שיטת עיצוב רתמת מעגלים לרכב

התכנון של רתמות מעגלים לרכב צריך לשקול באופן מקיף את הבטיחות, אֲמִינוּת, תאימות אלקטרומגנטית ונוחות תחזוקה. להלן שיטות ועקרונות העיצוב המרכזיים:
1. עקרונות ומפרטי עיצוב
קודם כל בטיחות
רתמות מתח גבוה (כגון רכבי אנרגיה חדשים) צריך לאמץ עיצוב דו-מסלול כדי להימנע מהגוף כנקודת הארקה, ולעקוב בקפדנות אחר הדרישות של התנגדות מתח גבוה ורמת הגנה.
הרתמות צריכות להימנע מאזורי עיוות התנגשות (כגון קורות נגד התנגשות ודלתות פנימיות) למניעת נזקי בידוד ונזילות.
החוטים צריכים להיות ארוזים בצורה מסודרת, קבוע ומהודק, ומוגן בעת ​​מעבר דרך חורים, ויש לשמור את התזוזה במהלך בלימת חירום.

‌עיצוב מודולרי ומפולח
חלקו את מודולי הרתמה (כמו רתמת מנוע, רתמת מכשירים, רתמת הדלת, וכו') לפי אזורים פונקציונליים כדי להפחית את אורך הרתמה הראשית, להפחית עלויות ולהקל על פירוק והרכבה.
מחברים מפולחים צריכים להיות מסודרים במקום נסתר וקל לתחזוקה כדי למנוע את הסיכון של מהמורות.

תאימות אלקטרומגנטית (EMC)‌
רתמות מתח גבוה צריכות להיות מנותבות מתחת לשלדה ככל האפשר כדי להפחית הפרעות אלקטרומגנטיות. לקווי אות רגישים (כמו אוטובוס CAN), עיצוב זוג מעוות או חוט ממוגן משמש לשיפור יכולת האנטי-הפרעות.

הסבר מפורט על זיהוי וניתוח דיאגרמת מעגלים של רכב

2. שיטת סידור
‌דרישות קיבוע וריווח
המרווח בין נקודות קיבוע סמוכות של רתמות מתח גבוה נקבע בהתאם לשטח החתך:
כאשר שטח החתך גדול מ 16 מ"מ, המרווח הוא ≤300 מ"מ;
כאשר שטח החתך הוא ≤16 מ"מ, המרווח הוא ≤200 מ"מ‌.
הרווח בין הרתמה לחלקים הנייחים הוא ≥10 מ"מ, הימנעות ממגע עם קצוות חדים, טמפרטורות גבוהות, וחלקים נעים. במידת הצורך, הוסף מגן חום או צינור גלי להגנה‌.

אופטימיזציה של נתיב חיווט
רתמות מתח גבוה צריכות להימנע מהצלבה או פיתול, והחוטים החיוביים והשליליים צריכים להיות מנותבים באותו נתיב. הרתמות הקשורות (כגון החוטים התלת פאזיים של המנוע) צריך להיות מסודר באופן סימטרי.
כאשר תא הטייס ורתמות התא הקדמי מחוברות, יש להעביר אותם דרך חורי מתכת הפח ולאטום כדי למנוע דליפת מים ואבק‌.

‌מפרט פריסה תלת מימדית
שלב את מבנה הפח כדי לתכנן את כיוון רתמת החיווט כדי להבטיח את נוחות ההרכבה והתחזוקה. המחבר מסודר במצב קל לתפעול כדי למנוע את הקושי בחיבור ובניתוק ביד אחת‌8.

III. ‌עיצוב מיוחד של רתמת חיווט במתח גבוה
‌בחירת מערכת דו-מסלול ומחברים
מעגל המתח הגבוה מאמץ בהחלט עיצוב דו-מסלול. למחבר חייב להיות לולאה משתלבת, רמת הגנה גבוהה (כמו IP67) ופונקציית מיגון, וספקים בוגרים מועדפים‌.

רתמות חיווט במתח גבוה כגון מערכות הנעה ותחנות טעינה חייבות להיות מסודרות באופן עצמאי ואחיד באופן סימטרי‌.

"אמצעי הגנה".
רתמת החיווט של תא המנוע חייבת להיות עמידה בפני טמפרטורה גבוהה ורעידות, ונקודות קבועות חייבות להיות מוגדרות כל 200 מ.מ., עם מרחק של ≥100 מ"מ ממקור החום‌.

השתמש בכיסויי הגנה מפלסטיק בעת העברת רתמת חיווט הדלת דרך חורים, ולסדר אותם בצד היבש של הדלת כדי להפחית את הסיכון לנזילת מים‌.

Iv. אימות ואופטימיזציה
סקירת תכנית
שלב התכנון צריך לעבור ביקורות רב-מחלקתיות (לְעַצֵב, תַהֲלִיך, אֵיכוּת, ייצור) כדי להבטיח את היתכנות התכנית‌.

