Metoda načrtovanja avtomobilskega tokokroga

Zasnova kabelskih snopov avtomobilskih tokokrogov mora celovito upoštevati varnost, zanesljivost, elektromagnetna združljivost in priročnost vzdrževanja. Sledijo glavne metode in načela oblikovanja:
1. Načela in specifikacije načrtovanja
Varnost na prvem mestu
Visokonapetostni snopi (kot so vozila z novo energijo) morali sprejeti dvotirno zasnovo, da bi se izognili telesu kot ozemljitveni točki, in strogo upoštevajte zahteve visokonapetostne odpornosti in ravni zaščite.
Pasovi se morajo izogibati območjem deformacij ob trku (kot so tramovi proti trčenju in notranja vrata) da preprečite poškodbe izolacije in puščanje.
Žice morajo biti lepo povezane, fiksno in vpeto, in zaščiten pri prehodu skozi luknje, in premik med zaviranjem v sili mora biti rezerviran.

‌Modularna in segmentirana zasnova‌
Razdelite module pasov (kot je kabelski snop motorja, instrumentni snop, vratni pas, itd.) glede na funkcionalna področja za zmanjšanje dolžine glavnega pasu, zmanjšati stroške in olajšati razstavljanje in sestavljanje.
Segmentirani konektorji morajo biti razporejeni na skritem mestu, ki ga je enostavno vzdrževati, da se izognete nevarnosti udarcev.

Elektromagnetna združljivost (EMC)‌
Visokonapetostne snope je treba čim bolj napeljati pod ohišje, da se zmanjšajo elektromagnetne motnje. Za občutljive signalne linije (kot je vodilo CAN), za izboljšanje zmožnosti zaščite pred motnjami se uporablja zasnova sukane parice ali zaščitene žice.

Podrobna razlaga prepoznavanja in analize avtomobilskega vezja

2. Način ureditve
Zahteve glede pritrditve in razmika
Razmik med sosednjimi pritrdilnimi točkami visokonapetostnih snopov se določi glede na površino prečnega prereza:
Ko je površina preseka večja od 16 mm², razmik je ≤300 mm;
Ko je površina prečnega prereza ≤16 mm², razmik je ≤200 mm‌.
Razmik med pasom in mirujočimi deli je ≥10 mm, izogibajte se stiku z ostrimi robovi, visoke temperature, in gibljive dele. Če je potrebno, dodajte toplotni ščit ali valovito cev za zaščito‌.

‌Optimizacija poti ožičenja‌
Visokonapetostni snopi se morajo izogibati križanju ali navijanju, pozitivne in negativne žice pa morajo biti napeljane po isti poti. Pripadajoči pasovi (kot so trifazne žice motorja) morajo biti razporejene simetrično.
Ko sta pasova v pilotski kabini in sprednji kabini povezana, peljati jih je treba skozi luknje v pločevini karoserije in jih zatesniti, da preprečite uhajanje vode in prahu‌.

‌Specifikacije tridimenzionalne postavitve‌
Kombinirajte pločevinasto strukturo karoserije, da načrtujete smer kabelskega snopa, da zagotovite udobje sestavljanja in vzdrževanja. Priključek je nameščen v položaju, ki ga je enostavno uporabljati, da se izognete težavam pri priklapljanju in odklapljanju z eno roko‌8.

Iii. ‌Posebna zasnova visokonapetostnega kabelskega snopa‌
‌Dvotirni sistem in izbira priključka‌
Visokonapetostno vezje strogo sprejme dvotirno zasnovo. Konektor mora imeti zanko, visoka stopnja zaščite (kot je IP67) in zaščitno funkcijo, in zreli dobavitelji imajo prednost‌.

Visokonapetostni kabelski snopi, kot so pogonski sistemi in polnilne postaje, morajo biti razporejeni neodvisno in enakomerno simetrično‌.

Zaščitni ukrepi
Kabelski snop motornega prostora mora biti odporen na visoke temperature in tresljaje, in fiksne točke je treba nastaviti vsak 200 mm, z razdaljo ≥100 mm od vira toplote‌.

Uporabite plastične zaščitne pokrove, ko kabelski snop vrat napeljete skozi luknje, in jih razporedite na suho stran vrat, da zmanjšate nevarnost puščanja vode‌.

