Soluciones de cableado automotriz de Kaweei para vehículos autónomos

Este artículo se centra en el papel de los arneses de cableado en el campo de la conducción autónoma, discutiendo principalmente el principio de trabajo, la composición del diseño, la selección de materiales y la tecnología de crimpado de los arneses de cableado de conducción autónoma de automóviles. Se espera que a través del uso de medios tecnológicos, la calidad de los arneses de cableado se pueda mejorar, con el fin de ocupar un lugar en el futuro mercado automotriz.

1. Estado actual de la tecnología de conducción autónoma

Con el profundo desarrollo de la tecnología de conducción autónoma, los automóviles con tecnología de conducción autónoma de nivel L0~L2 han sido implementados de forma preliminar en el mercado. Algunos fabricantes ya han alcanzado el nivel de conducción autónoma del nivel L3, pero todavía hay muchos aspectos que deben mejorarse si se quiere popularizar la conducción autónoma del nivel L3, y el más importante es la fiabilidad. Debido a que se trata de una nueva tecnología que no ha sido sometida a amplias pruebas de tiempo, es difícil garantizar que no haya riesgos para la seguridad. Imagínese, para la tecnología de conducción autónoma de nivel L3, si un vehículo se encuentra en una situación irreconocible y requiere que el conductor se haga cargo del vehículo, pero el conductor no puede hacerse cargo de manera oportuna, entonces es probable que ocurra un accidente de tráfico. Por lo tanto, un sistema de accionamiento automático fiable es crucial, y la conexión entre el software y las funciones requiere el arnés de cableado, que también se enfrenta a graves desafíos para el arnés de cableado conocido como la sangre del automóvil.

Principio de funcionamiento del arnés de cableado para la conducción autónoma

Los principales componentes de la conducción autónoma están compuestos por el controlador principal ADU, pasarela, cámaras delanteras y traseras, radares delanteros y traseros, etc. Tanto los sensores de radar como las cámaras requieren sensores y actuadores avanzados. El radar y la cámara pueden recoger información de carretera de 1 a 200m y transmitirla de nuevo al controlador principal. El controlador principal Adu analiza y calcula los datos transmitidos desde el radar y la cámara, y los resultados del cálculo interactúan con varios sistemas del coche a través de la pasarela, logrando un monitoreo completo del conductor, conduciendo el vehículo y las condiciones de conducción de la carretera, permitiendo que los vehículos perciban con interés el entorno circundante y analicen independientemente su funcionamiento y riesgos potenciales, haciéndolos más seguros durante la operación y logrando un doble efecto de seguridad y suavidad. El arnés de cableado sirve como puente, que necesita transmitir sin problemas y rápidamente las señales grabadas por la cámara al anfitrión. Después de que el anfitrión calcula los resultados, rápidamente los transmite a la puerta de entrada a través del arnés de cableado. La pasarela recibe los resultados y envía las instrucciones al controlador del vehículo a través del arnés de cableado. Después de que el controlador del vehículo recibe los resultados, responde y necesita transmitirlos a varios componentes funcionales a través del arnés de cableado, el arnés de cableado es como un vaso sanguíneo humano, transmitiendo varias fuentes de energía y señales.

1) Suministro de energía para la conducción autónoma. La fuente de alimentación del conductor autónomo suele ser KL30 + KL15. KL30 se utiliza principalmente para proporcionar energía para varios componentes funcionales, y KL15 es una fuente de alimentación que no se puede apagar al arrancar el vehículo. Actualmente, la mayoría de los coches utilizan radar de onda milimétrica como radar delantero y trasero. El radar de onda milimétrica tiene las características de penetración fuerte, tecnología madura y bajo costo, pero su desventaja es que la distancia de detección es corta, no puede percibir a los peatones, y no puede reconocer con precisión los objetivos, por lo tanto, el radar de onda milimétrica suele utilizar la electricidad KL15, que puede satisfacer los requisitos de rendimiento y reducir el consumo de energía estática; Lidar es el principal sensor dinámico de detección de obstáculos para vehículos de conducción inteligente, caracterizado por alta precisión de detección, impacto mínimo de la iluminación, y puede ser utilizado para describir parámetros ambientales circundantes. También requiere una combinación de fuentes de energía KL30 y KL15, donde KL30 puede ser alimentado continuamente y KL15 sólo se utiliza para fines de wake-up. Las cámaras restantes generalmente son alimentadas por el anfitrión.

2)Conexión a tierra para la conducción autónoma. La puesta a tierra de la conducción inteligente es un sistema importante y es susceptible a la interferencia de otros aparatos eléctricos. Lo mejor es establecer el punto de puesta a tierra por separado y relativamente cerca del equipo eléctrico. La posición de puesta a tierra debe establecerse en un lugar resistente a la corrosión. Dado que el punto de puesta a tierra en la posición del radar trasero es susceptible a la corrosión de las aguas residuales y el polvo, se debe instalar en el cuerpo del vehículo dentro de la cabina a través del arnés de cableado principal.