‌ייצור ובדיקות ניסוי
אמת את השרטוטים הדו מימדיים באמצעות דיאגרמות חיווט תלת מימדיות וסכמות, ולהתנהל פונקציונלית, מבחני עמידות והתאמה סביבתית לאחר ייצור ניסיון‌.
יש לבצע אופטימיזציה מקיפה של שיטות התכנון הנ"ל בשילוב עם עומס החשמל של הרכב, תנאי הפעלה (כגון מערכת עבודה רציפה/קצרה/אקראית) וגורמים סביבתיים (טֶמפֶּרָטוּרָה, רֶטֶט).

מחקר ויישום של שיטת עיצוב מעגל רתמת חיווט לרכב

כחלק חשוב מעלות רתמת החיווט, למעגל רתמת החיווט של הרכב יש השפעה משמעותית על האופטימיזציה של עלות רתמת החיווט. זה גם קשור ישירות לבטיחות ואמינות המכשירים החשמליים של הרכב. מבוסס על תרגול עבודה, מאמר זה מסכם שיקולים רבים לעיצוב לולאות הן בהיבטי העלות והן בהיבטי הביצועים, ומציע אסטרטגיות בקרה וגישות יישום ספציפיות, מתן תמיכה טכנית לעיצוב לולאת רתמת חוט יעיל ומדויק. יש לו משמעות מנחה חזקה עבור מעצבי רתמות חיווט.

1 מָבוֹא
מוצרי רתמות חוטים משמשים כמנשא חיבור לפונקציות חשמל לרכב ומממשים את חיבור המעגל בין רכיבים חשמליים שונים. נקודת ההתחלה ונקודת הסיום של כל חיבור מעגל מהווים את הלולאה בתוך מוצר רתמת החיווט. ניתן לומר שמעגל רתמת החיווט הוא הליבה של מוצר רתמת החיווט. איכות עיצוב המעגל של מוצר רתמת החיווט קובעת ישירות את הבטיחות והאמינות של רתמת החיווט של הרכב. ככל שמידת החשמול של כלי הרכב עולה, הנתונים של רכיבים חשמליים גדלים, אינטראקציית האות בין מכשירי חשמל הופכת אינטימית יותר ויותר, ומספר לולאות רתמות החיווט לרכב גדל גם הוא בחדות. נתוני מעגל רתמת החיווט של דגמי רכב כלליים הגיעו כמעט 1,000 (דְמוּת 1).
כיצד לייעל ולתאם מספר כה גדול של מעגלים היא בעיה קשה איתה מתמודד תכנון רתמות חיווט לרכב.
המידע הטכני הקיים על תכנון רתמות תיל לרכב מספק בעיקר הנחיות עיצוביות לתכנון רתמות תיל בבחירת חומרי רתמות תיל וקישורי ייצור ועיבוד, אך חסר ניתוח שיטתי של תפיסות התכנון והעיצוב של מעגלי רתמת חוט. מאמר זה מסביר את נקודות המפתח הרלוונטיות של עיצוב לולאות רתמת חוט משני היבטים: עלות וביצועים, ומספק נתיבי בקרה ספציפיים. יש לו תפקיד מנחה מסוים בתכנון מעגלי רתמת החיווט.

2 שיטת עיצוב לולאה מבוססת עלות
לולאת רתמת החיווט מהווה בערך 90% של עלות חומר רתמת החיווט, כולל חוטים ומחברים. כדי לשלוט בעלות עיצוב רתמת החוט, עלינו להתחיל מהאופטימיזציה של עיצוב לולאת רתמת החוט.
לגבי השימוש בחוטים, כיצד להשיג את פונקציית חיבור הלולאה עם אורך החוט המינימלי הוא הנושא הראשון שיש לקחת בחשבון בתכנון הלולאה. זה כולל שני היבטים של אלמנטים עיצוביים: המיקום של רכיבים חשמליים ובחירת נתיבי פריסת רתמות החיווט. שני גורמים אלו הם בלתי תלויים אך קשורים זה בזה ויש להם השפעה משמעותית על השימוש באורך החוט.
רֵאשִׁית, יש צורך לקבוע את שיטת החיבור של המעגל בהתבסס על עקרון הרכיבים, ולאחר מכן לקבוע את המיקום הראשוני של הפריסה של כל רכיב בסביבת הרכב. בחירת נתיב פריסת רתמת החיווט מבוססת על מיקום הפריסה של הרכיבים, שימוש באורך רתמת החוט הקצר ביותר כדי לכסות כמה שיותר משטח פריסת הרכיב. זהו גם אב הטיפוס של הטופולוגיה החשמלית של הרכב.

