Metoda dizajna automobilskog strujnog svežnja

Dizajn kabelskih snopova automobilskih strujnih krugova treba sveobuhvatno razmotriti sigurnost, pouzdanost, elektromagnetska kompatibilnost i pogodnost održavanja. Slijede osnovne metode i principi dizajna:
1. Principi dizajna i specifikacije
Sigurnost na prvom mjestu
Visokonaponski kabelski snopovi (kao što su nova energetska vozila) potrebno je usvojiti dvostruki dizajn kako bi se izbjeglo tijelo kao točka uzemljenja, i strogo slijedite zahtjeve otpornosti na visoki napon i razinu zaštite.
Pojasevi moraju izbjegavati područja deformacije u slučaju sudara (poput greda protiv sudara i unutarnjih vrata) kako bi se spriječilo oštećenje izolacije i curenje.
Žice moraju biti uredno povezane, fiksiran i stegnut, i zaštićeni pri prolasku kroz rupe, a pomak pri hitnom kočenju treba rezervirati.

‌Modularni i segmentirani dizajn‌
Podijelite module pojaseva (kao što je kabelski svežanj motora, svežanj instrumenata, svežanj vrata, itd.) prema funkcionalnim područjima kako bi se smanjila duljina glavnog pojasa, smanjiti troškove i olakšati rastavljanje i sastavljanje.
Segmentirane konektore treba postaviti na skriveno mjesto koje je lako održavati kako bi se izbjegao rizik od udaraca.

Elektromagnetska kompatibilnost (EMC)‌
Kabelski svežanj visokog napona trebalo bi provesti ispod šasije što je više moguće kako bi se smanjile elektromagnetske smetnje. Za osjetljive signalne vodove (kao što je CAN sabirnica), dizajn upletene parice ili oklopljene žice koristi se za poboljšanje sposobnosti zaštite od smetnji.

Detaljno objašnjenje prepoznavanja i analize električnih dijagrama automobila

2. Način slaganja
‌Zahtjevi za pričvršćivanje i razmak‌
Razmak između susjednih točaka pričvršćivanja visokonaponskih kabelskih snopova određuje se prema površini poprečnog presjeka:
Kada je površina presjeka veća od 16 mm², razmak je ≤300 mm;
Kada je površina poprečnog presjeka ≤16 mm², razmak je ≤200 mm‌.
Razmak između pojasa i nepomičnih dijelova je ≥10 mm, izbjegavajući kontakt s oštrim rubovima, visoke temperature, i pokretnih dijelova. Ako je potrebno, dodajte toplinski štit ili valovitu cijev za zaštitu‌.

‌Optimizacija putanje ožičenja‌
Visokonaponski kabelski svežanj treba izbjegavati križanje ili namatanje, a pozitivne i negativne žice trebaju biti usmjerene istim putem. Pripadajući pojasevi (kao što su trofazne žice motora) treba rasporediti simetrično‌.
Kada su spojeni pojasevi kokpita i prednje kabine, moraju se provući kroz rupe u limu tijela i zabrtviti kako bi se spriječilo curenje vode i prašine‌.

‌Specifikacije trodimenzionalnog izgleda‌
Kombinirajte strukturu karoserije od lima kako biste isplanirali smjer kabelskog svežnja kako biste osigurali pogodnost sastavljanja i održavanja. Priključak je postavljen u položaj koji je jednostavan za rukovanje kako bi se izbjegle poteškoće s uključivanjem i isključivanjem jednom rukom‌8.

III. ‌Poseban dizajn visokonaponskog kabelskog svežnja‌
‌Dual-track sustav i izbor konektora‌
Visokonaponski krug striktno usvaja dvotračni dizajn. Konektor mora imati petlju za blokiranje, visoka razina zaštite (kao što je IP67) i zaštitnu funkciju, i prednost imaju zreli dobavljači‌.

Visokonaponski kabelski svežanj kao što su pogonski sustavi i stanice za punjenje moraju biti raspoređeni neovisno i jednolično simetrično‌.

Zaštitne mjere
Kabelski svežanj odjeljka motora mora biti otporan na visoke temperature i vibracije, a fiksne točke moraju se postaviti svaki 200 mm, s udaljenosti od ≥100 mm od izvora topline‌.

