Phương pháp thiết kế khai thác mạch ô tô

Thiết kế dây điện ô tô cần xem xét toàn diện về an toàn, độ tin cậy, Khả năng tương thích điện từ và bảo trì thuận tiện. Sau đây là các phương pháp và nguyên tắc thiết kế cốt lõi:
1. Nguyên tắc thiết kế và thông số kỹ thuật
‌An toàn là trên hết
Dây điện cao thế (chẳng hạn như xe năng lượng mới) cần áp dụng thiết kế đường kép để tránh phần thân làm điểm nối đất, và tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu về điện trở cao và mức độ bảo vệ.
Dây nịt cần tránh các vùng bị biến dạng do va chạm (như dầm chống va chạm và cửa bên trong) để ngăn ngừa hư hỏng và rò rỉ cách điện.
Dây điện cần được bó gọn gàng, cố định và kẹp, và được bảo vệ khi đi qua các lỗ, và sự dịch chuyển trong quá trình phanh khẩn cấp phải được bảo lưu.

‌Thiết kế mô-đun và phân đoạn‌
Chia các mô-đun khai thác (chẳng hạn như khai thác động cơ, khai thác nhạc cụ, khai thác cửa, vân vân.) theo các khu vực chức năng để giảm chiều dài của dây nịt chính, giảm chi phí và tạo điều kiện thuận lợi cho việc tháo gỡ và lắp ráp.
Các đầu nối phân đoạn nên được bố trí ở vị trí khuất, dễ bảo trì để tránh nguy cơ va đập.

‌Tương thích điện từ (EMC)‌
Dây điện cao áp phải được bố trí dưới khung xe càng nhiều càng tốt để giảm nhiễu điện từ. Đối với đường tín hiệu nhạy cảm (chẳng hạn như xe buýt CAN), thiết kế dây xoắn đôi hoặc dây che chắn được sử dụng để tăng cường khả năng chống nhiễu.

Giải thích chi tiết về nhận dạng và phân tích sơ đồ mạch ô tô

2. Phương pháp sắp xếp
‌Yêu cầu cố định và khoảng cách‌
Khoảng cách giữa các điểm cố định liền kề của dây điện cao áp được xác định theo diện tích mặt cắt ngang:
Khi diện tích mặt cắt ngang lớn hơn 16 mm², khoảng cách là 300 mm;
Khi diện tích mặt cắt ngang ≤16 mm2, khoảng cách là 200 mm‌.
Khoảng cách giữa dây đai và các bộ phận cố định là ≥10 mm, tránh tiếp xúc với các cạnh sắc, nhiệt độ cao, và các bộ phận chuyển động. Nếu cần thiết, thêm tấm chắn nhiệt hoặc ống tôn để bảo vệ‌.

‌Tối ưu hóa đường dẫn dây‌
Dây điện cao áp nên tránh đi qua hoặc quấn dây, và dây dương và dây âm phải được định tuyến trên cùng một đường dẫn. Các dây nịt liên quan (chẳng hạn như dây ba pha của động cơ) nên được sắp xếp đối xứng‌.
Khi buồng lái và dây điện cabin phía trước được kết nối, chúng phải được đưa qua các lỗ kim loại trên tấm thân xe và bịt kín để tránh rò rỉ nước và bụi‌.

‌Thông số kỹ thuật bố cục ba chiều‌
Kết hợp cấu trúc kim loại tấm thân xe để định hướng của bộ dây để đảm bảo sự thuận tiện cho việc lắp ráp và bảo trì. Các đầu nối được bố trí ở vị trí dễ thao tác tránh tình trạng khó cắm, rút ​​phích cắm bằng một tay‌8.

Iii. ‌Thiết kế đặc biệt của dây điện cao thế‌
‌Lựa chọn đầu nối và hệ thống đường kép‌
Mạch điện áp cao áp dụng nghiêm ngặt thiết kế đường kép. Đầu nối phải có vòng lặp lồng vào nhau, mức độ bảo vệ cao (chẳng hạn như IP67) và chức năng che chắn, và các nhà cung cấp trưởng thành được ưu tiên.

Các dây dẫn điện cao thế như hệ thống truyền động, trạm sạc phải được bố trí độc lập, đối xứng thống nhất‌.

‌Biện pháp bảo vệ‌
Bộ dây điện của khoang động cơ phải chịu được nhiệt độ cao và độ rung, và các điểm cố định phải được đặt mỗi 200 mm, với khoảng cách ≥100 mm từ nguồn nhiệt‌.

