Impulsionada pela aplicação concentrada de tecnologia de inteligência artificial, tecnologia de controle automático, tecnologia de informática, fusão de informações, tecnologia de detecção e tecnologia de comunicação, a integração da comunicação de informação e da indústria automotiva tornou-se um movimento inevitável. A indústria automotiva poderá em breve inaugurar uma reforma de várias eras, e a conexão entre software e funções requer chicotes elétricos para ser alcançada. Este artigo discorre principalmente sobre o papel dos chicotes elétricos no campo da direção autônoma, discutindo principalmente o princípio de funcionamento, a composição do layout, a seleção de materiais e a tecnologia de crimpagem dos chicotes elétricos de direção autônoma automotiva. Espera-se que através da utilização de meios tecnológicos a qualidade dos chicotes elétricos possa ser melhorada, de forma a ocupar um lugar no futuro mercado automóvel.
1. Situação atual da tecnologia de condução autônoma
Com o profundo desenvolvimento da tecnologia de condução autônoma, os carros com tecnologia de condução autônoma de nível L0~L2 foram preliminarmente implementados no mercado. Alguns fabricantes já atingiram o padrão de direção autônoma de nível L3, mas ainda há muitos aspectos que precisam ser melhorados para que a direção autônoma de nível L3 seja popularizada, e o mais importante é a confiabilidade. Por ser uma tecnologia nova que não passou por testes extensos, é difícil garantir que não haja riscos à segurança. Imagine, para a tecnologia de direção autônoma de nível L3, se um veículo encontrar uma situação irreconhecível e exigir que o motorista assuma o controle do veículo, mas o motorista não consiga assumir o controle em tempo hábil, é provável que ocorra um acidente de trânsito. Portanto, um sistema de acionamento automático confiável é crucial, e a conexão entre software e funções requer chicote elétrico, que também enfrenta sérios desafios para o chicote elétrico conhecido como o sangue do automóvel.
Princípio de funcionamento do chicote elétrico para direção autônoma
Os principais componentes da direção autônoma são compostos pelo controlador principal ADU, gateway, câmeras dianteiras e traseiras, radares dianteiros e traseiros, etc. Tanto os sensores de radar quanto as câmeras requerem sensores e atuadores avançados. O radar e a câmera podem coletar informações rodoviárias de 1 a 200 m e transmiti-las de volta ao controlador principal. O controlador principal ADU analisa e calcula os dados transmitidos de volta do radar e da câmera, e os resultados do cálculo interagem com vários sistemas do carro através do gateway, alcançando monitoramento abrangente do motorista, dirigindo o veículo e dirigindo as condições da estrada, permitindo que os veículos percebem profundamente o ambiente circundante e analisam de forma independente a sua operação e perigos potenciais, tornando-os mais seguros durante a operação e alcançando um duplo efeito de segurança e suavidade. O chicote elétrico serve como uma ponte, que precisa transmitir de maneira suave e rápida os sinais gravados pela câmera para o host. Depois que o host calcula os resultados, ele os transmite rapidamente ao gateway por meio do chicote elétrico. O gateway recebe os resultados e envia as instruções ao controlador do veículo através do chicote elétrico. Depois que o controlador do veículo recebe os resultados, ele responde e precisa transmiti-los a vários componentes funcionais através do chicote elétrico. O chicote elétrico é como um vaso sanguíneo humano, transmitindo várias fontes de energia e sinais.
1) Fonte de alimentação para condução autônoma. A fonte de alimentação do host de direção autônoma é geralmente KL30+KL15. KL30 é usado principalmente para fornecer energia para vários componentes funcionais e KL15 é uma fonte de alimentação de despertar que não pode ser desligada ao dar partida no veículo. Atualmente, a maioria dos carros usa radar de ondas milimétricas como radar dianteiro e traseiro. O radar de ondas milimétricas tem características de forte penetração, tecnologia madura e baixo custo, mas sua desvantagem é que a distância de detecção é curta, não consegue perceber pedestres e não consegue reconhecer alvos com precisão. Portanto, o radar de ondas milimétricas geralmente usa eletricidade KL15, que pode atender aos requisitos de desempenho e reduzir o consumo de energia estática; Lidar é o principal sensor dinâmico de detecção de obstáculos para veículos de direção inteligente, caracterizado por alta precisão de detecção, impacto mínimo da iluminação e pode ser usado para descrever parâmetros ambientais circundantes. Também requer uma combinação de fontes de alimentação KL30 e KL15, onde o KL30 pode ser alimentado continuamente e o KL15 é usado apenas para fins de despertar. As câmeras restantes geralmente são alimentadas pelo host.