Koristite plastične zaštitne poklopce kada provlačite kabelski svežanj vrata kroz rupe, i rasporedite ih na suhu stranu vrata kako biste smanjili rizik od curenja vode‌.

IV. ‌Provjera i optimizacija‌
Pregled sheme
Faza dizajna mora proći reviziju više odjela (dizajn, proces, kvaliteta, proizvodnja) kako bi se osigurala izvedivost sheme‌.

‌Probna proizvodnja i testiranje‌
Provjerite dvodimenzionalne crteže pomoću trodimenzionalnih dijagrama ožičenja i shema, te provoditi funkcionalne, testovi trajnosti i prilagodljivosti okolišu nakon probne proizvodnje‌.
Gore navedene metode projektiranja potrebno je sveobuhvatno optimizirati u kombinaciji s električnim opterećenjem vozila, radni uvjeti (kao što je kontinuirani/kratkotrajni/slučajni radni sustav) i čimbenici okoliša (temperatura, vibracija).

Istraživanje i primjena metode projektiranja strujnog kruga automobilskog kabelskog svežnja

Kao važan dio troška kabelskog svežnja, krug kabelskog svežnja automobila ima značajan utjecaj na optimizaciju troškova kabelskog svežnja. Također je izravno povezan sa sigurnošću i pouzdanošću električnih uređaja u vozilu. Na temelju radne prakse, ovaj članak sažima mnoga razmatranja za dizajn petlje s aspekta cijene i izvedbe, te predlaže specifične strategije kontrole i pristupe provedbi, pružanje tehničke podrške za učinkovit i precizan dizajn petlje kabelskog svežnja. Ima snažno usmjeravajuće značenje za dizajnere kabelskih snopova.

1 Uvod
Proizvodi sa žičanim snopom služe kao nosač veze za automobilske električne funkcije i ostvaruju vezu kruga između različitih električnih komponenti. Početna i krajnja točka svakog spoja kruga čine petlju unutar proizvoda kabelskog svežnja. Može se reći da je krug kabelskog svežnja jezgra proizvoda kabelskog svežnja. Kvaliteta dizajna strujnog kruga proizvoda ožičenja izravno određuje sigurnost i pouzdanost ožičenja vozila. Kako se povećava stupanj elektrifikacije vozila, povećavaju se podaci električnih komponenti, interakcija signala između električnih uređaja postaje sve intimnija, a broj petlji kabelskog svežnja automobila također se naglo povećava. Podaci o strujnom krugu kabelskog svežnja općih modela vozila dosegli su gotovo 1,000 (Lik 1).
Kako optimizirati i koordinirati tako velik broj strujnih krugova težak je problem s kojim se suočava dizajn kabelskog svežnja automobila.
Postojeće tehničke informacije o dizajnu kabelskog svežnja za automobile uglavnom pružaju smjernice za projektiranje kabelskog svežnja u odabiru materijala za kabelski snop i vezama za proizvodnju i obradu, ali nedostaje sustavna analiza koncepata planiranja i projektiranja strujnih krugova kabelskog svežnja. Ovaj članak objašnjava relevantne ključne točke dizajna petlje kabelskog svežnja s dva aspekta: trošak i učinak, i pruža specifične upravljačke putove. Ima određenu vodeću ulogu u projektiranju strujnih krugova kabelskog svežnja.

2 Metoda projektiranja petlje temeljena na troškovima
Petlja kabelskog svežnja iznosi oko 90% troškova materijala za kabelski svežanj, uključujući žice i konektore. Za kontrolu troškova dizajna kabelskog svežnja, moramo početi od optimizacije dizajna petlje kabelskog svežnja.
Što se tiče upotrebe žica, kako postići funkciju spajanja petlje s minimalnom duljinom žice prvo je pitanje koje treba razmotriti pri projektiranju petlje. To uključuje dva aspekta elemenata dizajna: mjesto postavljanja električnih komponenti i odabir staza rasporeda kabelskog svežnja. Ova su dva čimbenika neovisna, ali međusobno povezana i imaju značajan utjecaj na korištenje duljine žice.
Prvi, potrebno je odrediti način spajanja sklopa na principu komponenti, a zatim odrediti preliminarni položaj rasporeda svake komponente u okolini vozila. The selection of the wiring harness layout path is based on the layout position of the components, using the shortest wire harness length to cover as much of the component layout area as possible. This is also the prototype of the vehicle electrical topology.

