Spôsob navrhovania automobilových obvodov

Konštrukcia zväzkov automobilových okruhov musí komplexne zohľadňovať bezpečnosť, spoľahlivosť, elektromagnetická kompatibilita a pohodlnosť údržby. Nižšie sú uvedené základné metódy a princípy návrhu:
1. Design principles and specifications
‌Safety first‌
Vysokonapäťové zväzky (ako sú nové energetické vozidlá) need to adopt a dual-track design to avoid the body as a grounding point, and strictly follow the requirements of high voltage resistance and protection level.
The harnesses need to avoid collision deformation areas (such as anti-collision beams and inside doors) to prevent insulation damage and leakage.
The wires need to be neatly bundled, fixed and clamped, and protected when passing through holes, and the displacement during emergency braking should be reserved.

‌Modular and segmented design‌
Divide the harness modules (such as engine harness, instrument harness, door harness, atď.) according to functional areas to reduce the length of the main harness, reduce costs and facilitate disassembly and assembly.
Segmentové konektory by mali byť umiestnené na skrytom a ľahko udržiavateľnom mieste, aby sa predišlo riziku nárazov.

Elektromagnetická kompatibilita (EMC)‌
Vysokonapäťové zväzky by mali byť vedené pod podvozkom čo najviac, aby sa znížilo elektromagnetické rušenie. Pre citlivé signálne vedenia (ako je zbernica CAN), Krútená dvojlinka alebo dizajn tieneného drôtu sa používa na zvýšenie odolnosti proti rušeniu.

Podrobné vysvetlenie rozpoznávania a analýzy automobilových schém zapojenia

2. Spôsob usporiadania
Požiadavky na upevnenie a rozmiestnenie
Vzdialenosť medzi susednými upevňovacími bodmi vysokonapäťových zväzkov sa určuje podľa plochy prierezu:
Keď je plocha prierezu väčšia ako 16 mm², rozstup je ≤300 mm;
Keď je plocha prierezu ≤16 mm², rozstup je ≤200 mm‌.
Medzera medzi postrojom a pevnými časťami je ≥10 mm, vyhýbanie sa kontaktu s ostrými hranami, vysoké teploty, a pohyblivé časti. V prípade potreby, na ochranu pridajte tepelný štít alebo vlnitú rúrku.

Optimalizácia trasy vodičov
Vysokonapäťové zväzky by sa mali vyhýbať kríženiu alebo navíjaniu, a kladné a záporné vodiče by mali byť vedené rovnakou cestou. Súvisiace postroje (ako sú trojfázové vodiče motora) by mali byť usporiadané symetricky.
Keď sú prepojené postroje kabíny a prednej kabíny, musia prechádzať cez otvory v plechu karosérie a musia byť utesnené, aby sa zabránilo úniku vody a prachu.

Špecifikácie trojrozmerného rozloženia
Skombinujte plechovú konštrukciu karosérie, aby ste naplánovali smer káblového zväzku, aby ste zaistili pohodlie pri montáži a údržbe. Konektor je usporiadaný v ľahko ovládateľnej polohe, aby sa predišlo ťažkostiam pri zapájaní a odpájaní jednou rukou‌8.

Iii. Špeciálny dizajn vysokonapäťového káblového zväzku
‌Dvojstopý systém a výber konektora‌
Vysokonapäťový obvod striktne prijíma dvojkoľajový dizajn. Konektor musí mať slučkové blokovanie, vysoká úroveň ochrany (ako napríklad IP67) a tieniacou funkciou, a preferovaní sú zrelí dodávatelia.

Vysokonapäťové káblové zväzky, ako sú pohonné systémy a nabíjacie stanice, musia byť usporiadané nezávisle a rovnomerne symetricky..

‌Ochranné opatrenia‌
Káblový zväzok motorového priestoru musí byť odolný voči vysokej teplote a vibráciám, a pevné body musia byť nastavené každý 200 mm, so vzdialenosťou ≥100 mm od zdroja tepla‌.