2) Ligação à terra para condução autónoma. O aterramento da direção inteligente é um sistema importante e suscetível a interferências de outros aparelhos elétricos. É melhor definir o ponto de aterramento separadamente e relativamente próximo do equipamento elétrico. A posição de aterramento deve ser definida em local resistente à corrosão. Como o ponto de aterramento na posição traseira do radar é suscetível à corrosão por esgoto e poeira, ele deve ser colocado na carroceria do veículo, dentro da cabine, através do chicote elétrico principal.
3) A linha de sinal para condução autônoma. A transmissão do sinal de direção autônoma utiliza rede CAN para transmissão, geralmente com resistores terminais nos radares esquerdo e direito. A resistência terminal da linha CAN é 120 Ω. Como a unidade principal serve como um ramal da linha CAN, o ponto de ramificação não pode exceder 1m e a distância entre a unidade principal e o radar é grande, o que não pode atender aos requisitos de projeto do chicote elétrico. Portanto, o método de enrolamento da linha CAN é frequentemente usado para lidar com isso.
A condução autônoma requer alta segurança e confiabilidade. Diante de situações de condução complexas e condições elétricas dentro do veículo, os requisitos de transmissão de sinal também são muito elevados. Como o processo de transmissão não pode ser perturbado, os requisitos de desempenho do chicote elétrico são particularmente importantes. O chicote elétrico precisa proteger a interferência de todas as partes, garantindo ao mesmo tempo sua própria confiabilidade, e o nível de seleção de materiais e processos precisa ser melhorado.
Disposição de 3 chicotes elétricos de condução autônoma em todo o veículo
O arnês de condução automático precisa passar pela frente, traseira e pelos lados esquerdo e direito do carro. Atualmente, devido à tecnologia imperfeita, a maioria das empresas automobilísticas ainda está no estágio L2 ~ L3 de direção automática e ainda precisa do controle do motorista. Os veículos autônomos existentes no mercado mantêm câmeras DMS e OMS, portanto o layout do arnês envolve também o interior do carro. O layout do chicote elétrico de condução autônoma é mostrado na Figura 1.
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Figura 1 Layout dos chicotes elétricos de condução autônoma
1) ADUs de direção autônoma geralmente são organizados dentro do painel. O espaço interno do painel é estreito, dificultando a disposição dos chicotes elétricos. Portanto, os chicotes elétricos serão considerados dispostos em seções, adicionando um par de linhas em uma ampla área para conectar o chicote elétrico do instrumento e o chicote elétrico relacionado à condução autônoma, ou separando algumas funções e integrando chicotes elétricos relacionados à condução autônoma na linha principal .
2) A câmera frontal e o radar frontal estão dispostos no para-choque dianteiro. A conexão da ADU dentro do cockpit ao pára-choque dianteiro requer o cruzamento do painel frontal da cabine e do cockpit. Portanto, a melhor opção é usar um par de inlines para conectar os dois e, como a parte externa da cabine é uma área úmida, é melhor não colocar os inlines fora da cabine.
3) As câmeras de ambos os lados geralmente ficam dispostas nos espelhos retrovisores esquerdo e direito. Para fazer a transição do host para a câmera, é necessário passar pelo encaixe entre a porta e a carroceria do veículo. O desenho da peça de borracha da linha da porta é particularmente importante, e o ângulo de curvatura da peça de borracha não pode ser muito grande e deve ter elasticidade.
4) A câmera retrovisora e o radar traseiro geralmente estão dispostos na porta traseira e no para-choque traseiro. A distância do para-choque traseiro até a frente do carro precisa passar por toda a carroceria, que é muito longa. Em termos de layout, pontos fixos precisam ser adicionados a cada duas distâncias e, se necessário, placas de proteção precisam ser adicionadas para proteção. Para garantir a conveniência da montagem, uma conexão em linha é adicionada entre o chicote do instrumento e o chicote do corpo. O inline próximo ao painel geralmente é integrado e fixado com placas de proteção para fácil gerenciamento e manutenção.
4. Seleção de fio de condução autônomo
Com base nos requisitos de alta confiabilidade da direção autônoma, os fios de cobre comuns não conseguem transmitir sinais de vídeo em alta definição, o que é uma falha fatal para a direção autônoma. Eles não conseguem reconhecer com precisão as características da estrada, a distância e outros processamentos de imagem, e não conseguem detectar com precisão o ambiente ao redor do carro e localizá-lo. Portanto, a linha coaxial FAKRA é escolhida como linha de vídeo. A estrutura de conexão do cabo coaxial FAKRA é mostrada na Figura 2, incluindo principalmente o conector FAKRA, o conector em linha AKRA, o cabo coaxial e o conector final da placa PCB.