Iv. ‌Preverjanje in optimizacija‌
Pregled sheme
Faza načrtovanja mora prestati večoddelčne preglede (oblikovanje, postopek, kakovosti, proizvodnja) zagotoviti izvedljivost sheme‌.

‌Poskusna proizvodnja in testiranje‌
Preverite dvodimenzionalne risbe s tridimenzionalnimi diagrami ožičenja in shemami, in izvajajo funkcionalne, preskusi vzdržljivosti in okoljske prilagodljivosti po poskusni proizvodnji‌.
Zgornje metode načrtovanja je treba celovito optimizirati v kombinaciji z električno obremenitvijo vozila, pogoji delovanja (kot je neprekinjen/kratkotrajni/naključni delovni sistem) in okoljski dejavniki (temperaturo, vibracije).

Raziskave in uporaba metode načrtovanja tokokrogov avtomobilskih kabelskih snopov

Kot pomemben delež stroškov kabelskega snopa, vezje avtomobilskega kabelskega snopa pomembno vpliva na optimizacijo stroškov kabelskega snopa. Prav tako je neposredno povezana z varnostjo in zanesljivostjo električnih naprav v vozilu. Na podlagi delovne prakse, ta članek povzema številne premisleke za načrtovanje zanke z vidika stroškov in učinkovitosti, ter predlaga posebne nadzorne strategije in pristope izvajanja, zagotavljanje tehnične podpore za učinkovito in natančno načrtovanje zanke žičnih snopov. Ima močan vodilni pomen za oblikovalce kabelskih snopov.

1 Uvod
Izdelki žičnih snopov služijo kot povezovalni nosilec za avtomobilske električne funkcije in uresničujejo povezavo vezja med različnimi električnimi komponentami. Začetna in končna točka vsake povezave vezja tvorita zanko znotraj izdelka kabelskega snopa. Lahko rečemo, da je vezje kabelskega snopa jedro izdelka kabelskega snopa. Kakovost zasnove vezja izdelka kabelskega snopa neposredno določa varnost in zanesljivost kabelskega snopa vozila. Ker se stopnja elektrifikacije vozil povečuje, podatki električnih komponent se povečajo, signalna interakcija med električnimi napravami postaja vedno bolj intimna, močno se poveča tudi število zank avtomobilskega kabelskega snopa. Podatki o tokokrogu kabelskega snopa splošnih modelov vozil so dosegli skoraj 1,000 (Slika 1).
Kako optimizirati in uskladiti tako veliko število tokokrogov je težka težava, s katero se sooča načrtovanje avtomobilskih kabelskih snopov.
Obstoječe tehnične informacije o zasnovi avtomobilskih žičnih snopov v glavnem zagotavljajo smernice za načrtovanje žičnih snopov pri izbiri materialov za žične snope ter proizvodnih in predelovalnih povezav, vendar nima sistematične analize konceptov načrtovanja in oblikovanja tokokrogov žičnih snopov. Ta članek razlaga pomembne ključne točke zasnove zanke kabelskega snopa z dveh vidikov: stroškov in učinkovitosti, in zagotavlja posebne nadzorne poti. Ima določeno vodilno vlogo pri načrtovanju tokokrogov kabelskega snopa.

2 Metoda načrtovanja zanke na podlagi stroškov
Zanka kabelskega snopa znaša približno 90% stroškov materiala za kabelski snop, vključno z žicami in konektorji. Za nadzor stroškov načrtovanja žičnih snopov, začeti moramo z optimizacijo zasnove zanke kabelskega snopa.
Glede uporabe žic, kako doseči funkcijo povezovanja zanke z najmanjšo dolžino žice je prvo vprašanje, ki ga je treba upoštevati pri načrtovanju zanke. To vključuje dva vidika oblikovalskih elementov: lokacijo namestitve električnih komponent in izbiro poti razporeditve kabelskega snopa. Ta dva dejavnika sta neodvisna, a med seboj povezana in pomembno vplivata na uporabo dolžine žice.
Najprej, je treba določiti način povezave vezja, ki temelji na principu komponent, in nato določite predhodni položaj postavitve vsake komponente v okolju vozila. Izbira poti postavitve kabelskega snopa temelji na položaju postavitve komponent, uporabite najkrajšo dolžino kabelskega snopa, da pokrijete čim večjo površino postavitve komponent. To je tudi prototip električne topologije vozila.

