Трудности, возникающие при проектировании транспортных средств

Автомобильная электроника - важный аспект проектирования транспортных средств. Автобусы, грузовики, мотоциклы и, конечно же, автомобили состоят из нескольких компонентов, которые одновременно взаимодействуют для передачи данных и питания любому транспортному средству. Современные автомобили используют данные в реальном времени для оператора и работают должным образом. Эти системы включают рулевое управление, торможение, HVAC, управление двигателем и многое другое. Проектирование этих систем требует большого внимания к деталям, поскольку многие разработчики имеют параллельные формы проектирования, требующие, чтобы несколько сторон проектировали и производили компоненты по отдельности. Давайте посмотрим на некоторые операции, с которыми приходится иметь дело автомобильному инженеру, при настройке и проектировании электронного размещения, а также на то, как это можно улучшить.

---

Обзор внутренней и внешней электроники

Внешняя автомобильная электрическая система обычно бывает двух типов. Есть системы, предназначенные для функциональности и для безопасности. Функциональные системы - это те системы, которые позволяют автомобилю правильно работать во время движения.

• Система зажигания (катушка зажигания, блоки катушек, свечи зажигания и провода)

• Управление двигателем (впрыск топлива, система охлаждения, управление дроссельной заслонкой и т. д.)

• Электроника трансмиссии (автоматическое переключение передач)

• Электроника шасси (ABS, TCS, EBD, ESP)

• Электроника системы помощи водителю (дворники, регулируемое зеркало, сигнальные огни)

В современных автомобилях есть датчики для всего, от давления в шинах колес до напряжения аккумулятора. Внутренняя электроника обычно предназначена для комфорта пассажиров, помощи при вождении и в развлекательных целях. В эту категорию включены радио, элементы управления HVAC, приборная панель и элементы управления водителем. Если кто-то управлял транспортным средством, то эти компоненты знакомы. Вкратце, век механических систем переходит в далекую сказку, а современные транспортные средства требуют большого количества энергии, чтобы эти электронные системы работали должным образом. Давайте посмотрим на некоторые проблемы, с которыми сталкиваются инженеры и производители при соединении этих устройств.

Ограниченное пространство и свободное пространство

С ростом количества экономичных транспортных средств потребность в легких транспортных средствах с большим расходом топлива становится востребованной. Компании становятся все более и более конкурентоспособными в использовании легковых автомобилей, требующих минимального расхода топлива. Обычно это означает, что компоненты и конструкции транспортного средства становятся все более компактными, а внутреннее пространство для хранения компонентов ограничено.

Электронные системы размещаются на основе стандартного местоположения (фонари, дворники) или наличия места (батареи и релейные блоки). Эти системы должны работать одновременно или независимо и связаны с другими через общий источник питания. Провода, проходящие через всю машину, - обычное дело, и это может оказаться сложной задачей для инженеров-электриков.

На практике существует четыре распространенных типа проблем с зазором для проводки.

• Допуск для установки

• Допуск для проводки

• Допуск к эксплуатации

• Допуск на обслуживание

Давайте немного углубимся в зазоры, встречающиеся в современных автомобилях, и вопросы, которые необходимо задать при проектировании для них.

Допуск для установки

Все сводится к вопросу о пространстве. Достаточно ли места для компонента, куда вы хотите его поместить? Есть какие-нибудь препятствия? Могут ли двери, капот и другие подвижные элементы работать без помех в заданном диапазоне движения? Должны ли компоненты устанавливаться до или после другого, чтобы избежать помех во время установки?

Допуск для электромонтажа

После установки компонента можно ли подключить к нему соответствующую проводку? Достаточно ли места для разъемов проводки? Достаточно ли места для проведения технического обслуживания? Достаточно ли места для жгута проводов после установки разъемов? Есть ли место для изгибов жгута проводов?

Допуск к эксплуатации

Если это переключатель или ручка, можете ли вы дотянуться до него из нормального положения для вождения? Будет ли соседний компонент вызывать помехи при попытке использовать такой компонент? Можно ли управлять им, когда водитель в перчатках? Мешают ли работы компонентов другим?

Допуск на обслуживание

Если компонент в конечном итоге выйдет из строя, можно ли его заменить? Есть ли вокруг компонента место для внесения изменений? Есть ли место для отключения соединителей проводов в целях тестирования?

Очистка требует рассмотрения

При обозначении разъема и расположения жгута проводов нужно много подумать. Важно убедиться, что размещение не мешает другим конструкциям, а также функциональность устройства. Удобство технического обслуживания, техническое обслуживание и личное взаимодействие - все это занимает надлежащее место в расположении компонентов.

