自動運転車向けワイヤリングハーネスソリューション

本稿では、主に自動運転分野における配線ハーネスの役割について詳述し、主に自動車自動運転配線ハーネスの動作原理、レイアウト組成、材料選択、圧着技術について議論する。技術的手段を活用することで、配線ハーネスの品質を向上させ、将来の自動車市場での地位を占めることが期待されています。

1.自動運転技術の現状

自動運転技術の発展に伴い、L 0~L 2級自動運転技術の自動車はすでに初歩的に市場に投入された。L 3級自動運転の基準を達成しているメーカーもあるが，L 3級自動運転を普及させるためには改善すべき点が多く，その中で最も重要なのは信頼性である。新しい技術であるため，広範な時間テストを経ておらず，安全上の危険がないことを保証することは困難である.L 3級自動運転技術では，車両が認識できない場合には，運転者が車両を引き継ぐ必要があるが，運転者がタイムリーに引き継ぐことができなければ，交通事故が発生する可能性が高いと考えられる.そのため、信頼性の高い自動車駆動システムが重要であり、ソフトウェアと機能との接続にはハーネスが必要であり、自動車血液と呼ばれるハーネスにも厳しい課題に直面している。

自動運転用配線ハーネスの動作原理

自動運転の主要部品はメインコントローラADU，ゲートウェイ，前後カメラ，前後レーダーなどから構成されており，レーダーセンサとカメラには先進的なセンサとアクチュエータが必要である.レーダーやカメラは1~200メートルの範囲の道路情報を収集し、メインコントローラに転送することができる。メインコントローラADUはレーダーとカメラから送られてきたデータに対して分析計算を行い、計算結果はゲートウェイを通じて車内の各システムと相互作用し、運転者、運転車両、走行道路状況の全面的な監視を実現し、車両が周囲の環境を敏感に感知でき、独立にその運行と潜在危険を分析し、運行中に更に安全で、安全と安定の二重効果を達成する。ハーネスはブリッジの役割を果たしており，カメラに記録された信号をスムーズかつ高速にホストに転送する必要がある.ホストが結果を計算すると，結果をハーネスでゲートウェイに高速に転送する.ゲートウェイは結果を受信し，ハーネスを介して車両コントローラにコマンドを送信する.車両コントローラは結果を受信して応答し，ハーネスを介して各機能部品に転送する必要があり，ハーネスは人体血管のように様々な電源や信号を伝達している.

1)自動運転電源。自動運転ホストの電源は通常KL 30+KL 15である.KL 30は主に各種機能部品に電源を供給するために用いられ、KL 15は車両起動時にオフできないウェイクアップ電源である。現在，多くの自動車では前後レーダーとしてミリ波レーダが使用されている。ミリ波レーダーは透過力が強く、技術が成熟し、コストが低いという特徴があるが、その欠点は検出距離が短く、歩行者を感知できず、目標を正確に識別できないため、ミリ波レーダーは通常KL 15電気を使用し、性能要求を満たし、静的エネルギー消費を減らすことができる；レーザレーダはスマート運転車両の主要な動的障害物検出センサであり、その特徴は検出精度が高く、照明の影響を受けることが最も小さく、周囲の環境パラメータの記述に用いることができる。また、KL 30とKL 15電源との組み合わせも必要であり、KL 30は持続的に電力を供給することができ、KL 15はウェイクアップ目的のみで使用される。残りのカメラは通常ホストから電力を供給される.

2)自動運転のための地上接続。インテリジェントドライビングの接地は重要なシステムであり、他の電気製品からの干渉を受けやすい。接地点を電気機器に別々に、比較的近くに置くのが最善です。接地位置は耐食性のある場所に設定する必要があります。リアレーダー位置のアースポイントは下水やほこりによる腐食を受けやすいため、主ワイヤハーネスを通じてキャビン内の車体に設定する必要があります。

3)自動運転のための信号ライン。自動運転の信号伝送は、通常、左右のレーダーに端子抵抗を備えた CAN ネットワークを使用して伝送されます。CAN ラインの端子抵抗は 120 Î © です。メインユニットは CAN ラインの分岐として機能するため、分岐点は 1 m を超えることができず、メインユニットとレーダーとの距離は遠く、配線ハーネスの設計要件を満たすことができません。そのため、 CAN ラインを巻く方法がしばしば使用されます。

自動運転には高い安全性と信頼性が必要です。複雑な運転状況や車両内の電気条件に直面すると、信号伝送要件も非常に高くなります。伝送プロセスを乱すことができないため、配線ハーネスの性能要件は特に重要です。配線ハーネスは、自体の信頼性を確保しながら、すべての当事者からの干渉を遮蔽する必要があり、材料とプロセスの選択のレベルを向上させる必要があります。

