Metoda de proiectare a cablajului circuitului auto

Proiectarea cablajelor de circuite auto trebuie să ia în considerare în mod cuprinzător siguranța, fiabilitate, compatibilitate electromagnetică și confort de întreținere. Următoarele sunt metodele și principiile de bază de proiectare:
1. Principii și specificații de proiectare
Siguranța în primul rând
Cabluri de înaltă tensiune (cum ar fi vehiculele cu energie nouă) trebuie să adopte un design cu două căi pentru a evita corpul ca punct de împământare, și respectați cu strictețe cerințele de rezistență la înaltă tensiune și nivelul de protecție.
Hamurile trebuie să evite zonele de deformare prin coliziune (precum grinzile anti-coliziune și ușile interioare) pentru a preveni deteriorarea izolației și scurgerile.
Firele trebuie să fie bine împachetate, fixat si prins, si protejate la trecerea prin gauri, iar deplasarea în timpul frânării de urgență ar trebui să fie rezervată.

‌Design modular și segmentat‌
Împărțiți modulele cablajului (cum ar fi cablajul motorului, ham pentru instrumente, cablajul ușii, etc.) conform zonelor funcționale pentru a reduce lungimea hamului principal, reduce costurile și facilitează dezasamblarea și asamblarea.
Conectorii segmentați trebuie aranjați într-o locație ascunsă și ușor de întreținut pentru a evita riscul de denivelări.

Compatibilitate electromagnetică (EMC)‌
Cablurile de înaltă tensiune trebuie direcționate sub șasiu cât mai mult posibil pentru a reduce interferențele electromagnetice. Pentru linii de semnal sensibile (cum ar fi busul CAN), pereche răsucită sau design de sârmă ecranat este utilizat pentru a spori capacitatea anti-interferență.

Explicație detaliată a recunoașterii și analizei diagramei circuitelor auto

2. Metoda de aranjare
Cerințe de fixare și spațiere
Distanța dintre punctele de fixare adiacente ale cablajelor de înaltă tensiune este determinată în funcție de aria secțiunii transversale:
Când aria secțiunii transversale este mai mare decât 16 mm², distanța este ≤300 mm;
Când aria secțiunii transversale este ≤16 mm², distanța este ≤200 mm‌.
Distanța dintre cablaj și părțile staționare este ≥10 mm, evitând contactul cu marginile ascuțite, temperaturi ridicate, și piese mobile. Dacă este necesar, adăugați un scut termic sau un tub ondulat pentru protecție‌.

‌Optimizarea traseului cablajului‌
Cablajele de înaltă tensiune ar trebui să evite încrucișarea sau înfășurarea, iar firele pozitive și negative ar trebui direcționate pe aceeași cale. Hamurile asociate (precum firele trifazate ale motorului) ar trebui dispuse simetric.
Când cockpitul și hamurile din față sunt conectate, acestea trebuie trecute prin orificiile corpului din tablă și sigilate pentru a preveni scurgerile de apă și praf‌.

‌Specificații de aspect tridimensional‌
Combinați structura tablei caroseriei pentru a planifica direcția cablajului pentru a asigura confortul asamblarii și întreținerii. Conectorul este aranjat într-o poziție ușor de utilizat pentru a evita dificultatea de a conecta și deconecta cu o singură mână‌8.

Iii. ‌Design special al cablajului de înaltă tensiune‌
Sistem cu două căi și selecție de conectori
Circuitul de înaltă tensiune adoptă strict un design cu două căi. Conectorul trebuie să aibă interblocare în buclă, nivel ridicat de protecție (cum ar fi IP67) și funcție de ecranare, iar furnizorii maturi sunt preferați‌.

Cablurile de înaltă tensiune, cum ar fi sistemele de acționare și stațiile de încărcare, trebuie să fie aranjate independent și uniform simetric‌.

Măsuri de protecție
Cablajul compartimentului motor trebuie să fie rezistent la temperaturi ridicate și vibrații, iar punctele fixe trebuie stabilite fiecare 200 mm, cu o distanță de ≥100 mm de la sursa de căldură‌.

