Ontwerpmethode van het automotive Circuit Harness

Het ontwerp van de harnassen van het automobielcircuit moet de veiligheid volledig overwegen, betrouwbaarheid, Elektromagnetische compatibiliteit en onderhoudsgemak. Hierna volgen de kernontwerpmethoden en principes:
1. Ontwerpprincipes en specificaties
‌Veiligheid voorop‌
Hoogspanningskabelbomen (zoals nieuwe energievoertuigen) moeten een tweesporig ontwerp aannemen om te voorkomen dat het lichaam als aardingspunt fungeert, en volg strikt de vereisten van hoogspanningsweerstand en beschermingsniveau.
De harnassen moeten vervormingsgebieden bij botsingen vermijden (zoals antibotsbalken en binnendeuren) om schade aan de isolatie en lekkage te voorkomen.
De draden moeten netjes gebundeld zijn, vast en vastgeklemd, en beschermd bij het passeren van gaten, en de verplaatsing tijdens een noodstop moet worden gereserveerd.

‌Modulair en gesegmenteerd ontwerp‌
Verdeel de harnasmodules (zoals een motorkabelboom, instrument harnas, deur harnas, enz.) volgens functionele gebieden om de lengte van het hoofdharnas te verminderen, kosten verlagen en demontage en montage vergemakkelijken.
Gesegmenteerde connectoren moeten op een verborgen en gemakkelijk te onderhouden locatie worden geplaatst om het risico op stoten te voorkomen.

‌Elektromagnetische compatibiliteit (EMC)‌
Hoogspanningskabelbomen moeten zoveel mogelijk onder het chassis worden geleid om elektromagnetische interferentie te verminderen. Voor gevoelige signaallijnen (zoals kan bus), twisted pair of afgeschermd draadontwerp wordt gebruikt om het anti-interferentievermogen te verbeteren.

Gedetailleerde uitleg van de herkenning en analyse van het auto -circuitdiagram

2. Regelingsmethode
‌Vereisten voor bevestiging en afstand‌
De afstand tussen aangrenzende bevestigingspunten van hoogspanningskabelbomen wordt bepaald op basis van het dwarsdoorsnedeoppervlak:
Wanneer het dwarsdoorsnedeoppervlak groter is dan 16 mm², de afstand bedraagt ​​≤300 mm;
Wanneer het dwarsdoorsnedeoppervlak ≤16 mm² is, de afstand bedraagt ​​≤200 mm‌.
De opening tussen het harnas en de vaste delen is ≥10 mm, vermijd contact met scherpe randen, hoge temperaturen, en bewegende delen. Indien nodig, voeg een hitteschild of gegolfde buis toe ter bescherming‌.

‌Bedradingspadoptimalisatie‌
Hoogspanningskabelbomen moeten kruisen of wikkelen vermijden, en de positieve en negatieve draden moeten in hetzelfde pad worden geleid. De bijbehorende harnassen (zoals de driefasige draden van de motor) moeten symmetrisch worden gerangschikt.
Wanneer de kabelbomen van de cockpit en de voorcabine zijn aangesloten, ze moeten door de gaten in het plaatmetaal van de carrosserie worden gevoerd en worden afgedicht om lekkage van water en stof te voorkomen.

‌Driedimensionale lay-outspecificaties‌
Combineer de plaatwerkstructuur van de carrosserie om de richting van de kabelboom te plannen en zo het gemak van montage en onderhoud te garanderen. De connector is in een eenvoudig te bedienen positie geplaatst om te voorkomen dat u hem met één hand hoeft aan te sluiten en los te koppelen‌8.

III. ‌Speciaal ontwerp van de hoogspanningskabelboom‌
‌Dubbelspoorsysteem en connectorselectie‌
Het hoogspanningscircuit hanteert strikt een tweesporig ontwerp. De connector moet een lusvergrendeling hebben, hoog beschermingsniveau (zoals IP67) en afschermende functie, en volwassen leveranciers hebben de voorkeur.

Hoogspanningskabelbomen zoals aandrijfsystemen en laadstations moeten onafhankelijk en gelijkmatig symmetrisch‌ worden gerangschikt.

‌Beschermende maatregelen‌
De kabelboom in de motorruimte moet bestand zijn tegen hoge temperaturen en trillingen, en vaste punten moeten elke keer worden ingesteld 200 mm, met een afstand van ≥100 mm tot de warmtebron‌.

Gebruik plastic beschermhoezen wanneer u de deurbedrading door de gaten voert, en plaats ze aan de droge kant van de deur om het risico op waterlekkage te verminderen.

