste vahel ning juhtmestiku ja metalljuhi vahel tekitatud juhtmeühenduse interferents on juhtmekimbu puhul eriti silmatorkav.
Traadi sidumise häirete vähendamiseks silmuse kujundamisel, esmalt peame eristama häireahelaid ja tundlikke silmuseid. Lihtsamalt öeldes, induktiivsed koormusahelad, näiteks süütepoolid, esinejad, mootorid, jne. on häireahelad, samas vooluringid nagu pildistamine, radarisondid, väikese võimsusega LED-tuled, ja erinevad andurid on tundlikud ahelad. Häireahelad ja tundlikud ahelad tuleb projekteerimise käigus eraldi korraldada. Testid on näidanud, et juhtmete vahekauguse suurendamine võib vähendada kõrgsageduslikke häireid (Arv 6). Kui vahet teha ei saa, funktsionaalne testimine tuleb läbi viia, sisestades juhtmetesse häireid, et teha kindlaks ahela konstruktsiooni õigsus.
Samal ajal, juhtmestiku kiirguse ja sidumise mõju vähendamiseks, vooluringi silmuse pindala ja juhtmestiku pikkust tuleks vähendada nii palju kui võimalik. Kogu sõiduki disainis, on vaja minimeerida juhtmestiku silmuse pindala, eriti elektri- ja maaliinid. Silmuses olevad juhtmeköidmed peavad olema võimalikult paralleelsed ja kinnitatud metallkorpuse lähedale, et vähendada silmuse pindala., ja juhtmete vaheline kaugus ei tohiks ületada 50 cm.
Lisaks häiresilmuste ja tundlike silmuste paigutuse arvestamisele, juhtmestikul kasutatavatele häiretevastastele komponentidele keerdpaaridele ja varjestatud juhtmetele tuleb ka silmuse konstruktsioonis tähelepanu pöörata, et saavutada varjestus. Keerdpaari kahel juhtmel peaks olema sama läbimõõt ja pikkus, ja keerdumiskaugus peaks olema 10–20 mm. Konkreetset keerdumispikkust testitakse eksperimentaalselt. Varjestuse maandusklemm peaks ühendama varje 360° mõlemast otsast kilbi kestaga. Varjestuskiht ja varjestuskest moodustavad signaaliliinil tervikliku kilbi. Kui varjestatud kaabliga ühendatud komponendi kest ei ole metallkonstruktsioonist, metallist juhtivate klambritega saab suruda varjestuskihi metallplaadile, mis on kindlalt auto kerega ühendatud. Varjestuse efektiivsus peaks ulatuma 60 dB-ni.

4 Järeldus
Selles artiklis analüüsitakse autotööstuse juhtmestiku ahela projekteerimismeetodit kahest aspektist: kulu ja jõudlus, ning selgitab tööpraktikale tuginedes konkreetsete meetodite rakendamist. Välja on võetud juhtmeköidiku silmuse põhipunktid, mis on juhtmestiku projekteerimisinseneride jaoks ahela projekteerimise protsessis suunav tähtsus.