Pri prechode káblového zväzku dverí cez otvory použite plastové ochranné kryty, a umiestnite ich na suchú stranu dvierok, aby ste znížili riziko úniku vody‌.

IV. Overenie a optimalizácia
Prehľad schémy
Fáza návrhu musí prejsť kontrolou viacerých oddelení (dizajn, proces, kvalitu, výroby) zabezpečiť realizovateľnosť schémy.

Skúšobná výroba a testovanie
Overte dvojrozmerné výkresy pomocou trojrozmerných schém zapojenia a schém, a správať sa funkčne, testy odolnosti a environmentálnej prispôsobivosti po skúšobnej výrobe.
Vyššie uvedené metódy návrhu je potrebné komplexne optimalizovať v kombinácii s elektrickým zaťažením vozidla, prevádzkové podmienky (systém nepretržitej/krátkodobej/náhodnej práce) a environmentálnych faktorov (teplota, vibrácie).

Výskum a aplikácia metódy návrhu obvodov automobilových káblových zväzkov

Ako dôležitý podiel nákladov na káblový zväzok, okruh automobilového káblového zväzku má významný vplyv na optimalizáciu nákladov na káblový zväzok. Priamo súvisí aj s bezpečnosťou a spoľahlivosťou elektrických spotrebičov vozidla. Na základe pracovnej praxe, tento článok sumarizuje mnohé úvahy pre návrh slučky z hľadiska nákladov a výkonu, a navrhuje špecifické kontrolné stratégie a implementačné prístupy, poskytovanie technickej podpory pre efektívny a presný dizajn slučky káblového zväzku. Má silný vodiaci význam pre dizajnérov káblových zväzkov.

1 Úvod
Produkty káblových zväzkov slúžia ako spojovací nosič pre automobilové elektrické funkcie a realizujú obvodové spojenie medzi rôznymi elektrickými komponentmi. Počiatočný bod a koncový bod každého zapojenia okruhu tvoria slučku v produkte káblového zväzku. Dá sa povedať, že obvod káblového zväzku je jadrom produktu káblového zväzku. Kvalita návrhu obvodu produktu káblového zväzku priamo určuje bezpečnosť a spoľahlivosť káblového zväzku vozidla. So zvyšujúcim sa stupňom elektrifikácie vozidiel, údaje elektrických komponentov sa zvyšujú, interakcia signálu medzi elektrickými spotrebičmi sa stáva čoraz dôvernejšou, a prudko sa zvyšuje aj počet slučiek automobilových káblových zväzkov. Údaje o obvode káblového zväzku všeobecných modelov vozidiel dosiahli takmer 1,000 (Značka 1).
Ako optimalizovať a koordinovať taký veľký počet obvodov je zložitý problém, ktorému čelí návrh automobilových káblových zväzkov.
Existujúce technické informácie o konštrukcii automobilových káblových zväzkov poskytujú hlavne konštrukčné pokyny pre dizajn káblových zväzkov pri výbere materiálov káblových zväzkov a výrobných a spracovateľských prepojení., chýba však systematická analýza plánovania a koncepcie návrhu obvodov káblových zväzkov. Tento článok vysvetľuje dôležité kľúčové body konštrukcie slučky káblového zväzku z dvoch aspektov: náklady a výkon, a poskytuje špecifické riadiace cesty. Má určitú vedúcu úlohu pri navrhovaní obvodov káblových zväzkov.