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Figura 2 Diagrama da estrutura de conexão do cabo coaxial FAKRA
1) Os padrões de tamanho de seção aos quais os conectores FAKRA se referem incluem principalmente ISO 20860-1 e USCAR-18, enquanto os padrões de teste incluem principalmente ISO 20860-2, USCAR-17 e USCAR-2. Os padrões de tamanho definem as principais dimensões dos conectores FAKRA nas direções axial e radial. As dimensões da seção transversal padrão do conector macho são mostradas na Figura 3.
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Figura 3 Padrão de tamanho de seção transversal para conectores macho
Nos produtos de diferentes empresas, existem situações em que os materiais do meio isolante não são iguais. Testes de correspondência devem ser realizados em conectores com diferentes materiais de isolamento e estruturas transversais, atendendo aos padrões, para verificar se os indicadores de desempenho elétrico relevantes estão dentro da faixa numérica especificada.
2) O conector inline FAKRA fornece um método de segmentação eficaz, mas ao usar o inline FAKRA, tente não usá-lo muito, pois haverá perda de inserção durante o acoplamento inline. Quanto mais inline, mais perda. Portanto, o inline FAKRA deve ser usado o mínimo possível, e o par de inline selecionado deve ser do mesmo fabricante, tanto quanto possível, o que pode garantir o desempenho e reduzir a avaliação e teste de desempenho após a troca de fabricante.
3) O condutor do cabo coaxial usado pela FAKRA é um fio de cobre, que é envolto em uma camada de enchimento de espuma. A blindagem é principalmente malha metálica de cobre ou malha tecida de liga de alumínio e magnésio, e o material de isolamento é geralmente PVC. Atualmente, o padrão de cabo utilizado pelo país é GBT14864-1993, e a qualidade do cabo também requer testes e retenção de terminal.
4) O conector da extremidade da placa FAKRA e o conector da extremidade da linha devem atender aos requisitos de projeto para conectar a cauda do plugue e a PCB. Também é recomendado que a extremidade do chicote e a extremidade da placa sejam produtos do mesmo fabricante para evitar defeitos de desempenho causados por diferenças estruturais.
Crimpagem de 5 chicotes elétricos de condução autônoma
O principal método de crimpagem usado para chicotes elétricos tradicionais é a conexão de terminal em forma de U. O método tradicional de crimpagem a frio é simples e econômico, e a maioria das peças não críticas ainda usa crimpagem a frio terminal em forma de U. Devido ao fato de que os terminais em forma de U dependem de alta pressão de perfuração para comprimir os fios de cobre juntos, contando principalmente com o atrito entre os fios de cobre para conexão, inevitavelmente haverá certos vazios após a crimpagem, resultando em um aumento na queda de tensão e uma diminuição na condutividade. No entanto, sob os elevados requisitos de condução autônoma, especialmente ao usar a comunicação CAN, é necessária a soldagem ultrassônica.
O princípio da soldagem ultrassônica é soldar materiais de chicotes de fios e peças de trabalho por meio de vibração mecânica de alta frequência. Durante o processo de soldagem, a máquina de solda ultrassônica de chicote de fios é apertada em três direções simultaneamente à face final da soldagem ultrassônica e vibra ciclicamente em sua superfície a uma frequência de 20kHz. Ao mesmo tempo, a pressão é aplicada à peça de trabalho para formar uma ligação forte entre as peças de trabalho, conseguindo assim o efeito de soldagem. Para soldagem ultrassônica de chicotes de fios, todo o processo de soldagem pode ser controlado com precisão sem gerar excesso de calor na superfície do metal, resultando em forte solidez da soldagem. Devido ao fato de que a soldagem ultrassônica solda completamente os fios de cobre, a condutividade é muito melhor do que a prensagem a frio de terminais em forma de U. A soldagem ultrassônica, com excelente solidez de soldagem e condutividade estável, deve ser capaz de atender às necessidades de condução autônoma.
6 Conclusão
Com o rápido desenvolvimento da inteligência artificial, computação visual, radar, dispositivos de monitoramento e sistemas de posicionamento global, os veículos autônomos utilizam tecnologia avançada e acreditam que, num futuro próximo, serão capazes de criar veículos motorizados automáticos e seguros sem operação humana ativa. Portanto, os profissionais de chicotes de fios automotivos também precisam explorar constantemente tecnologias avançadas, usar meios tecnológicos para melhorar a qualidade dos chicotes de fios e colocar vigorosamente em uso equipamentos de produção avançados para ocupar um lugar no futuro.
Horário da postagem: 05 de março de 2024