Folosiți capace de protecție din plastic când treceți cablajul ușii prin orificii, și aranjați-le pe partea uscată a ușii pentru a reduce riscul de scurgere de apă‌.

Iv. ‌Verificare și optimizare‌
Revizuirea schemei
Etapa de proiectare trebuie să treacă de revizuiri multi-departamentale (proiecta, proces, calitate, fabricatie) pentru a asigura fezabilitatea schemei‌.

‌Producție și testare‌
Verificați desenele bidimensionale prin diagrame și scheme de conexiuni tridimensionale, și comportament funcțional, teste de durabilitate și adaptabilitate la mediu după producția de probă‌.
Metodele de proiectare de mai sus trebuie optimizate complet în combinație cu sarcina electrică a vehiculului, conditii de functionare (precum sistemul de lucru continuu/de scurta durata/aleatoriu) și factori de mediu (temperatură, vibrații).

Cercetarea și aplicarea metodei de proiectare a circuitelor cablajului auto

Ca o proporție importantă din costul cablajului, circuitul cablajului auto are un impact semnificativ asupra optimizarii costului cablajului. De asemenea, este direct legat de siguranța și fiabilitatea aparatelor electrice ale vehiculului. Pe baza practicii de lucru, acest articol rezumă multe considerații pentru proiectarea buclei din ambele aspecte ale costului și performanței, și propune strategii specifice de control și abordări de implementare, oferind suport tehnic pentru proiectarea eficientă și precisă a buclei cablajului. Are o semnificație de ghidare puternică pentru proiectanții cablajelor.

1 Introducere
Produsele cablajului servesc ca suport de conexiune pentru funcțiile electrice ale autovehiculelor și realizează conexiunea circuitului dintre diferite componente electrice. Punctul de pornire și punctul final al fiecărei conexiuni de circuit constituie bucla din cadrul produsului cablaj. Se poate spune că circuitul cablajului este nucleul produsului cablajului. Calitatea designului circuitului produsului cablajului determină în mod direct siguranța și fiabilitatea cablajului vehiculului. Pe măsură ce gradul de electrificare a vehiculelor crește, datele componentelor electrice cresc, interacţiunea semnalului dintre aparatele electrice devine din ce în ce mai intimă, iar numărul buclelor cablajului auto crește, de asemenea, brusc. Datele circuitului cablajului pentru modelele generale de vehicule au ajuns aproape 1,000 (Figura 1).
Cum să optimizați și să coordonați un număr atât de mare de circuite este o problemă dificilă cu care se confruntă proiectarea cablajului auto.
Informațiile tehnice existente despre proiectarea cablajului de sârmă auto oferă în principal îndrumări de proiectare pentru proiectarea cablajului de sârmă în selectarea materialelor cablajului de sârmă și a legăturilor de fabricație și procesare, dar îi lipsește analiza sistematică a conceptelor de planificare și proiectare a circuitelor cablajului. Acest articol explică punctele cheie relevante ale designului buclei cablajului din două aspecte: cost și performanță, și oferă căi de control specifice. Are un anumit rol de ghidare în proiectarea circuitelor cablajului.

2 Metoda de proiectare a buclei bazată pe cost
Bucla cablajului reprezintă aproximativ 90% a costului materialului cablajului, inclusiv fire și conectori. Pentru a controla costul proiectării cablajului de sârmă, trebuie să plecăm de la optimizarea designului buclei cablajului de sârmă.
Referitor la utilizarea firelor, modul de realizare a funcției de conectare a buclei cu lungimea minimă a firului este prima problemă care trebuie luată în considerare în proiectarea buclei. Aceasta implică două aspecte ale elementelor de design: locația de amplasare a componentelor electrice și selectarea căilor de amplasare a cablajului. Acești doi factori sunt independenți, dar interdependenți și au un impact semnificativ asupra utilizării lungimii firului.
Primul, este necesar să se determine metoda de conectare a circuitului pe baza principiului componentelor, și apoi determinați poziția preliminară a aspectului fiecărei componente în mediul vehiculului. Selectarea traseului cablajului de cablaj se bazează pe poziția de dispunere a componentelor, folosind cea mai scurtă lungime a cablajului de sârmă pentru a acoperi cât mai mult posibil zona de amplasare a componentelor. Acesta este, de asemenea, prototipul topologiei electrice a vehiculului.