Sử dụng vỏ bảo vệ bằng nhựa khi luồn dây điện cửa qua các lỗ, và bố trí chúng ở phía khô ráo của cửa để giảm nguy cơ rò rỉ nước‌.

Iv. ‌Xác minh và tối ưu hóa‌
‌Đánh giá kế hoạch‌
Giai đoạn thiết kế cần phải vượt qua sự đánh giá của nhiều bộ phận (thiết kế, quá trình, chất lượng, chế tạo) để đảm bảo tính khả thi của phương án.

‌Sản xuất thử nghiệm và thử nghiệm‌
Xác minh các bản vẽ hai chiều thông qua sơ đồ và sơ đồ nối dây ba chiều, và tiến hành chức năng, kiểm tra độ bền và khả năng thích ứng với môi trường sau khi sản xuất thử‌.
Các phương pháp thiết kế trên cần được tối ưu hóa toàn diện kết hợp với phụ tải điện của xe, điều kiện hoạt động (chẳng hạn như hệ thống làm việc liên tục/thời gian ngắn/ngẫu nhiên) và các yếu tố môi trường (nhiệt độ, rung động).

Nghiên cứu và ứng dụng phương pháp thiết kế mạch dây điện ô tô

Là một phần quan trọng của chi phí khai thác hệ thống dây điện, mạch khai thác hệ thống dây điện ô tô có tác động đáng kể đến việc tối ưu hóa chi phí khai thác hệ thống dây điện. Nó cũng liên quan trực tiếp đến sự an toàn và độ tin cậy của các thiết bị điện trên xe. Căn cứ vào thực tiễn công việc, bài viết này tóm tắt nhiều cân nhắc cho việc thiết kế vòng lặp từ cả hai khía cạnh chi phí và hiệu suất, đồng thời đề xuất các chiến lược kiểm soát cụ thể và phương pháp thực hiện, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật để thiết kế vòng dây nịt hiệu quả và chính xác. Nó có ý nghĩa hướng dẫn mạnh mẽ đối với các nhà thiết kế dây nịt.

1 Giới thiệu
Các sản phẩm dây nịt đóng vai trò là vật mang kết nối cho các chức năng điện ô tô và thực hiện kết nối mạch giữa các bộ phận điện khác nhau. Điểm bắt đầu và điểm kết thúc của mỗi kết nối mạch tạo thành vòng lặp trong sản phẩm bộ dây. Có thể nói mạch dây nịt chính là cốt lõi của sản phẩm dây nịt. Chất lượng thiết kế mạch của sản phẩm bộ dây điện quyết định trực tiếp đến độ an toàn và độ tin cậy của bộ dây điện trên xe. Khi mức độ điện khí hóa của phương tiện tăng lên, dữ liệu của các thành phần điện tăng lên, sự tương tác tín hiệu giữa các thiết bị điện ngày càng trở nên mật thiết hơn, và số vòng dây điện ô tô cũng tăng mạnh. Dữ liệu mạch dây nịt của các mẫu xe nói chung đã đạt gần 1,000 (Nhân vật 1).
Làm thế nào để tối ưu hóa và phối hợp một số lượng lớn các mạch như vậy là một vấn đề khó khăn mà thiết kế hệ thống dây điện ô tô phải đối mặt.
Thông tin kỹ thuật hiện có về thiết kế bộ dây điện ô tô chủ yếu cung cấp hướng dẫn thiết kế cho thiết kế bộ dây điện trong việc lựa chọn vật liệu bộ dây điện cũng như các liên kết sản xuất và xử lý, nhưng thiếu phân tích có hệ thống về các khái niệm quy hoạch và thiết kế của mạch khai thác dây. Bài viết này giải thích các điểm chính liên quan của thiết kế vòng dây nịt từ hai khía cạnh: chi phí và hiệu suất, và cung cấp các đường dẫn điều khiển cụ thể. Nó có một vai trò hướng dẫn nhất định trong việc thiết kế các mạch khai thác dây.