3)La línea de señalización para la conducción autónoma La transmisión de la señal de la conducción autónoma utiliza la red CAN para la transmisión, generalmente con resistencias terminales en los radares izquierdo y derecho. La resistencia terminal de la línea CAN es de 120 °. Como la unidad principal sirve como rama de la línea CAN, el punto de rama no puede exceder de 1 m, y la distancia entre la unidad principal y el radar es larga, lo que no puede cumplir con los requisitos de diseño del arnés de cableado. Por lo tanto, el método de bobinado de la línea CAN se utiliza a menudo para tratar con ella.

La conducción autónoma requiere alta seguridad y fiabilidad. Ante situaciones de conducción complejas y condiciones eléctricas en el interior del vehículo, los requisitos de transmisión de la señal también son muy altos. Dado que el proceso de transmisión no puede ser perturbado, los requisitos de rendimiento del arnés de cableado son particularmente importantes. El arnés de cableado debe protegerse de la interferencia de todas las partes al tiempo que garantiza su propia confiabilidad, y el nivel de selección de materiales y procesos debe mejorarse.

Diseño de 3 arneses de cableado de conducción autónoma en todo el vehículo

El arnés de conducción automática debe correr a través de la parte delantera, trasera y los lados izquierdo y derecho del automóvil. En la actualidad, debido a la tecnología imperfecta, la mayoría de las empresas automotrices todavía se encuentran en la etapa L2 ~ L3 de la conducción automática, y aún necesitan control del conductor. Los vehículos autónomos en el mercado han retenido cámaras DMS y OMS, por lo que el diseño del arnés también involucra el interior del coche. La disposición del arnés de cableado de conducción autónoma se muestra en la Figura 1.

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Figura 1 Disposición de arneses de cableado de conducción autónoma

1)Las ADU de conducción autónoma generalmente están dispuestas dentro del tablero de instrumentos. El espacio interior del tablero es estrecho, lo que dificulta organizar los arneses de cableado. Por lo tanto, se considerará que los arneses de cableado se organizan en secciones, agregando un par de líneas internas en un área amplia para conectar el arnés de cableado del instrumento y el arnés de cableado relacionado con la conducción autónoma, o separando algunas funciones e integrando los arneses de cableado relacionados con la conducción autónoma en la línea principal.

2)La cámara delantera y el radar delantero están dispuestos en el parachoques delantero. La conexión desde la ADU dentro de la cabina hasta el parachoques delantero requiere cruzar el panel frontal de la cabina y la cabina. Por lo tanto, es la mejor opción utilizar un par de inlines para conectar los dos, y dado que el exterior de la cabina es un área húmeda, lo mejor es no colocar las inlines fuera de la cabina.

3)Las cámaras en ambos lados generalmente están dispuestas en los espejos retrovisores izquierdo y derecho. Para la transición desde el host a la cámara, es necesario pasar por el acoplamiento entre la puerta y la carrocería del vehículo. El diseño de la parte de goma de la línea de la puerta es particularmente importante, y el ángulo de flexión de la parte de goma no puede ser demasiado grande, y debe tener elasticidad.

4)La cámara de visión trasera y el radar trasero generalmente se encuentran en la puerta trasera y el parachoques trasero. La distancia desde el parachoques trasero hasta la parte delantera del automóvil necesita pasar por todo el cuerpo, que es muy largo. En términos de diseño, se deben agregar puntos fijos cada dos distancias y, si es necesario, se deben agregar placas protectoras para la protección. Para garantizar la comodidad del montaje, se agrega una conexión en línea entre el arnés del instrumento y el arnés del cuerpo. La línea en línea cerca del tablero generalmente se integra y se fija con placas protectoras para una fácil gestión y mantenimiento.

4. Selección de cable de conducción autónoma

Debido a los requisitos de alta fiabilidad de la conducción autónoma, los cables de cobre ordinarios no pueden lograr la transmisión de señales de video de alta definición, lo que es un defecto fatal para la conducción autónoma. No pueden reconocer con precisión las características de la carretera, la distancia y otros procesos de imágenes, y no pueden detectar con precisión el entorno circundante del automóvil y localizar el automóvil. Por lo tanto, la línea coaxial FAKRA se elige como la línea de vídeo. La estructura de conexión del cable coaxial FAKRA se muestra en la Figura 2, que incluye principalmente el conector FAKRA, el conector en línea AKRA, el cable coaxial y el conector de extremo de la placa PCB.