Iv. ‌Verificatie en optimalisatie‌
‌Regeloverzicht‌
De ontwerpfase moet beoordelingen door meerdere afdelingen doorstaan (ontwerp, proces, kwaliteit, productie) om de haalbaarheid van het plan te garanderen.

‌Proefproductie en testen‌
Controleer de tweedimensionale tekeningen via driedimensionale bedradingsschema's en schema's, en functioneel uitvoeren, duurzaamheids- en milieuaanpassingstests na proefproductie‌.
De bovenstaande ontwerpmethoden moeten uitgebreid worden geoptimaliseerd in combinatie met de elektrische belasting van het voertuig, bedrijfsomstandigheden (zoals een continu/kortlopend/willekeurig werksysteem) en omgevingsfactoren (temperatuur, trillingen).

Onderzoek en toepassing van de ontwerpmethode voor bedradingscircuits in auto's

Als een belangrijk deel van de kabelboomkosten, Het kabelboomcircuit van auto's heeft een aanzienlijke invloed op de optimalisatie van de kabelboomkosten. Het houdt ook rechtstreeks verband met de veiligheid en betrouwbaarheid van de elektrische apparaten van het voertuig. Gebaseerd op de werkpraktijk, dit artikel vat veel overwegingen samen voor lusontwerp, zowel op het gebied van kosten als prestaties, en stelt specifieke controlestrategieën en implementatiebenaderingen voor, het bieden van technische ondersteuning voor efficiënt en nauwkeurig kabelboomlusontwerp. Het heeft een sterke leidende betekenis voor ontwerpers van kabelbomen.

1 Invoering
Kabelboomproducten dienen als verbindingsdrager voor elektrische functies in de auto en realiseren de circuitverbinding tussen verschillende elektrische componenten. Het begin- en eindpunt van elke circuitverbinding vormen de lus in het kabelboomproduct. Er kan worden gezegd dat het kabelboomcircuit de kern is van het kabelboomproduct. De kwaliteit van het circuitontwerp van het kabelboomproduct bepaalt rechtstreeks de veiligheid en betrouwbaarheid van de voertuigkabelboom. Naarmate de mate van elektrificatie van voertuigen toeneemt, de gegevens van elektrische componenten nemen toe, de signaalinteractie tussen elektrische apparaten wordt steeds intiemer, en het aantal kabelboomlussen in auto's neemt ook sterk toe. De kabelboomcircuitgegevens van algemene voertuigmodellen hebben bijna bereikt 1,000 (Figuur 1).
Het optimaliseren en coördineren van een dergelijk groot aantal circuits is een lastig probleem bij het ontwerpen van kabelbomen in auto's.
De bestaande technische informatie over het ontwerp van kabelbomen voor auto's biedt voornamelijk ontwerprichtlijnen voor het ontwerp van kabelbomen bij de selectie van kabelboommaterialen en productie- en verwerkingskoppelingen, maar mist een systematische analyse van de plannings- en ontwerpconcepten van kabelboomcircuits. In dit artikel worden de relevante kernpunten van het kabelboomlusontwerp vanuit twee aspecten uitgelegd: kosten en prestaties, en biedt specifieke besturingspaden. Het speelt een zekere leidende rol bij het ontwerp van kabelboomcircuits.

2 Op kosten gebaseerde lusontwerpmethode
De kabelboomlus is goed voor ongeveer 90% van de materiaalkosten van de kabelboom, inclusief draden en connectoren. Om de kosten van het ontwerp van kabelbomen onder controle te houden, we moeten beginnen bij de optimalisatie van het ontwerp van kabelboomlussen.
Wat betreft het gebruik van draden, hoe de lusverbindingsfunctie kan worden bereikt met de minimale draadlengte is het eerste probleem waarmee rekening moet worden gehouden bij het lusontwerp. Dit omvat twee aspecten van ontwerpelementen: de plaatsingslocatie van elektrische componenten en de selectie van de lay-outpaden van de kabelbomen. Deze twee factoren zijn onafhankelijk maar met elkaar verbonden en hebben een aanzienlijke invloed op het gebruik van draadlengte.
Eerst, het is noodzakelijk om de verbindingsmethode van het circuit te bepalen op basis van het componentenprincipe, en bepaal vervolgens de voorlopige positie van de lay-out van elk onderdeel in de voertuigomgeving. De selectie van het lay-outpad van de kabelboom is gebaseerd op de lay-outpositie van de componenten, gebruik de kortste kabelboomlengte om een ​​zo groot mogelijk deel van het lay-outgebied van de component te bestrijken. Dit is ook het prototype van de elektrische topologie van het voertuig.

