Design di cablaggio a bassa tensione & Soluzioni

Specifiche tecniche per la progettazione e le soluzioni di cablaggi a bassa tensione

IO. Principi fondamentali di progettazione e tecnologie chiave
‌Modellazione 3D e simulazione dinamica‌
CATIA, UG e altri software 3D vengono utilizzati per simulare il layout del cablaggio, verificare dinamicamente il rischio di interferenza con i componenti circostanti, ottimizzare i percorsi delle diramazioni e la distribuzione dei punti fissi, e ottenere una precisione di simulazione superiore all'80%‌.

Combinato con la zonizzazione funzionale del veicolo (come il vano motore e la cabina), evitare parti mobili e aree taglienti quando si pianifica la direzione dell'imbracatura per ridurre il rischio di usura dinamica‌.

‌Ottimizzazione della corrispondenza di cavi e terminali‌
Il diametro del filo viene selezionato in base alla corrente di carico e alla resistenza al calore, e l'area di contatto dopo la crimpatura viene calcolata da “area della sezione trasversale del conduttore × rapporto di compressione” per garantire prestazioni elettriche e resistenza meccanica‌.

Scenari speciali (come impermeabilizzazione e schermatura) utilizzare terminali o connettori placcati con strutture di crimpatura isolate per risolvere il problema della corrosione elettrochimica di rame e alluminio‌.

Progettazione e applicazioni funzionali di cablaggio a bassa tensione in Cina

‌Progettazione di protezione e fissaggio‌
La protezione dello strato esterno utilizza tubi corrugati e rete intrecciata resistente all'usura, e gli involucri rigidi sono sovrapposti ad aree vulnerabili come il telaio per migliorare la resistenza agli urti‌. La spaziatura fissa della fibbia è ≤300 mm, e la struttura autobloccante è combinata per ottimizzare la distribuzione meccanica per evitare vibrazioni e cadute.

2. Innovazione tecnologica e upgrade dei materiali
‌Tecnologia dei cavi portatori di corrente con nucleo in alluminio‌
La sostituzione del rame con l’alluminio può ridurre il peso di un singolo veicolo di 10 kg. Dopo la promozione su larga scala, il consumo annuo di rame può essere ridotto di 300,000 tonnellate, e i problemi della carenza di rame e delle emissioni di carbonio possono essere risolti simultaneamente. Attraverso il trattamento superficiale e l'ottimizzazione del processo di connessione, i problemi di creep e corrosione dell'alluminio possono essere superati.

Si adattano ai requisiti dell'architettura a 48 V e supportano scenari di connessione ad alta affidabilità (come i nuovi circuiti di ricarica dell’energia).

‌Soluzione di connessione intelligente‌
Il connettore ibrido del lidar con connessione differenziale GEMnet 10G integrata supporta la trasmissione dati a larghezza di banda elevata per una guida intelligente.

Produttore cinese di cablaggi a bassa tensione & fornitore

Interfaccia coassiale miniaturizzata (MATE-AX, TMF) consente la configurazione flessibile delle telecamere, schermi e antenne per ridurre l'occupazione dello spazio.

3. Tipiche modalità e soluzioni di guasto
‌Usura da interferenza dinamica‌ Ottimizzare il percorso del cablaggio per evitare parti in movimento, e aggiungere una protezione a soffietto o in rete intrecciata;
‌Schiacciamento dello strato isolante‌ Utilizzare una guaina rigida o regolare la spaziatura tra i punti fissi per evitare che il cablaggio passi attraverso uno spazio ristretto;
‌Ingresso di acqua nel connettore‌ Utilizzare connettori impermeabili IP67 e superiori, sigillare l'area di crimpatura del terminale e aggiungere anelli di gomma impermeabili;
‌Stacco del cablaggio‌ Utilizza fibbie autobloccanti per ottimizzare la distribuzione meccanica dei punti fissi (come il fissaggio a doppio strato nella sezione di transizione della sospensione);

4. Verifica dei test e controllo dei costi
‌Test delle prestazioni‌
‌Test DV‌: simulare condizioni di lavoro estreme come vibrazioni e impermeabilità per verificare l'affidabilità del cablaggio‌.
‌Test della forza di estrazione‌: La forza di collegamento tra il terminale e il cavo deve essere ≥ 0,40 mm di estensione (#18 Filo AWG)‌.

‌Strategia di riduzione dei costi‌
Ottimizza la lunghezza del cavo e la posizione delle diramazioni attraverso la modellazione digitale 3D per ridurre l'uso di cavi e connettori ridondanti (riduzione di circa 15%)‌. Progettazione modulare (come il cavo flessibile piatto FFC) riduce i costi di sviluppo personalizzato e si adatta alle esigenze di cabine di pilotaggio intelligenti e controllo del dominio.