Воздействие на окружающую среду

Транспортные средства выделяют большое количество тепла и могут повредить проводку и компоненты, если во время размещения проекта не проявить осторожность. Не новость, что автомобиль должен функционировать с помощью системы управления двигателем, расположенной под капотом. Датчики тормозов, подвески и трансмиссии испытывают огромное движение, которое может сломать проводку и компоненты при минимальной нагрузке. Проектирование систем с учетом этих сценариев имеет решающее значение для поддержания работоспособности системы.

Генерация теплового двигателя

Тепло, выделяемое двигателем, может расплавиться через изоляцию и пластмассовые разъемы за секунды при прямом контакте. Температура двигателя может легко превысить температуру плавления пластиковых разъемов. Расположение компонентов на безопасном расстоянии от двигателя имеет решающее значение, тем более что пространство для проводки под капотом ограничено. Место для установки разъемов должно практически находиться в полустатическом состоянии. Если движение проводки ограничено монтажными стяжками, установленными на компонентах или местах, которые испытывают минимальную теплопередачу двигателя.

Отказ компонента из-за механического движения

«Колеса в автобусе крутятся и крутятся», эта фраза не просто отрывок из детской песни, а истинное достоинство вращательного движения, создаваемого колесами транспортного средства. Датчики расположены рядом с ободом колеса или внутри него, чтобы определять скорость вращения, которая сообщает приводу о скорости движения автомобиля. Эти маленькие хрупкие устройства необходимо размещать так, чтобы избежать столкновения и повреждения датчика.

Используемая система демпфирования должна быть чисто механической и функционировать без необходимости в электронной помощи. Сегодня пружинно-демпферные системы используют динамическую обратную связь от дорожных условий, которую контролируют автомобильные датчики и изменяют демпфирование в зависимости от личных настроек и условий вождения. Система демпфирования требует большого диапазона хода для прохождения компонентов и проводки. Для поддержания целостности системы и предотвращения повреждения компонентов требуются соответствующая длина провода, взаимное соединение деталей и качественная конструкция.

Как сделать это проще для инженеров

Zuken занимает лидирующие позиции на автомобильном рынке, когда речь идет о разработке и интеграции автомобильных компонентов, от электротехники до машиностроения. E3.series - это инженерная платформа, которая предлагает функции, объединяющие две дисциплины в одну общую программу. Интеграция механической конструкции автомобиля с электрическими системами для создания модели, сочетающей лучшее из обоих миров. Процесс автоматизированного проектирования помогает в разработке и моделировании более совершенных транспортных средств. Дизайн-проекты содержат данные от схемы до создания жгутов до ведомости материалов и формата производства. Мгновенная объектно-ориентированная архитектура гарантирует, что все элементы дизайна, атрибуты и изменения немедленно отражаются в производстве.

Конструкция и документация кабеля E3.

E3.cable используется для проектирования и документирования схем прокладки кабелей и жгутов проводов. Отдельные жилы объединяются вместе в конструкции для разработки новых кабелей и жгутов. К кабелям могут быть добавлены экранирующие и витые пары, что автоматически отражается в схематическом дизайне.

Мост маршрутизации E3.3D

Чтобы помочь добиться лучших результатов в дизайне шоу, Zuken установил связи между E3.series и всеми основными поставщиками MCAD (механическое САПР), что позволяет создавать полностью интегрированную модель дизайна. Используя E3.3D Routing Bridge, информацию о схемах и соединениях из E3.series можно связать со всеми основными системами MCAD. Возможности, в том числе:

• Передача информации о компонентах в MCAD (разъемы, контакты, стыки)

• Перенос данных в MCAD

• Проверить наличие столкновений или конфликтов в MCAD

• Проверить радиус изгиба провода

• Автоматический расчет длины проводов и сегментов в MCAD

• Автоматическое создание производственной документации в E3.Formboard

Нет необходимости менять текущую платформу твердотельного моделирования, поскольку ее можно легко интегрировать с:

• CATIA V5

• Solidworks

• PTC Creo (Pro / Engineering)

• Autodesk Inventor

• Siemens NX

• Solid Edge

• NX I-deas

---

Автомобильная электрическая система требует тщательного рассмотрения при проектировании и разработке для производства. Принятие мер для правильного понимания плюсов и минусов размещения устройств и проводки поможет в определении будущего успеха проекта. Наличие лучших инструментов, доступных для ваших инженеров, всегда является плюсом, а разработка лучшего качества для потребителей всегда является главной целью.

Было ли затруднительно прокладывать проводку через ваш дизайн? Введите комментарий о проблемах, с которыми вам приходилось иметь дело.

---