Na voltooiing van de constructie van de voertuigtopologie, het moet worden ontworpen en geverifieerd. Door het specifieke draadgebruik te berekenen, we kunnen bepalen of de lay-outpositie van componenten en het lay-outpad van de kabelboom redelijk zijn (er is momenteel een groot aantal software op de markt die deze functie kan realiseren). De specifieke methode is vergelijken door de onderdelen één voor één aan te passen. Zoals weergegeven in figuur 2 en Figuur 3, de ontwerpen van verschillende BCM-lay-outposities worden vergeleken om de lengte en het aantal draden dat in het voertuig wordt gebruikt te controleren, en bepaal vervolgens welke positie van de BCM-indeling beter is.
In dit proces, wederzijdse beïnvloeding komt vaak voor: de aanpassing van de indeling van component A heeft invloed op de keuze van de locatie van component B. Daarom, nadat u één voor één de impact van elk onderdeel en kabelboompad op de lengte van de draad hebt bepaald, degene die een grotere impact heeft op de lengte van de draad zal worden geselecteerd als de eerste ronde voorkeursoplossing. Op deze basis, de topologie wordt opnieuw opgebouwd en andere secundaire oplossingen worden vergeleken en opnieuw geanalyseerd. Hierdoor wordt een topologisch ontwerpplatform met de kleinste draadlengte bereikt.
Een perfecte topologie kan een minimaal draadgebruik garanderen. Tegelijkertijd, over het gebruik van draden, het traditionele ontwerpconcept stelt duidelijke eisen aan de selectie van draden. Om verwarring bij het aansluiten van de aansluitingen te voorkomen, Er worden vaak meer draadkleuren gebruikt om ze te onderscheiden. Echter, naarmate het productieniveau en de inspectiemethoden blijven verbeteren, de draadkleuren van de draden kunnen daadwerkelijk op de juiste manier worden ontworpen en aangepast om de lusfunctie te realiseren met een minimaal aantal draadtypen, wat ook een methode is om de lusontwerpkosten vanuit ontwerpperspectief te verlagen.
Voor connectoren, Bij het lusontwerp moet de nadruk worden gelegd op het minimaliseren van het gebruik van connectoren en het verminderen van overdrachtslussen. Hier, de kabelboomontwerper moet transformeren naar een systeemontwerper, en het ontwerpwerk om het gebruik van connectoren en overdrachtslussen te verminderen moet worden verplaatst naar het ontwerp en de planning van elektrische componenten. Er zijn twee belangrijke aspecten waarmee rekening moet worden gehouden:
Enerzijds, functionele circuits van elektrische componenten kunnen worden onderscheiden op basis van de voertuigmodelconfiguraties. Bijvoorbeeld, voor airbagcontrollers, functionele basiscircuits kunnen in dezelfde connector worden ontworpen, terwijl geavanceerde of uitgebreide functies in een andere connector kunnen worden geregeld. Op deze manier, op low-end modellen kan slechts één connector worden gebruikt, en de elektrische circuitfunctie kan ook worden gerealiseerd.
Anderzijds, het kan ook worden gepland op basis van het aansluitgebied van het circuit, zoals de airbagcontroller. Sommige ontwerpers zullen overwegen om de functies van het chassis in dezelfde connector te ontwerpen en de functies van het instrumentenpaneel in een andere connector. Dit soort planning kan de onderlinge overdracht van circuits in verschillende regio's verminderen. Dit gebiedsgerichte functionele lusontwerp is bijzonder effectief voor elektrische componenten met een groot aantal aangesloten pinnen (zoals BCM-controllers).