לאחר השלמת בניית טופולוגיית הרכב, זה צריך להיות מתוכנן ולאמת. על ידי חישוב השימוש בחוט הספציפי, אנו יכולים לקבוע אם מיקום הפריסה של הרכיבים ונתיב פריסת רתמת החיווט סבירים (יש כיום מספר רב של תוכנות בשוק שיכולות לממש את הפונקציה הזו). השיטה הספציפית היא להשוות על ידי התאמת החלקים אחד אחד. כפי שמוצג באיור 2 ואיור 3, העיצובים של מיקומי פריסת BCM שונים מושווים כדי לבדוק את אורך וכמות החוטים בשימוש ברכב, ולאחר מכן קבע איזה מיקום של פריסת BCM הוא טוב יותר.
בתהליך הזה, השפעה הדדית מתרחשת לעתים קרובות: התאמת הפריסה של רכיב א' תשפיע על בחירת המיקום של רכיב ב'. לָכֵן, לאחר קביעת ההשפעה של כל רכיב ונתיב רתמת החיווט על אורך החוט בזה אחר זה, זה שיש לו השפעה גדולה יותר על אורך החוט ייבחר כפתרון המועדף בסיבוב הראשון. על בסיס זה, הטופולוגיה נבנית מחדש ופתרונות משניים אחרים מושווים ומנתחים שוב. זה משיג פלטפורמת עיצוב טופולוגית עם אורך החוט הקטן ביותר.
טופולוגיה מושלמת יכולה להבטיח את הכמות המינימלית של שימוש בחוטים. במקביל, לגבי השימוש בחוטים, לתפיסת העיצוב המסורתית יש דרישות ברורות לבחירת החוטים. על מנת למנוע בלבול בחיבור המסוף, יותר צבעי חוט משמשים לעתים קרובות כדי להבחין ביניהם. אוּלָם, ככל שרמת הייצור ושיטות הבדיקה ממשיכות להשתפר, ניתן למעשה לעצב ולהתאים את צבעי החוטים של החוטים כדי לממש את פונקציית הלולאה עם המספר המינימלי של סוגי חוטים, שהיא גם שיטה להפחתת עלות עיצוב הלולאה מנקודת מבט עיצובית.
עבור מחברים, כיצד למזער את השימוש במחברים ולהקטין את לולאות ההעברה הוא הדבר שצריך להתמקד בו בעיצוב הלולאה. כָּאן, מהנדס תכנון רתמות החיווט צריך להפוך למהנדס תכנון מערכת, ועבודת התכנון של הפחתת השימוש במחברים ובלולאות העברה צריכה לעבור לתכנון ותכנון של רכיבים חשמליים. יש לקחת בחשבון שני היבטים עיקריים:
מִצַד אֶחָד, ניתן להבחין בין מעגלים פונקציונליים של רכיבים חשמליים לפי תצורות דגם הרכב. לְדוּגמָה, עבור בקרי כריות אוויר, ניתן לעצב מעגלים פונקציונליים בסיסיים באותו מחבר, בעוד שניתן לארגן פונקציות מתקדמות או מורחבות במחבר אחר. בדרך זו, ניתן להשתמש רק במחבר אחד בדגמים מתקדמים, וניתן גם לממש את פונקציית המעגל החשמלי.
מִצַד שֵׁנִי, ניתן גם לתכנן אותו לפי אזור החיבור של המעגל, כמו בקר כרית האוויר. כמה מעצבים ישקלו לתכנן את הפונקציות של השלדה באותו מחבר ואת הפונקציות של לוח המחוונים במחבר אחר. סוג זה של תכנון יכול להפחית את ההעברה ההדדית של מעגלים באזורים שונים. עיצוב לולאה פונקציונלי מבוסס-אזור יעיל במיוחד עבור רכיבים חשמליים עם מספר רב של פינים מחוברים (כמו בקרי BCM).