După finalizarea construcției topologiei vehiculului, trebuie proiectat și verificat. Prin calcularea utilizării specifice a firului, putem determina dacă poziția de amplasare a componentelor și calea de amplasare a cablajului sunt rezonabile (în prezent există pe piață un număr mare de software care pot realiza această funcție). Metoda specifică este de a compara prin ajustarea pieselor una câte una. După cum se arată în figura 2 și Figura 3, modelele diferitelor poziții de amplasare BCM sunt comparate pentru a verifica lungimea și cantitatea de fire utilizate în vehicul, și apoi determinați ce poziție a aspectului BCM este mai bună.
În acest proces, influența reciprocă apare adesea: ajustarea aspectului componentei A va afecta selectarea locației componentei B. Prin urmare, după determinarea impactului fiecărei componente și a traseului cablajului asupra lungimii firului unul câte unul, cea care are un impact mai mare asupra lungimii firului va fi selectată ca soluție preferată pentru prima rundă. Pe această bază, topologia este reconstruită și alte soluții secundare sunt comparate și analizate din nou. Se realizează astfel o platformă de proiectare topologică cu cea mai mică lungime a firului.
O topologie perfectă poate asigura cantitatea minimă de utilizare a firului. În același timp, cu privire la utilizarea firelor, conceptul de design tradițional are cerințe clare pentru selectarea firelor. Pentru a evita confuzia în conectarea terminalelor, mai multe culori de sârmă sunt adesea folosite pentru a le distinge. Cu toate acestea, pe măsură ce nivelul de producție și metodele de inspecție continuă să se îmbunătățească, culorile firelor pot fi de fapt proiectate și ajustate corespunzător pentru a realiza funcția de buclă cu un număr minim de tipuri de fire, care este, de asemenea, o metodă de reducere a costului de proiectare a buclei din perspectiva proiectării.
Pentru conectori, modul de a minimiza utilizarea conectorilor și de a reduce buclele de transfer este ceea ce trebuie să se concentreze în proiectarea buclei. Aici, inginerul proiectant cablaj trebuie să se transforme într-un inginer proiectant de sistem, iar munca de proiectare de reducere a utilizării conectorilor și a buclelor de transfer trebuie mutată la proiectarea și planificarea componentelor electrice. Există două aspecte principale de luat în considerare:
Pe de o parte, circuitele funcționale ale componentelor electrice pot fi distinse în funcție de configurațiile modelului vehiculului. De exemplu, pentru controlerele airbag-urilor, circuitele funcționale de bază pot fi proiectate în același conector, în timp ce funcțiile avansate sau extinse pot fi aranjate într-un alt conector. În acest fel, numai un conector poate fi utilizat pe modelele low-end, iar funcția circuitului electric poate fi, de asemenea, realizată.
Pe de altă parte, se poate planifica si in functie de zona de conectare a circuitului, cum ar fi controlerul airbag-ului. Unii designeri vor lua în considerare proiectarea funcțiilor șasiului în același conector și a funcțiilor panoului de instrumente într-un alt conector. Acest tip de planificare poate reduce transferul reciproc de circuite în diferite regiuni. Acest design de buclă funcțională bazată pe zonă este deosebit de eficient pentru componentele electrice cu un număr mare de pini conectați (precum controlerele BCM).