2 Phương pháp thiết kế vòng lặp dựa trên chi phí
Vòng dây nịt chiếm khoảng 90% chi phí vật liệu dây nịt dây điện, bao gồm dây và đầu nối. Để kiểm soát chi phí thiết kế dây nịt, chúng ta phải bắt đầu từ việc tối ưu hóa thiết kế vòng dây.
Về việc sử dụng dây, Làm thế nào để đạt được chức năng kết nối vòng lặp với chiều dài dây tối thiểu là vấn đề đầu tiên được xem xét trong thiết kế vòng lặp. Điều này liên quan đến hai khía cạnh của các yếu tố thiết kế: vị trí đặt các bộ phận điện và lựa chọn đường dẫn bố trí dây điện. Hai yếu tố này độc lập nhưng có mối liên hệ với nhau và có tác động không nhỏ đến việc sử dụng chiều dài dây..
Đầu tiên, cần xác định phương thức đấu nối của mạch điện dựa trên nguyên lý các thành phần, rồi xác định sơ bộ vị trí bố trí của từng bộ phận trong môi trường xe. Việc lựa chọn đường bố trí bộ dây dựa trên vị trí bố trí của các bộ phận, sử dụng chiều dài bó dây ngắn nhất để bao phủ càng nhiều diện tích bố trí thành phần càng tốt. Đây cũng là nguyên mẫu của cấu trúc liên kết điện của xe.

Sau khi hoàn thành việc xây dựng cấu trúc liên kết xe, nó cần phải được thiết kế và xác minh. Bằng cách tính toán mức sử dụng dây cụ thể, chúng ta có thể xác định xem vị trí bố trí của các bộ phận và đường dẫn bố trí dây điện có hợp lý hay không (Hiện nay trên thị trường có rất nhiều phần mềm có thể thực hiện được chức năng này). Phương pháp cụ thể là so sánh bằng cách điều chỉnh từng phần một. Như thể hiện trong hình 2 và hình 3, thiết kế các vị trí bố trí BCM khác nhau được so sánh để kiểm tra chiều dài và số lượng dây sử dụng trên xe, rồi xác định vị trí bố trí BCM nào tốt hơn.
Trong quá trình này, sự ảnh hưởng lẫn nhau thường xảy ra: việc điều chỉnh bố cục thành phần A sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn vị trí thành phần B. Vì thế, sau khi xác định ảnh hưởng của từng bộ phận và đường đi của bộ dây đến chiều dài của từng sợi dây một, giải pháp nào có tác động lớn hơn đến chiều dài của dây sẽ được chọn làm giải pháp ưu tiên vòng một. Trên cơ sở này, cấu trúc liên kết được xây dựng lại và các giải pháp thứ cấp khác được so sánh và phân tích lại. Điều này đạt được một nền tảng thiết kế cấu trúc liên kết với chiều dài dây nhỏ nhất.
Một cấu trúc liên kết hoàn hảo có thể đảm bảo lượng sử dụng dây tối thiểu. Đồng thời, về việc sử dụng dây, Ý tưởng thiết kế truyền thống có yêu cầu rõ ràng về việc lựa chọn dây. Để tránh nhầm lẫn trong việc cắm thiết bị đầu cuối, nhiều màu dây thường được sử dụng để phân biệt chúng. Tuy nhiên, khi trình độ sản xuất và phương pháp kiểm tra tiếp tục được cải thiện, màu sắc của dây thực sự có thể được thiết kế và điều chỉnh phù hợp để thực hiện chức năng vòng lặp với số lượng loại dây tối thiểu, đây cũng là một phương pháp để giảm chi phí thiết kế vòng lặp từ góc độ thiết kế.
Đối với đầu nối, Làm thế nào để giảm thiểu việc sử dụng các đầu nối và giảm vòng lặp truyền tải là điều cần được chú trọng trong thiết kế vòng lặp. Đây, kỹ sư thiết kế dây điện cần chuyển đổi thành kỹ sư thiết kế hệ thống, và công việc thiết kế nhằm giảm thiểu việc sử dụng các đầu nối và vòng chuyển tải cần được chuyển sang thiết kế và quy hoạch các bộ phận điện.. There are two main aspects to consider:
Một mặt, functional circuits of electrical components can be distinguished according to vehicle model configurations. Ví dụ, for airbag controllers, basic functional circuits can be designed in the same connector, while advanced or extended functions can be arranged in another connector. Bằng cách này, only one connector can be used on low-end models, and the electrical circuit function can also be realized.
Mặt khác, it can also be planned according to the connection area of the circuit, such as the airbag controller. Some designers will consider designing the functions of the chassis in the same connector and the functions of the instrument panel in another connector. This kind of planning can reduce the mutual transfer of circuits in various regions. Thiết kế vòng lặp chức năng theo khu vực này đặc biệt hiệu quả đối với các bộ phận điện có số lượng chân kết nối lớn (chẳng hạn như bộ điều khiển BCM).