After completing the vehicle topology construction, it needs to be designed and verified. By calculating the specific wire usage, we can determine whether the layout position of components and the wiring harness layout path are reasonable (there are currently a large number of software on the market that can realize this function). The specific method is to compare by adjusting the parts one by one. Kao što je prikazano na slici 2 i slika 3, the designs of different BCM layout positions are compared to check the length and amount of wires used in the vehicle, a zatim odredite koji je položaj BCM rasporeda bolji.
U ovom procesu, često dolazi do međusobnog utjecaja: prilagodba rasporeda komponente A utjecat će na odabir lokacije komponente B. Stoga, nakon utvrđivanja utjecaja svake komponente i putanje kabelskog svežnja na duljinu žice pojedinačno, ono koje ima veći utjecaj na duljinu žice bit će odabrano kao preferirano rješenje u prvom krugu. Na ovoj osnovi, topologija se ponovno gradi, a druga sekundarna rješenja ponovno se uspoređuju i analiziraju. Time se postiže platforma za dizajn topologije s najmanjom duljinom žice.
Savršena topologija može osigurati minimalnu količinu upotrebe žice. Istovremeno, što se tiče upotrebe žica, tradicionalni koncept dizajna ima jasne zahtjeve za odabir žica. Kako bi se izbjegla zabuna pri spajanju terminala, više boja žice često se koristi za njihovo razlikovanje. Međutim, kako se razina proizvodnje i metode inspekcije nastavljaju poboljšavati, boje žica mogu se zapravo prikladno dizajnirati i prilagoditi kako bi se ostvarila funkcija petlje s minimalnim brojem vrsta žica, što je također metoda za smanjenje troškova dizajna petlje iz perspektive dizajna.
Za priključke, kako minimizirati upotrebu konektora i smanjiti prijenosne petlje je ono na što se treba usredotočiti u dizajnu petlje. Ovdje, inženjer dizajna ožičenja treba se transformirati u inženjera dizajna sustava, a rad na projektiranju smanjenja upotrebe konektora i prijenosnih petlji treba premjestiti na dizajn i planiranje električnih komponenti. Dva su glavna aspekta koja treba razmotriti:
S jedne strane, funkcionalni krugovi električnih komponenti mogu se razlikovati prema konfiguracijama modela vozila. Na primjer, za kontrolere zračnih jastuka, osnovni funkcionalni sklopovi mogu se projektirati u istom konektoru, dok se napredne ili proširene funkcije mogu rasporediti u drugom konektoru. Na ovaj način, samo jedan konektor može se koristiti na low-end modelima, a može se ostvariti i funkcija električnog kruga.
S druge strane, može se planirati i prema priključnom području strujnog kruga, kao što je upravljač zračnog jastuka. Neki dizajneri će razmotriti projektiranje funkcija šasije u istom konektoru i funkcija ploče s instrumentima u drugom konektoru. Ova vrsta planiranja može smanjiti međusobni prijenos sklopova u različitim regijama. Ovaj dizajn funkcionalne petlje zasnovan na području posebno je učinkovit za električne komponente s velikim brojem spojenih pinova (kao što su BCM kontroleri).