3 – Metoda de proiectare a circuitului bazată pe performanța cablajului
Bucla cablajului este nucleul realizării conexiunii circuitului. Siguranța și fiabilitatea conexiunilor sale de circuit sunt cerințe care trebuie îndeplinite. Firele și conectorii din designul circuitului trebuie să respecte cerințele sarcinii și mediului. Aceste conținuturi au fost descrise în detaliu în alte materiale de design. Acest articol explică doar cum să se asigure proiectarea performanței buclei din perspectiva selecției căii buclei.
Primul, proiectarea circuitului trebuie să evite modurile de defectare nedetectabile. După cum se arată în figura 4, the rear part of the fuse is connected in parallel with the relay coil end and contact end. This kind of design is very common in vehicle circuit design. This design is obviously reasonable when the relay coil end and contact end terminals are different. Cu toate acestea, when the relay coil end and contact end terminals are the same, current electrical inspection equipment cannot identify such a failure mode when the terminals are inserted into the relay holes in the wrong position.
Prin urmare, this loop design method cannot be used in some cases. Desigur, different design engineers face different design environments and manufacturing environments, and the specific failure modes will also be different, but the avoidance of failure modes in circuit design is the first thing to consider.
Pe de altă parte, nivelul actual al electronicii auto sa îmbunătățit semnificativ. Ca suport electronic, mediul electromagnetic cu care se confruntă automobilele este, de asemenea, mai complex, și modul de reducere a interferențelor electromagnetice în proiectarea circuitului cablajului de cabluri este un subiect inevitabil. Interferență de cuplare a firelor (Figura 5), interferența sursei de alimentare, interferența la sol, interferența radiațiilor, etc. toate vor avea efecte adverse asupra funcționării normale a dispozitivelor electrice. Circuitele din cablajul de cabluri sunt grupate împreună, iar interferența de cuplare a firelor generată între buclele cablajului și între cablajul și conductorul metalic este deosebit de proeminentă în cablajul.
Pentru a reduce interferența de cuplare a firelor în proiectarea buclei, trebuie mai întâi să facem distincția între buclele de interferență și buclele sensibile. Ca să spun simplu, inductive load circuits such as ignition coils, difuzoare, motoare, etc. are interference circuits, while circuits such as imaging, radar probes, low-power LED lights, and various sensors are sensitive circuits. Interference loops and sensitive loops need to be arranged separately during the design process. Tests have shown that increasing the distance between wires can reduce high-frequency interference (Figura 6). If the distinction cannot be made, functional testing needs to be carried out by injecting interference into the wires to determine the correctness of the circuit design.
În același timp, in order to reduce the influence of wire harness radiation and coupling, the circuit loop area and wire harness length should be reduced as much as possible. In the design of the entire vehicle, it is necessary to minimize the loop area of the wiring harness, especially the power lines and ground lines. It is required that the wire harnesses in the loop should be routed in parallel as much as possible and fixed as close to the metal body as possible to reduce the loop area, and the distance between the wires should not exceed 50cm.
In addition to the consideration of the layout of interference loops and sensitive loops, the anti-interference components twisted pairs and shielded wires used on the wire harness also need to be paid attention to in the loop design to achieve shielding expectations. The two wires of the twisted pair should have the same diameter and length, and the twist distance should be 10~20mm. The specific twist length is subject to experimental testing. Terminalul de împământare al scutului trebuie să conecteze scutul la 360° la carcasa scutului la ambele capete. Stratul de ecranare și învelișul de ecranare formează un scut complet pe linia de semnal. Dacă carcasa componentei conectate la cablul ecranat nu este din structură metalică, Clemele conductoare metalice pot fi folosite pentru a apăsa stratul de ecranare pe placa metalică care este conectată în mod fiabil la caroseria mașinii. Eficiența de ecranare ar trebui să ajungă la 60 dB.

4 Concluzie
Acest articol analizează metoda de proiectare a circuitelor cablajului auto din două aspecte: cost și performanță, și explică aplicarea unor metode specifice bazate pe practica de muncă. Sunt extrase punctele cheie ale designului buclei cablajului de sârmă, care are o semnificație de ghidare pentru inginerii de proiectare a cablajului de cabluri în procesul de proiectare a buclei.