2 Metóda návrhu slučky na základe nákladov
Slučka káblového zväzku predstavuje asi 90% náklady na materiál káblového zväzku, vrátane vodičov a konektorov. Na kontrolu nákladov na dizajn káblových zväzkov, musíme začať od optimalizácie konštrukcie slučky káblového zväzku.
Čo sa týka použitia drôtov, ako dosiahnuť funkciu pripojenia slučky s minimálnou dĺžkou vodiča je prvou otázkou, ktorú treba zvážiť pri návrhu slučky. To zahŕňa dva aspekty dizajnových prvkov: umiestnenie elektrických komponentov a výber ciest usporiadania káblových zväzkov. Tieto dva faktory sú nezávislé, ale vzájomne prepojené a majú významný vplyv na použitie dĺžky drôtu.
Prvé, je potrebné určiť spôsob zapojenia obvodu na princípe súčiastok, a potom určiť predbežnú polohu rozmiestnenia každého komponentu v prostredí vozidla. Výber trasy rozloženia káblového zväzku je založený na polohe rozloženia komponentov, pomocou najkratšej dĺžky káblového zväzku, aby ste pokryli čo najväčšiu časť rozloženia komponentov. Toto je tiež prototyp elektrickej topológie vozidla.

Po dokončení konštrukcie topológie vozidla, treba to navrhnúť a overiť. Výpočtom konkrétneho použitia drôtu, môžeme určiť, či je poloha rozloženia komponentov a cesta rozloženia káblového zväzku primeraná (v súčasnosti je na trhu veľké množstvo softvéru, ktorý dokáže túto funkciu realizovať). Špecifická metóda je porovnávať úpravou častí po jednej. Ako je znázornené na obrázku 2 a Obrázok 3, návrhy rôznych pozícií usporiadania BCM sa porovnávajú, aby sa skontrolovala dĺžka a množstvo vodičov použitých vo vozidle, a potom určiť, ktorá poloha rozloženia BCM je lepšia.
V tomto procese, často dochádza k vzájomnému ovplyvňovaniu: úprava rozloženia komponentu A ovplyvní výber umiestnenia komponentu B. Preto, po určení vplyvu každého komponentu a dráhy káblového zväzku na dĺžku drôtu jeden po druhom, ten, ktorý má väčší vplyv na dĺžku drôtu, bude vybraný ako preferované riešenie prvého kola. Na tomto základe, topológia je prestavaná a ďalšie sekundárne riešenia sú opäť porovnávané a analyzované. Tým sa dosiahne platforma návrhu topológie s najmenšou dĺžkou drôtu.
Dokonalá topológia môže zabezpečiť minimálne množstvo použitia drôtu. Súčasne, ohľadom používania drôtov, tradičná koncepcia dizajnu má jasné požiadavky na výber drôtov. Aby sa predišlo nejasnostiam pri zapájaní svoriek, na ich rozlíšenie sa často používa viac farieb drôtu. Však, úroveň výroby a metódy kontroly sa neustále zlepšujú, farby vodičov vodičov môžu byť skutočne vhodne navrhnuté a upravené tak, aby sa realizovala funkcia slučky s minimálnym počtom typov vodičov, čo je tiež metóda na zníženie nákladov na návrh slučky z hľadiska návrhu.
Pre konektory, Ako minimalizovať použitie konektorov a znížiť prenosové slučky je to, na čo je potrebné sa zamerať pri navrhovaní slučky. Tu, konštruktér káblových zväzkov sa musí zmeniť na systémového dizajnéra, a konštrukčné práce na znížení používania konektorov a prenosových slučiek sa musia presunúť do návrhu a plánovania elektrických komponentov. Je potrebné zvážiť dva hlavné aspekty:
Na jednej strane, funkčné obvody elektrických komponentov možno rozlíšiť podľa konfigurácií modelu vozidla. Napríklad, pre ovládače airbagov, základné funkčné obvody môžu byť navrhnuté v rovnakom konektore, pričom pokročilé alebo rozšírené funkcie je možné usporiadať do iného konektora. Týmto spôsobom, na modeloch nižšej kategórie je možné použiť iba jeden konektor, a možno realizovať aj funkciu elektrického obvodu.
Na druhej strane, dá sa naplánovať aj podľa oblasti pripojenia okruhu, ako je ovládač airbagu. Niektorí konštruktéri zvážia navrhnutie funkcií podvozku do rovnakého konektora a funkcií prístrojovej dosky do iného konektora. Tento druh plánovania môže znížiť vzájomný presun okruhov v rôznych regiónoch. Tento dizajn plošnej funkčnej slučky je obzvlášť účinný pre elektrické komponenty s veľkým počtom pripojených kolíkov (ako sú regulátory BCM).