V. Casi applicativi tipici
‌Cablaggio intelligente della cabina di pilotaggio: Cablaggio schermato a bassa tensione con connettore coassiale MATE-AX per ridurre le interferenze del sistema ad alta tensione sui segnali audio e video.
‌Nuovo cablaggio per la ricarica dell'energia: Tecnologia integrata del filo che trasporta corrente con nucleo in alluminio, riduzione del peso del circuito di ricarica di 20%, efficienza di dissipazione del calore aumentata di 30%.

Attraverso il design e l'innovazione tecnologica di cui sopra, Il cablaggio a bassa tensione ha soddisfatto i severi requisiti dei nuovi veicoli energetici in termini di leggerezza, intelligenza e affidabilità, aiutare le case automobilistiche a ridurre i costi, miglioramento dell’efficienza e obiettivi di sviluppo sostenibile.

NVH è l'acronimo di Rumore, Vibrazione, e durezza. È un indicatore completo per misurare la qualità della produzione automobilistica. In questo articolo, Gli ingegneri dei cablaggi analizzano principalmente l'NVH automobilistico e il rumore dei cablaggi dal punto di vista della progettazione, combinato con l'effettiva esperienza di sviluppo sincrono del veicolo.
Il comfort degli occupanti dell'auto, la resistenza e la durata dei componenti dell'auto causati dalle vibrazioni rientrano nell'ambito della ricerca NVH.

Specifiche di progettazione per cablaggio automobilistico a bassa tensione

L’importanza dell’NVH automobilistico
In generale, le prestazioni di NVH determinano direttamente il livello di comfort del veicolo durante la guida. Più alto è il punteggio NVH, maggiore è il livello di comfort generale del veicolo, e viceversa. Allo stesso tempo, I problemi NVH dei veicoli sono sempre stati uno dei problemi più preoccupanti per i principali produttori di automobili e le società di fornitura di componenti. Secondo le statistiche, Di 1/3 dei problemi di guasto del veicolo sono legati ai problemi NVH del veicolo, e quasi 20% delle spese di ricerca e sviluppo delle principali aziende produttrici di automobili vengono spese per risolvere i problemi NVH dei veicoli.2. Cause di rumore anomalo causato dal cablaggio

2.1 Il margine di riserva è troppo lungo
2.1.1 Margine di esercizio eccessivo
Il margine di movimento dei rami del cablaggio delle parti mobili è relativamente lungo. Quando i relativi componenti elettrici sono in movimento, i rami del cablaggio vengono facilmente a contatto con l'ambiente circostante, provocando un rumore anomalo. Durante l'uso effettivo, le parti dell'auto legate al movimento, come i sedili dell'auto (solitamente i sedili anteriori), piantone dello sterzo, vano portaoggetti del cruscotto, ecc., si muoverà frequentemente. Quando si sistema il cablaggio sulle parti mobili, è necessario aumentare il margine di movimento, questo è, quando il componente si muove, il cablaggio non può limitarne il movimento. Ovviamente, quanto più lungo è il margine di esercizio, meglio è. Durante la progettazione, deve essere realizzato il percorso del cablaggio delle parti mobili nelle posizioni estreme di ciascuna direzione di movimento, e la dimensione del percorso più lungo deve essere utilizzata come dimensione provvisoria di questo segmento di cablaggio, quindi simulare nuovamente se la dimensione provvisoria interferirà con gli accessori circostanti in ciascuna posizione. Se c'è interferenza, è necessario riselezionare il punto di fissaggio del cablaggio o negoziare con i componenti circostanti per evitarli. Se non ci sono interferenze dopo la verifica, la dimensione di questa sezione corrisponde alla dimensione ragionevole del progetto del cablaggio, come mostrato nella Figura 1.

2.1.2 L'indennità di riunione è troppo lunga
Durante il processo di produzione e assemblaggio dell'automobile, se lo spazio operativo è insufficiente, è necessario prenotare un'indennità di riunione. Tuttavia, se il margine di assemblaggio è troppo lungo, ciò causerà facilmente l'interferenza del ramo del cablaggio con l'ambiente circostante, provocando un rumore anomalo. Nell'officina di produzione della fabbrica principale di motori, al fine di migliorare l’efficienza produttiva, alcune parti vengono solitamente assemblate separatamente offline e quindi assemblate sulla catena di montaggio finale, come il vice quadro strumenti, paraurti anteriore e paraurti posteriore, ecc. In questo momento, dobbiamo riservare un'indennità di attracco nella fase iniziale della progettazione per facilitare l'assemblaggio da parte dei lavoratori. Per l'indennità di assemblaggio di questi ancoraggi in linea, la derivazione del cablaggio richiede generalmente 120~140 mm, come mostrato nel segno rosso in Figura 2.