3 - שיטת עיצוב מעגל המבוססת על ביצועי רתמת החוט
לולאת רתמת החיווט היא הליבה של מימוש חיבור המעגל. הבטיחות והאמינות של חיבורי המעגלים שלו הן דרישות שיש לעמוד בהן. החוטים והמחברים בתכנון המעגל חייבים לעמוד בדרישות העומס והסביבה. תכנים אלה תוארו בפירוט בחומרי עיצוב אחרים. מאמר זה מסביר רק כיצד להבטיח את עיצוב ביצועי הלולאה מנקודת המבט של בחירת נתיב הלולאה.
רֵאשִׁית, תכנון המעגל חייב למנוע מצבי כשל בלתי ניתנים לזיהוי. כפי שמוצג באיור 4, החלק האחורי של הנתיך מחובר במקביל לקצה סליל הממסר ולקצה המגע. עיצוב מסוג זה נפוץ מאוד בתכנון מעגלי רכב. עיצוב זה הוא ללא ספק הגיוני כאשר קצה סליל הממסר ומסופי קצה המגע שונים. אוּלָם, כאשר קצה סליל הממסר וקצה המגע זהים, ציוד בדיקה חשמלי נוכחי אינו יכול לזהות מצב כשל כזה כאשר המסופים מוכנסים לתוך חורי הממסר במיקום הלא נכון.
לָכֵן, לא ניתן להשתמש בשיטת עיצוב הלולאה הזו במקרים מסוימים. כַּמוּבָן, מהנדסי עיצוב שונים מתמודדים עם סביבות עיצוב וסביבות ייצור שונות, וגם מצבי הכשל הספציפיים יהיו שונים, אך הימנעות ממצבי כשל בתכנון המעגלים היא הדבר הראשון שיש לקחת בחשבון.
מִצַד שֵׁנִי, הרמה הנוכחית של מוצרי אלקטרוניקה לרכב השתפרה באופן משמעותי. בתור ספק אלקטרוני, הסביבה האלקטרומגנטית איתה מתמודדים מכוניות מורכבת יותר, וכיצד להפחית הפרעות אלקטרומגנטיות בתכנון מעגלים של רתמות חוט הוא נושא בלתי נמנע. הפרעות צימוד תיל (דְמוּת 5), הפרעות באספקת החשמל, הפרעות קרקע, הפרעות קרינה, וכו. לכולם יהיו השפעות שליליות על הפעולה הרגילה של מכשירים חשמליים. המעגלים ברתמת התיל כרוכים יחד, והפרעות צימוד התיל שנוצרות בין לולאות רתמת התיל ובין רתמת התיל למוליך המתכת בולטת במיוחד ברתמת התיל.
להפחתת הפרעות צימוד תיל בתכנון הלולאה, ראשית עלינו להבחין בין לולאות הפרעה ללולאות רגישות. במילים פשוטות, מעגלי עומס אינדוקטיביים כגון סלילי הצתה, רמקולים, מנועים, וכו. הם מעגלי הפרעה, בזמן מעגלים כגון הדמיה, בדיקות מכ"ם, נורות LED בעלות עוצמה נמוכה, וחיישנים שונים הם מעגלים רגישים. לולאות הפרעות ולולאות רגישות צריכות להיות מסודרות בנפרד במהלך תהליך התכנון. בדיקות הראו שהגדלת המרחק בין החוטים יכולה להפחית הפרעות בתדר גבוה (דְמוּת 6). אם אי אפשר לעשות את ההבחנה, יש לבצע בדיקה פונקציונלית על ידי הזרקת הפרעות לחוטים כדי לקבוע את נכונות עיצוב המעגל.
במקביל, על מנת להפחית את השפעת הקרינה והצימוד של רתמת התיל, יש להפחית ככל האפשר את שטח לולאת המעגל ואת אורך רתמת החוט. בעיצוב הרכב כולו, יש צורך למזער את שטח הלולאה של רתמת החיווט, במיוחד קווי החשמל וקווי ההארקה. נדרש כי רתמות החוטים בלולאה יהיו מנותבות במקביל ככל האפשר ולקבועות קרוב ככל האפשר לגוף המתכת כדי לצמצם את שטח הלולאה., והמרחק בין החוטים לא יעלה על 50 ס"מ.
בנוסף לשיקול הפריסה של לולאות הפרעות ולולאות רגישות, יש לשים לב לרכיבים נגד הפרעות זוגות מעוותים וחוטים מסוככים המשמשים ברתמת החוטים גם הם צריכים לשים לב בתכנון הלולאה כדי להשיג ציפיות מיגון. שני החוטים של הזוג המעוות צריכים להיות בעלי אותו קוטר ואורך, ומרחק הפיתול צריך להיות 10 ~ 20 מ"מ. אורך הטוויסט הספציפי כפוף לבדיקה ניסיונית. מסוף הארקה של המגן צריך לחבר את המגן ב-360° למעטפת המגן בשני הקצוות. שכבת המיגון ומעטפת המיגון יוצרים מגן שלם על קו האות. אם המעטפת של הרכיב המחובר לכבל הממוגן אינה ממבנה מתכת, ניתן להשתמש בקליפסים מוליכי מתכת כדי ללחוץ את שכבת המיגון על לוחית המתכת המחוברת באופן אמין לגוף המכונית. יעילות המיגון צריכה להגיע ל-60dB.

4 מַסְקָנָה
מאמר זה מנתח את שיטת עיצוב מעגל רתמת חיווט הרכב משני היבטים: עלות וביצועים, ומסביר את היישום של שיטות ספציפיות המבוססות על פרקטיקת עבודה. נקודות המפתח של עיצוב לולאת רתמת החוט נשלפות, שיש לו משמעות מנחה למהנדסי תכנון רתמות תיל בתהליך תכנון הלולאה.