Po končani konstrukciji topologije vozila, treba ga je oblikovati in preveriti. Z izračunom specifične porabe žice, lahko ugotovimo, ali sta položaj postavitve komponent in pot postavitve kabelskega snopa razumna (trenutno je na trgu veliko programske opreme, ki lahko uresniči to funkcijo). Posebna metoda je primerjava s prilagajanjem delov enega za drugim. Kot je prikazano na sliki 2 in slika 3, zasnove različnih pozicij postavitve BCM se primerjajo, da se preveri dolžina in količina žic, uporabljenih v vozilu, in nato določite, kateri položaj postavitve BCM je boljši.
V tem procesu, pogosto pride do medsebojnega vpliva: prilagoditev postavitve komponente A bo vplivala na izbiro lokacije komponente B. Zato, po določitvi vpliva vsake komponente in poti kabelskega snopa na dolžino žice enega za drugim, tista, ki ima večji vpliv na dolžino žice, bo izbrana kot prednostna rešitev v prvem krogu. Na tej podlagi, topologija se ponovno zgradi, druge sekundarne rešitve pa se ponovno primerjajo in analizirajo. S tem je dosežena platforma za načrtovanje topologije z najmanjšo dolžino žice.
Popolna topologija lahko zagotovi minimalno porabo žice. Hkrati, glede uporabe žic, tradicionalni koncept oblikovanja ima jasne zahteve za izbiro žic. Da bi se izognili zmedi pri priklopu terminalov, za njihovo razlikovanje se pogosto uporablja več barv žic. Vendar, saj se raven proizvodnje in metode nadzora še naprej izboljšujejo, barve žic žic je dejansko mogoče ustrezno oblikovati in prilagoditi za uresničitev funkcije zanke z najmanjšim številom vrst žic, kar je tudi metoda za zmanjšanje stroškov oblikovanja zanke z vidika načrtovanja.
Za priključke, pri oblikovanju zanke se je treba osredotočiti na to, kako čim bolj zmanjšati uporabo konektorjev in zmanjšati prenosne zanke. Tukaj, načrtovalec napeljave se mora preoblikovati v sistemskega načrtovalca, in projektiranje zmanjšanja uporabe konektorjev in prenosnih zank je treba premakniti k načrtovanju in načrtovanju električnih komponent. Upoštevati je treba dva glavna vidika:
Po eni strani, funkcionalna vezja električnih komponent je mogoče razlikovati glede na konfiguracije modela vozila. Na primer, za krmilnike zračnih blazin, osnovna funkcionalna vezja so lahko zasnovana v istem priključku, medtem ko lahko napredne ali razširjene funkcije uredite v drugem priključku. Na ta način, pri modelih nižjega cenovnega razreda je mogoče uporabiti samo en konektor, in funkcijo električnega tokokroga je mogoče tudi realizirati.
Na drugi strani, lahko se načrtuje tudi glede na priključno območje vezja, kot je krmilnik zračne blazine. Nekateri oblikovalci bodo razmislili o oblikovanju funkcij šasije v istem priključku in funkcij instrumentne plošče v drugem priključku. Takšno načrtovanje lahko zmanjša medsebojni prenos vezij v različnih regijah. Ta zasnova funkcionalne zanke na podlagi področja je še posebej učinkovita za električne komponente z velikim številom povezanih nožic (kot so krmilniki BCM).