Nel processo di assemblaggio di alcuni componenti elettrici, se i componenti elettrici vengono riparati prima, il connettore all'estremità del cablaggio non potrà essere assemblato per mancanza di spazio operativo. Ciò richiede l'estrazione del connettore all'estremità del cablaggio per collegarlo al componente elettrico, poi spingendolo indietro, ed infine fissare il componente elettrico nella sua posizione originale. Quindi questi rami del cablaggio ci impongono di riservare spazio per l'assemblaggio. Per il margine di assemblaggio di componenti elettrici, i rami del cablaggio generalmente devono essere allungati di 60~80 mm, come mostrato nel segno rosso in Figura 3.

Purché siano soddisfatte le condizioni per l'assemblaggio, minore è il margine di assemblaggio, tanto più controllabile sarà la direzione del cablaggio, minore è la probabilità di contatto con l'ambiente circostante, e minore è la probabilità di rumore anomalo proveniente dai rami del cablaggio. Inoltre, Per la copertura dei rami del cablaggio con margine di assemblaggio è preferibile il nastro di velluto, che può ridurre il rumore anomalo causato dall'interferenza tra il cablaggio e l'ambiente circostante.

2.2 La distanza tra i punti fissi è troppo lunga
La distanza tra i due punti fissi adiacenti del cablaggio è lunga, che è soggetto a tremori e rumori anomali. La funzione della fascetta con fibbia sul cablaggio è quella di fissare i rami del cablaggio e limitarne la direzione. La riduzione dei costi derivanti dall'eliminazione di una fibbia è minima, ma gli effetti collaterali sono molto evidenti: la direzione effettiva della diramazione del cablaggio è molto diversa dallo stato nei dati. Perciò, la dimensione di due punti fissi adiacenti non deve superare i 200mm. Se non è presente alcun punto di interferenza tra il ramo del cablaggio e l'ambiente circostante, e il segmento di diramazione del cablaggio preassemblato è un segmento diritto, la distanza tra i due punti fissi non deve superare i 300mm. Inoltre, la dimensione dal punto di uscita o di fissaggio del ramo del cablaggio all'estremità della guaina non deve superare i 150 mm. Quando la distanza tra i due punti fissi è troppo lunga e il divario con l'ambiente circostante è ridotto, una volta corrette le tolleranze durante la produzione del cablaggio, i rami del cablaggio si allenteranno o si deformeranno durante l'effettivo montaggio, ed è facile interferire con l'ambiente circostante. Durante la guida viene prodotto un rumore anomalo, che influisce sull'esperienza di guida.

2.3 Selezione irragionevole di cravatte con fibbia
Se la cravatta con fibbia è selezionata e progettata in modo irragionevole, potrebbe tremare o cadere, provocando un rumore anomalo. Ogni fascetta ha le proprie dimensioni e il proprio spessore per adattarsi al foro di montaggio. Nel suo range di adattamento, quando la forza di inserimento della testa è ≤60N e la forza di estrazione è ≥120N, è possibile evitare il guasto della fascetta della fibbia. Se la fascetta con fibbia fallisce, non solo produrrà rumore durante la guida dell'auto, ma anche il cablaggio fisso tremerà ed entrerà in contatto con l'ambiente circostante, provocando un rumore anomalo.
Nella progettazione iniziale del cablaggio, dovremmo dare la priorità all'uso delle normali cravatte rotonde, che non solo può ridurre i costi di progettazione, ma vincolano anche la direzione del cablaggio. Cerca di evitare l'uso di fibbie dalla forma speciale e fibbie a T sfalsate per evitare che le fibbie si muovano a causa delle vibrazioni dell'auto stessa, con conseguente rumore anomalo.

Ridurre l'NVH del veicolo dal punto di vista della progettazione del cablaggio
3.1 Riduzione del rumore nel cablaggio stesso
Durante la progettazione, tenere in debita considerazione il possibile rumore anomalo causato dal cablaggio stesso. Il rumore anomalo prodotto dal cablaggio stesso è il più diretto agli occupanti. Perciò, durante la progettazione, dobbiamo simulare un processo di movimento e un processo di assemblaggio ragionevoli, selezionare un punto di fissaggio ragionevole del cablaggio, e seleziona una fibbia per cravatta adatta. Inoltre, nelle zone in cui le diramazioni del cablaggio sono vicine all'interno, si consiglia di avvolgerli tutti con nastro di velluto per l'attenuazione del rumore.3.2 Attenuazione del rumore nelle lamiere
Cercare di evitare di aprire fori nella lamiera del parafiamma e nella lamiera della parte inferiore della carrozzeria. Quando un'auto sta guidando, parte del rumore e delle vibrazioni provengono dal telaio. Se vengono aperti più fori nella lamiera del firewall e nella lamiera della parte inferiore della carrozzeria per fissare il cablaggio, l'auto causerà maggiore rumore e vibrazioni durante la guida ad alta velocità, aumentare l’NVH, e ridurre il comfort dell'auto. . Perciò, È necessario utilizzare il più possibile le schede con perni per fissare il cablaggio sulla lamiera del firewall e sulla lamiera della parte inferiore della carrozzeria. Durante la progettazione, all'ingegnere della lamiera è stato chiesto di saldare perni con un diametro di 5 mm o 6 mm per il fissaggio del cablaggio. Se sono presenti dei cablaggi inevitabili tramite fori, prova ad aprire buchi più piccoli. La dimensione dell'apertura dipende dalla guaina più grande da forare. La dimensione comune dell'apertura è la dimensione diagonale della guaina più grande da perforare, più 6mm come diametro dell'apertura. Questo è, su entrambi i lati viene lasciato uno spazio di 3 mm per garantire che la guaina più grande possa passare attraverso il foro della lamiera riducendo l'apertura della lamiera. Il rumore e le vibrazioni del telaio possono essere ridotti al minimo.