3 – Phương pháp thiết kế mạch dựa trên hiệu suất của dây dẫn
Vòng dây nối là cốt lõi của việc thực hiện kết nối mạch. Sự an toàn và độ tin cậy của các kết nối mạch của nó là những yêu cầu phải được đáp ứng. Các dây dẫn và đầu nối trong thiết kế mạch điện phải tuân thủ các yêu cầu về tải trọng và môi trường. Những nội dung này đã được mô tả chi tiết trong các tài liệu thiết kế khác. Bài viết này chỉ giải thích cách đảm bảo thiết kế hiệu suất vòng lặp từ góc độ lựa chọn đường dẫn vòng lặp..
Đầu tiên, thiết kế mạch phải tránh các chế độ lỗi không thể phát hiện được. Như thể hiện trong hình 4, phần sau của cầu chì được mắc song song với đầu cuộn dây rơle và đầu tiếp điểm. Kiểu thiết kế này rất phổ biến trong thiết kế mạch xe. Thiết kế này rõ ràng là hợp lý khi đầu cuối cuộn dây rơle và đầu cuối tiếp điểm khác nhau. Tuy nhiên, khi đầu cuối cuộn dây rơle và đầu cuối tiếp điểm giống nhau, thiết bị kiểm tra điện hiện tại không thể xác định được chế độ lỗi như vậy khi các đầu cực được cắm vào lỗ rơ-le sai vị trí.
Vì thế, phương pháp thiết kế vòng lặp này không thể được sử dụng trong một số trường hợp. Tất nhiên rồi, các kỹ sư thiết kế khác nhau phải đối mặt với các môi trường thiết kế và môi trường sản xuất khác nhau, và các chế độ lỗi cụ thể cũng sẽ khác nhau, nhưng việc tránh các dạng lỗi trong thiết kế mạch là điều đầu tiên cần cân nhắc.
Mặt khác, trình độ điện tử ô tô hiện nay đã được cải thiện đáng kể. Là nhà cung cấp dịch vụ điện tử, môi trường điện từ mà ô tô phải đối mặt cũng phức tạp hơn, và làm thế nào để giảm nhiễu điện từ trong thiết kế mạch dây điện là một chủ đề không thể tránh khỏi. Nhiễu nối dây (Nhân vật 5), nhiễu nguồn điện, nhiễu đất, nhiễu bức xạ, vân vân. đều sẽ có tác động xấu đến hoạt động bình thường của các thiết bị điện. Các mạch trong bộ dây được bó lại với nhau, và nhiễu liên kết dây được tạo ra giữa các vòng của bộ dây cũng như giữa bộ dây và dây dẫn kim loại đặc biệt nổi bật trong bộ dây.
Để giảm nhiễu khớp nối dây trong thiết kế vòng lặp, trước tiên chúng ta phải phân biệt giữa các vòng nhiễu và các vòng nhạy cảm. Nói một cách đơn giản, mạch tải cảm ứng như cuộn dây đánh lửa, loa, động cơ, vân vân. là các mạch nhiễu, trong khi các mạch như hình ảnh, đầu dò radar, đèn LED công suất thấp, và các cảm biến khác nhau là các mạch nhạy cảm. Các vòng nhiễu và vòng nhạy cảm cần được bố trí riêng biệt trong quá trình thiết kế. Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng việc tăng khoảng cách giữa các dây có thể làm giảm nhiễu tần số cao (Nhân vật 6). Nếu không thể phân biệt được, kiểm tra chức năng cần được thực hiện bằng cách đưa nhiễu vào dây để xác định tính chính xác của thiết kế mạch.
Đồng thời, để giảm ảnh hưởng của bức xạ dây và khớp nối, diện tích vòng mạch và chiều dài dây nịt phải giảm càng nhiều càng tốt. Trong thiết kế toàn bộ xe, cần giảm thiểu diện tích vòng lặp của bộ dây, 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. Thiết bị đầu cuối nối đất của tấm chắn phải kết nối tấm chắn 360° với vỏ tấm chắn ở cả hai đầu. Lớp che chắn và vỏ che chắn tạo thành tấm chắn hoàn chỉnh trên đường tín hiệu. Nếu vỏ của bộ phận nối với cáp có vỏ bọc không có kết cấu kim loại, Có thể sử dụng kẹp dẫn điện bằng kim loại để ấn lớp chắn lên tấm kim loại được kết nối chắc chắn với thân xe. Hiệu quả che chắn phải đạt 60dB.

4 Phần kết luận
Bài viết này phân tích phương pháp thiết kế mạch dây điện ô tô từ hai khía cạnh: chi phí và hiệu suất, và giải thích việc áp dụng các phương pháp cụ thể dựa trên thực tiễn công việc. Những điểm chính của thiết kế vòng khai thác dây được trích xuất, có ý nghĩa định hướng cho các kỹ sư thiết kế bộ dây trong quá trình thiết kế vòng lặp.