3 – Metoda projektiranja strujnog kruga temeljena na performansama kabelskog svežnja
Petlja kabelskog svežnja je srž ostvarenja veze strujnog kruga. Sigurnost i pouzdanost spojeva strujnog kruga zahtjevi su koji moraju biti ispunjeni. Žice i konektori u dizajnu kruga moraju biti u skladu sa zahtjevima opterećenja i okoline. Ovi sadržaji su detaljno opisani u drugim materijalima za dizajn. Ovaj članak samo objašnjava kako osigurati dizajn izvedbe petlje iz perspektive odabira staze petlje.
Prvi, projektiranje strujnog kruga mora izbjegavati nedetektabilne načine kvara. Kao što je prikazano na slici 4, stražnji dio osigurača spojen je paralelno s krajem svitka releja i kontaktnim krajem. Ovakav dizajn je vrlo čest u dizajnu sklopova vozila. Ovaj dizajn je očito razuman kada su kraj svitka releja i terminali na kraju kontakta različiti. Međutim, kada su kraj svitka releja i terminali na kraju kontakta isti, trenutna oprema za električnu inspekciju ne može identificirati takav način kvara kada su stezaljke umetnute u rupe releja u pogrešnom položaju.
Stoga, ova metoda dizajna petlje ne može se koristiti u nekim slučajevima. Naravno, različiti inženjeri dizajna suočavaju se s različitim okruženjima dizajna i proizvodnim okruženjima, a specifični načini kvara također će biti različiti, ali izbjegavanje načina kvara u dizajnu strujnog kruga prva je stvar koju treba razmotriti.
S druge strane, trenutna razina automobilske elektronike značajno se poboljšala. Kao elektronički nosač, elektromagnetsko okruženje s kojim se automobili suočavaju također je složenije, a kako smanjiti elektromagnetske smetnje u dizajnu strujnog kruga kabelskog svežnja neizbježna je tema. Smetnje spajanja žice (Lik 5), smetnje u napajanju, smetnje u zemlji, smetnje zračenja, itd. svi će imati negativne učinke na normalan rad električnih uređaja. Strujni krugovi u kabelskom snopu povezani su zajedno, a interferencija spoja žice koja se stvara između petlji kabelskog svežnja i između kabelskog svežnja i metalnog vodiča posebno je izražena u kabelskom snopu.
Za smanjenje smetnji spajanja žice u dizajnu petlje, prvo moramo razlikovati interferencijske petlje i osjetljive petlje. Jednostavnije rečeno, krugove induktivnog opterećenja kao što su zavojnice za paljenje, zvučnici, motori, itd. su interferencijski krugovi, dok sklopovi kao što su imaging, radarske sonde, LED svjetla male snage, a razni senzori su osjetljivi sklopovi. Interferencijske petlje i osjetljive petlje potrebno je rasporediti odvojeno tijekom procesa projektiranja. Ispitivanja su pokazala da povećanje udaljenosti između žica može smanjiti visokofrekventne smetnje (Lik 6). Ako se razlika ne može napraviti, potrebno je provesti funkcionalno ispitivanje ubrizgavanjem smetnji u žice kako bi se utvrdila ispravnost dizajna kruga.
Istovremeno, kako bi se smanjio utjecaj zračenja i spoja kabelskog svežnja, područje petlje strujnog kruga i duljinu kabelskog svežnja treba smanjiti što je više moguće. U dizajnu cijelog vozila, potrebno je minimizirati područje petlje kabelskog svežnja, posebno električnih i zemaljskih vodova. Potrebno je da kabelski snopovi u petlji budu usmjereni paralelno što je više moguće i fiksirani što bliže metalnom tijelu kako bi se smanjila površina petlje, a razmak između žica ne smije biti veći od 50 cm.
Osim razmatranja rasporeda interferencijskih petlji i osjetljivih petlji, komponente protiv smetnji, upletene parice i oklopljene žice koje se koriste na kabelskom snopu također treba obratiti pozornost u dizajnu petlje kako bi se postigla očekivana zaštita. Dvije žice upletene parice trebaju imati isti promjer i duljinu, a udaljenost uvijanja treba biti 10~20 mm. Specifična duljina uvijanja podliježe eksperimentalnom ispitivanju. Terminal za uzemljenje oklopa trebao bi spojiti oklop 360° s oklopom oklopa na oba kraja. Zaštitni sloj i zaštitna ljuska čine potpuni štit na signalnoj liniji. Ako omotač komponente spojene na oklopljeni kabel nije metalne strukture, metalne vodljive kopče mogu se koristiti za pritiskanje zaštitnog sloja na metalnu ploču koja je pouzdano povezana s karoserijom automobila. Učinkovitost zaštite trebala bi doseći 60 dB.

4 Zaključak
Ovaj članak analizira metodu projektiranja strujnog kruga kabelskog svežnja automobila s dva aspekta: trošak i učinak, te objašnjava primjenu konkretnih metoda na temelju prakse rada. Izdvojene su ključne točke dizajna petlje kabelskog svežnja, što ima vodeće značenje za inženjere dizajna kabelskog svežnja u procesu projektiranja petlje.