3.3 Riduzione del rumore con cotone fonoassorbente e moquette
Cercare di evitare di comprimere lo spessore del cotone isolante e di ridurre le aperture nel tappeto. Il cotone fonoisolante e i tappeti che appartengono agli interni morbidi hanno la funzione di isolamento acustico e riduzione del rumore. Più spesso è lo spessore, migliore è l'effetto di isolamento acustico.

3.3.1 Cotone fonoisolante
Lo spessore del cotone fonoisolante è generalmente compreso tra 10 E 20 mm, ed è disposto principalmente nel cofano dell'abitacolo e nei copriruota posteriori sinistro e destro. Svolge un ruolo fondamentale nell'isolamento acustico dell'abitacolo. Perché il cotone fonoisolante è installato vicino alla lamiera della carrozzeria, e il cablaggio è fissato sulla lamiera della carrozzeria, come mostrato nella Figura 4 (la parte marrone è il cotone fonoisolante). Perciò, lo spessore del cotone fonoassorbente che provoca il contatto con il cablaggio non può essere troppo spesso, in caso contrario non è possibile fissare il cablaggio sulla lamiera. Nelle aree in cui esiste il cotone fonoassorbente, Per il fissaggio del cablaggio sono da preferire le carte con perni. In questo modo, il cotone fonoisolante deve solo aprire piccoli fori per evitare le borchie. Allo stesso tempo, anche i perni dovrebbero avere la priorità su specifiche più lunghe, come borchie con un'altezza di 20 mm. In questo modo, è possibile lasciare uno spessore di 8~9 mm per il cotone fonoisolante, migliorando così l'effetto di isolamento acustico del cotone fonoisolante. Se i perni di saldatura non sono disponibili in alcune aree della carrozzeria, puoi utilizzare fibbie rialzate con lunghi fori rotondi per ottenere lo stesso effetto.

3.3.2 Tappeto
Lo spessore del tappeto è generalmente compreso tra 10 e 60 mm, che può ridurre notevolmente il rumore e le vibrazioni del telaio. Il tappeto è installato di fronte al cablaggio e al materassino insonorizzante. Il tappeto è disposto sopra il cablaggio, come mostrato nella Figura 5 (la parte azzurra è il tappeto). Perciò, il cablaggio sotto il tappeto dovrebbe cercare di evitare l'uso di fibbie rialzate e non comprimere lo spessore della schiuma di cotone nel tappeto. Se alcuni cablaggi si diramano, come le diramazioni del cablaggio del sedile, è necessario passare attraverso il tappeto per collegarsi ai dispositivi elettrici, sono necessarie aperture per il tappeto. Generalmente, la dimensione dell'apertura è 10 mm più grande del diametro del ramo del cablaggio. Allo stesso tempo, prendere come origine il centro del foro e aprire una scanalatura trasversale. La lunghezza della scanalatura è di 20 mm maggiore della lunghezza diagonale della guaina massima penetrabile per facilitare il passaggio della guaina ed evitare l'apertura di fori passanti più grandi che influenzerebbero l'effetto fonoisolante del tappeto.

04 Conclusione
Un'auto è assemblata da più di 20,000 parti, e l'NVH dell'auto è una questione globale che coinvolge quasi ogni parte dell'auto. Il rumore generato dal cablaggio, conosciuta come la “nave dell’auto”, è spesso il più diretto nell'abitacolo. Perciò, durante la progettazione del cablaggio, dovremmo concentrarci sul rumore e sul rumore anomalo che possono essere causati dalla disposizione del cablaggio per evitare vibrazioni e rumori anomali durante la guida dell'auto a causa di una disposizione irragionevole del cablaggio. Ciò a sua volta influisce sull'esperienza di guida dell'auto.