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Figura 2 Diagrama de estructura de conexión de cable coaxial FAKRA

1)Los estándares de tamaño de sección que los conectores FAKRA se refieren principalmente incluyen ISO 20860 - 1 y USCAR - 18, mientras que los estándares de prueba incluyen principalmente ISO 20860 - 2, USCAR - 17 y USCAR - 2. Las normas de tamaño definen las dimensiones principales de los conectores FAKRA en las direcciones axial y radial. Las dimensiones estándar de la sección transversal del conector macho se muestran en la Figura 3.

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Figura 3 Tamaño estándar de la sección transversal para conectores masculinos

En los productos de diferentes empresas, hay situaciones en las que los materiales del medio aislante no son los mismos. Las pruebas de coincidencia deben llevarse a cabo en conectores con diferentes materiales aislantes y estructuras de sección transversal, mientras cumplen con las normas, para verificar si los indicadores de rendimiento eléctrico pertinentes están dentro del rango numérico especificado.

2)El conector en línea FAKRA proporciona un método de segmentación eficaz, pero al usar el conector en línea FAKRA, trate de no usarlo demasiado porque habrá pérdida de inserción durante el acoplamiento en línea. Cuanto más inline, más pérdidas. Por lo tanto, la línea FAKRA debe utilizarse lo menos posible, y el par seleccionado de línea debe ser del mismo fabricante tanto como sea posible, lo que puede garantizar el rendimiento y reducir la evaluación y las pruebas de rendimiento después de cambiar de fabricante.

3)El conductor de cable coaxial utilizado por FAKRA es un cable de cobre, que está envuelto con una capa de relleno de espuma. El blindaje es principalmente malla de cobre metálico o malla tejida de aleación de aluminio y magnesio, y el material aislante es generalmente PVC. En la actualidad, el estándar de cable utilizado por el país es GBT14864-1993, y la calidad del cable también requiere pruebas y retención de terminales.

4)El conector de extremo de la placa FAKRA y el conector de extremo de línea deben cumplir con los requisitos de diseño de conexión de la cola del enchufe y la PCB. También se recomienda que el extremo del arnés y el extremo de la placa sean productos del mismo fabricante para evitar defectos de rendimiento causados por diferencias estructurales.

Crimpado de 5 arneses de cableado de conducción autónoma

El principal método de crimpado utilizado para los arneses de cableado tradicionales es la conexión terminal en forma de U. El método tradicional de crimpado en frío es simple y rentable, y la mayoría de las piezas no críticas todavía usan crimpado en frío terminal en forma de U. Debido al hecho de que los terminales en forma de U se basan en una alta presión de perforación para comprimir los cables de cobre juntos, basándose principalmente en la fricción entre los cables de cobre para la conexión, inevitablemente habrá ciertos vacíos después del crimpado, lo que resulta en un aumento de la caída de voltaje y una disminución de la conductividad. Sin embargo, bajo los altos requisitos de la conducción autónoma, especialmente cuando se utiliza la comunicación CAN, se requiere la soldadura ultrasónica.

El principio de la soldadura ultrasónica es soldar materiales de arnés de alambre y piezas de trabajo a través de vibración mecánica de alta frecuencia. Durante el proceso de soldadura, la máquina de soldadura de arnés de alambre ultrasónico se aprieta en tres direcciones simultáneamente a la cara final de soldadura ultrasónica, y vibra cíclicamente en su superficie a una frecuencia de 20 kHz. Al mismo tiempo, la presión se aplica a la pieza de trabajo para formar un fuerte enlace entre las piezas de trabajo, logrando así el efecto de soldadura. Para la soldadura de arnés de alambre ultrasónico, todo el proceso de soldadura se puede controlar con precisión sin generar calor excesivo en la superficie metálica, lo que resulta en una fuerte solidez de soldadura. Debido al hecho de que la soldadura ultrasónica suelda completamente los cables de cobre juntos, la conductividad es mucho mejor que el prensado en frío de terminales en forma de U. La soldadura ultrasónica, con su excelente solidez a la soldadura y conductividad estable, debe ser capaz de satisfacer las necesidades de la conducción autónoma.

6 Conclusión

Con el rápido desarrollo de la inteligencia artificial, la computación visual, el radar, los dispositivos de monitoreo y los sistemas de posicionamiento global, los vehículos autónomos utilizan tecnología avanzada y creen que en un futuro cercano, podrán crear vehículos de motor automatizados y seguros sin operación activa humana. Por lo tanto, los profesionales del arnés de alambre automotriz también deben explorar constantemente tecnologías avanzadas, utilizar medios tecnológicos para mejorar la calidad de los arneses de alambre y poner en uso vigorosamente equipos de producción avanzados para ocupar un lugar en el futuro.