3 – Metoda načrtovanja tokokroga na podlagi zmogljivosti žičnih snopov
Zanka kabelskega snopa je jedro realizacije povezave vezja. Varnost in zanesljivost njegovih vezij sta zahtevi, ki ju je treba izpolniti. Žice in konektorji v načrtu vezja morajo ustrezati zahtevam obremenitve in okolja. Te vsebine so bile podrobno opisane v drugih oblikovalskih gradivih. Ta članek samo pojasnjuje, kako zagotoviti zasnovo zmogljivosti zanke z vidika izbire poti zanke.
Najprej, zasnova vezja se mora izogibati nezaznavnim načinom odpovedi. Kot je prikazano na sliki 4, zadnji del varovalke je povezan vzporedno s koncem tuljave in kontaktom releja. Ta vrsta zasnove je zelo pogosta pri načrtovanju tokokrogov vozil. Ta zasnova je očitno razumna, če sta konec tuljave releja in končni priključek na koncu različni. Vendar, ko sta konec tuljave releja in priključek na koncu kontakta enaka, trenutna električna inšpekcijska oprema ne more prepoznati takšnega načina okvare, ko so sponke vstavljene v relejske luknje v napačnem položaju.
Zato, te metode načrtovanja zanke v nekaterih primerih ni mogoče uporabiti. seveda, različni oblikovalci se soočajo z različnimi oblikovalskimi in proizvodnimi okolji, in posebni načini napak bodo prav tako različni, vendar je izogibanje načinom napak pri načrtovanju vezja prva stvar, ki jo je treba upoštevati.
Na drugi strani, trenutna raven avtomobilske elektronike se je znatno izboljšala. Kot elektronski nosilec, tudi elektromagnetno okolje, s katerim se srečujejo avtomobili, je bolj zapleteno, in kako zmanjšati elektromagnetne motnje pri načrtovanju vezja kabelskega snopa je neizogibna tema. Motnje žične sklopke (Slika 5), motnje napajanja, zemeljske motnje, motnje sevanja, itd. vsi bodo negativno vplivali na normalno delovanje električnih naprav. Tokokrogi v kabelskem snopu so združeni skupaj, in motnje žične sklopke, ki nastanejo med zankami žičnih snopov ter med žičnimi snopi in kovinskim prevodnikom, so še posebej izrazite v žičnih snopih.
Za zmanjšanje motenj žičnih sklopk pri oblikovanju zanke, najprej moramo ločiti med interferenčnimi in občutljivimi zankami. Povedano preprosto, induktivna bremenska vezja, kot so vžigalne tuljave, zvočniki, motorji, itd. so motenjska vezja, medtem ko vezja, kot je slikanje, radarske sonde, LED luči majhne moči, in različni senzorji so občutljiva vezja. Interferenčne in občutljive zanke je treba med postopkom načrtovanja urediti ločeno. Testi so pokazali, da lahko povečanje razdalje med žicami zmanjša visokofrekvenčne motnje (Slika 6). Če razlikovanja ni mogoče narediti, funkcionalno testiranje je treba izvesti z vbrizgavanjem motenj v žice, da se ugotovi pravilnost zasnove vezja.
Hkrati, da bi zmanjšali vpliv sevanja žičnih snopov in sklopke, območje zanke vezja in dolžino kabelskega snopa je treba čim bolj zmanjšati. Pri oblikovanju celotnega vozila, potrebno je čim bolj zmanjšati območje zanke kabelskega snopa, zlasti daljnovodi in zemeljski vodi. Potrebno je, da so snopi žic v zanki čim bolj vzporedni in pritrjeni čim bližje kovinskemu ohišju, da se zmanjša površina zanke, in razdalja med žicami ne sme presegati 50 cm.
Poleg upoštevanja razporeditve interferenčnih zank in občutljivih zank, Pri načrtovanju zanke je treba posvetiti pozornost tudi komponentam proti motnjam, sukanim parom in oklopljenim žicam, ki se uporabljajo na kabelskem snopu, da dosežemo pričakovana oklopa. Dve žici sukanega para morata imeti enak premer in dolžino, in razdalja zasuka mora biti 10 ~ 20 mm. Specifična dolžina zasuka je predmet eksperimentalnega testiranja. Ozemljitveni priključek oklopa mora povezati oklop 360° z lupino oklopa na obeh koncih. Zaščitna plast in zaščitna lupina tvorita popoln ščit na signalni liniji. Če ohišje komponente, priključene na oklopljeni kabel, ni kovinske strukture, kovinske prevodne sponke lahko uporabite za pritisk zaščitne plasti na kovinsko ploščo, ki je zanesljivo povezana s karoserijo avtomobila. Učinkovitost zaščite naj bi dosegla 60 dB.

4 Zaključek
Ta članek analizira metodo načrtovanja vezja avtomobilskega kabelskega snopa z dveh vidikov: stroškov in učinkovitosti, in razloži uporabo posameznih metod na podlagi delovne prakse. Izvlečene so ključne točke zasnove zanke žičnih snopov, ki ima vodilni pomen za načrtovalce žičnih snopov v procesu oblikovanja zanke.