3 – Circuitontwerpmethode gebaseerd op de prestaties van de kabelboom
De kabelboomlus is de kern van het realiseren van een circuitverbinding. De veiligheid en betrouwbaarheid van de circuitverbindingen zijn vereisten waaraan moet worden voldaan. De draden en connectoren in het circuitontwerp moeten voldoen aan de eisen van de belasting en de omgeving. Deze inhoud is gedetailleerd beschreven in andere ontwerpmaterialen. In dit artikel wordt alleen uitgelegd hoe u het ontwerp van lusprestaties kunt garanderen vanuit het perspectief van luspadselectie.
Eerst, het circuitontwerp moet niet-detecteerbare foutmodi vermijden. Zoals weergegeven in figuur 4, het achterste deel van de zekering is parallel verbonden met het relaisspoeluiteinde en het contactuiteinde. Dit soort ontwerp is heel gebruikelijk bij het ontwerpen van voertuigcircuits. Dit ontwerp is uiteraard redelijk als de uiteinden van de relaisspoel en de contacteinden verschillend zijn. Echter, wanneer het relaisspoeluiteinde en de contacteindaansluitingen hetzelfde zijn, huidige elektrische inspectieapparatuur kan een dergelijke storingsmodus niet identificeren wanneer de aansluitingen in de verkeerde positie in de relaisgaten worden gestoken.
Daarom, deze lusontwerpmethode kan in sommige gevallen niet worden gebruikt. Natuurlijk, verschillende ontwerpingenieurs worden geconfronteerd met verschillende ontwerpomgevingen en productieomgevingen, en de specifieke faalmodi zullen ook anders zijn, maar het vermijden van faalmodi bij het ontwerpen van circuits is het eerste waar we rekening mee moeten houden.
Anderzijds, het huidige niveau van auto-elektronica is aanzienlijk verbeterd. Als elektronische drager, de elektromagnetische omgeving waarmee auto's worden geconfronteerd, is ook complexer, en hoe elektromagnetische interferentie bij het ontwerpen van kabelboomcircuits kan worden verminderd, is een onvermijdelijk onderwerp. Interferentie door draadkoppeling (Figuur 5), interferentie van de voeding, interferentie van de grond, stralingsinterferentie, enz. hebben allemaal nadelige gevolgen voor de normale werking van elektrische apparaten. De circuits in de kabelboom zijn samengebundeld, en de draadkoppelingsinterferentie die wordt gegenereerd tussen de kabelboomlussen en tussen de kabelboom en de metalen geleider is vooral prominent aanwezig in de kabelboom.
Om interferentie van draadkoppelingen in het lusontwerp te verminderen, we moeten eerst onderscheid maken tussen interferentielussen en gevoelige lussen. Om het simpel te zeggen, inductieve belastingcircuits zoals bobines, luidsprekers, motoren, enz. zijn interferentiecircuits, terwijl circuits zoals beeldvorming, radarsondes, energiezuinige LED-verlichting, en verschillende sensoren zijn gevoelige circuits. Storingslussen en gevoelige lussen moeten tijdens het ontwerpproces afzonderlijk worden gerangschikt. Tests hebben aangetoond dat het vergroten van de afstand tussen draden hoogfrequente interferentie kan verminderen (Figuur 6). Als het onderscheid niet gemaakt kan worden, functionele tests moeten worden uitgevoerd door interferentie in de draden te injecteren om de juistheid van het circuitontwerp te bepalen.
Tegelijkertijd, om de invloed van kabelboomstraling en koppeling te verminderen, het circuitlusoppervlak en de lengte van de kabelboom moeten zoveel mogelijk worden beperkt. In het ontwerp van het gehele voertuig, het is noodzakelijk om het lusoppervlak van de kabelboom te minimaliseren, vooral de stroomleidingen en aardleidingen. Het is vereist dat de kabelbomen in de lus zoveel mogelijk parallel worden geleid en zo dicht mogelijk bij het metalen lichaam worden bevestigd om het lusoppervlak te verkleinen, en de afstand tussen de draden mag niet groter zijn dan 50 cm.
Naast de overweging van de lay-out van interferentielussen en gevoelige lussen, Er moet ook aandacht worden besteed aan de anti-interferentiecomponenten, twisted pairs en afgeschermde draden die op de kabelboom worden gebruikt in het lusontwerp om aan de verwachtingen op het gebied van afscherming te voldoen. De twee draden van het getwiste paar moeten dezelfde diameter en lengte hebben, en de draaiafstand moet 10 ~ 20 mm zijn. De specifieke twistlengte is onderworpen aan experimentele tests. De aardingsklem van de afscherming moet de afscherming aan beide uiteinden over 360° verbinden met de afscherming. De afschermingslaag en het afschermingsomhulsel vormen een volledige afscherming op de signaallijn. Als de schaal van het onderdeel dat op de afgeschermde kabel is aangesloten, geen metalen structuur heeft, Met metalen geleidende clips kan de afschermingslaag op de metalen plaat worden gedrukt die op betrouwbare wijze met de carrosserie is verbonden. De afschermingseffectiviteit moet 60dB bereiken.

4 Conclusie
Dit artikel analyseert de ontwerpmethode voor bedradingscircuits voor auto's vanuit twee aspecten: kosten en prestaties, en legt de toepassing uit van specifieke methoden gebaseerd op de werkpraktijk. De belangrijkste punten van het kabelboomlusontwerp worden eruit gehaald, wat van leidende betekenis is voor kabelboomontwerpers in het lusontwerpproces.