3 – Metóda návrhu obvodu založená na výkone káblového zväzku
Slučka káblového zväzku je jadrom realizácie zapojenia obvodu. Bezpečnosť a spoľahlivosť jeho obvodových spojení sú požiadavky, ktoré musia byť splnené. Vodiče a konektory v konštrukcii obvodu musia zodpovedať požiadavkám záťaže a prostredia. Tento obsah bol podrobne popísaný v iných dizajnových materiáloch. Tento článok iba vysvetľuje, ako zabezpečiť návrh výkonu slučky z pohľadu výberu trasy slučky.
Prvé, návrh obvodu musí zabrániť nedetegovateľným poruchovým režimom. Ako je znázornené na obrázku 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. Však, 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.
Preto, this loop design method cannot be used in some cases. Samozrejme, 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.
Na druhej strane, súčasná úroveň automobilovej elektroniky sa výrazne zlepšila. Ako elektronický nosič, Elektromagnetické prostredie, ktorému čelia automobily, je tiež zložitejšie, a ako znížiť elektromagnetické rušenie pri návrhu obvodu káblového zväzku je nevyhnutnou témou. Rušenie káblovej spojky (Značka 5), rušenie napájania, pozemné rušenie, rušenie žiarenia, tam. to všetko bude mať nepriaznivé účinky na normálnu prevádzku elektrických zariadení. Obvody v káblovom zväzku sú spojené dohromady, a rušenie káblovej spojky generované medzi slučkami káblového zväzku a medzi káblovým zväzkom a kovovým vodičom je obzvlášť výrazné v káblovom zväzku.
Na zníženie rušenia káblovej väzby v dizajne slučky, najprv musíme rozlišovať medzi interferenčnými slučkami a citlivými slučkami. Zjednodušene povedané, indukčné záťažové obvody, ako sú zapaľovacie cievky, rečník, motory, tam. sú rušivé obvody, zatiaľ čo obvody, ako je zobrazovanie, radarové sondy, LED svetlá s nízkym výkonom, a rôzne senzory sú citlivé obvody. Interferenčné slučky a citlivé slučky musia byť počas procesu návrhu usporiadané oddelene. Testy ukázali, že zväčšenie vzdialenosti medzi vodičmi môže znížiť vysokofrekvenčné rušenie (Značka 6). Ak nie je možné rozlišovať, funkčné testovanie je potrebné vykonať vstreknutím rušenia do vodičov, aby sa zistila správnosť návrhu obvodu.
Súčasne, aby sa znížil vplyv žiarenia zväzku vodičov a spojky, oblasť obvodovej slučky a dĺžka káblového zväzku by sa mali čo najviac zmenšiť. V dizajne celého vozidla, je potrebné minimalizovať oblasť slučky káblového zväzku, 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. Svorka uzemnenia tienenia by mala spojiť tienenie o 360° s plášťom tienenia na oboch koncoch. Tieniaca vrstva a tieniaci plášť tvoria kompletné tienenie na signálovom vedení. Ak plášť komponentu pripojeného k tienenému káblu nemá kovovú konštrukciu, Kovové vodivé spony je možné použiť na pritlačenie tieniacej vrstvy na kovovú platňu, ktorá je spoľahlivo spojená s karosériou vozidla. Účinnosť tienenia by mala dosahovať 60 dB.

4 Záver
Tento článok analyzuje metódu návrhu obvodu automobilového káblového zväzku z dvoch hľadísk: náklady a výkon, a vysvetľuje aplikáciu konkrétnych metód na základe pracovnej praxe. Kľúčové body konštrukcie slučky káblového zväzku sú extrahované, čo má hlavný význam pre konštruktérov káblových zväzkov v procese navrhovania slučky.