車体全体に 3 つの自動運転配線ハーネスのレイアウト

自動運転ハーネスは、車の前部、後部、左右側を通る必要があります。現在、不完全な技術のために、ほとんどの自動車企業はまだ自動運転の L 2 ～ L 3 段階にあり、まだドライバー制御を必要としています。市場に出回っている自動運転車は、 DMS と OMS カメラを保持しているため、ハーネスのレイアウトは車内も関与しています。自動運転配線ハーネスの配置を図 1 に示します。

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図 1 自動運転配線ハーネスのレイアウト

1)自動運転 ADU は一般的にダッシュボード内に配置されています。ダッシュボードの内部空間が狭いため、配線ハーネスの配置が困難です。そのため、配線ハーネスを区分して配置し、広範囲にインラインを 1 対追加して計器配線ハーネスと自動運転関連配線ハーネスを接続したり、いくつかの機能を分離して自動運転関連配線ハーネスを本線に統合したりすることが考えられます。

2)フロントカメラとフロントレーダーは、フロントバンパーに配置されています。コックピット内部の ADU からフロントバンパーへの接続には、キャビンとコックピットのフロントパネルを横切る必要があります。したがって、 2 つをつなぐためにインラインのペアを使用するのが最善の選択であり、キャビンの外側が湿った場所であるため、インラインをキャビンの外に置かないのが最善です。

3)両側面のカメラは、通常、左右のリアミラーに配置されています。ホストからカメラに移行するには、ドアと車体の間のドッキングを経由する必要があります。ドアラインのゴム部品の設計は特に重要であり、ゴム部品の曲げ角が大きすぎることはできませんし、弾性を持たなければなりません。

4)リアビューカメラとリアレーダーは、通常、バックドアとリアバンパーに配置されています。リヤバンパーから車のフロントまでの距離は、非常に長いボディ全体を通過する必要があります。レイアウトの面では、固定点を隔壁に追加する必要があり、必要に応じて保護のために保護板を追加する必要があります。組み立ての利便性を確保するために、インストゥルメントハーネスとボディハーネスの間にインライン接続を追加しました。ダッシュボード近くのインラインは、通常、保護プレートで統合され、管理とメンテナンスを容易に固定されています。

4.自動運転ワイヤの選択

自動運転の高信頼性要件に基づき、通常の銅線では高精細ビデオ信号の伝送ができないため、自動運転にとって致命的な欠陥です。道路の特徴や距離などの画像処理を正確に認識できず、車の周囲環境を正確に検出し、車の位置を特定することもできません。そのため ， ビデオラインとして FAKRA 同軸線を選択した。FAKRA 同軸ケーブルの接続構造を図 2 に示し、主に FAKRA コネクタ、 AKRA インラインコネクタ、同軸ケーブル、 PCB 基板エンドコネクタで構成されています。

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図 2 FAKRA 同軸ケーブル接続構造図

1)FAKRA コネクタが主に参照する断面サイズ規格は、 ISO 20860 — 1 と USCAR — 18 であり、試験規格は主に ISO 20860 — 2 、 USCAR — 17 、 USCAR — 2 です。サイズ規格は、 FAKRA コネクタの軸方向と半径方向の主な寸法を定義します。オスコネクタの標準断面寸法を図 3 に示しています。

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図 3 オスコネクタの断面サイズ標準

異なる会社の製品では、断熱媒体材料が同じでない状況があります。規格を満たしつつ、異なる絶縁材料および断面構造のコネクタに対して、関連する電気性能指標が指定された数値範囲内にあるかどうかを確認するために、マッチング試験を実施する必要があります。

2)FAKRA インラインコネクタは効果的なセグメンテーション方法を提供しますが、 FAKRA インラインを使用する場合は、インラインドッキング中に挿入損失が発生するため、あまり使用しないようにしてください。インラインが多いほど、損失が大きくなります。したがって、 FAKRA インラインの使用はできるだけ少なく、選択したインラインペアは可能な限り同じメーカーのものとするため、性能を確保し、メーカー切り替え後の性能評価とテストを減らすことができます。

3)FAKRA が使用する同軸ケーブル導体は、泡フィラーで包まれた銅線です。シールドは主に金属銅メッシュまたはアルミニウムマグネシウム合金織りメッシュであり、絶縁材は一般的に PVC です。現在、国が使用しているケーブル規格は GBT 14864 — 1993 であり、ケーブルの品質には試験と端末保持も必要です。

4)FAKRA ボードエンドコネクタとラインエンドコネクタは、プラグテールと PCB を接続する設計要件を満たす必要があります。また、構造の違いによる性能欠陥を避けるために、ハーネスエンドと基板エンドは同じメーカーの製品であることをお勧めします。

5 自動運転配線ハーネスのクランプ

従来の配線ハーネスに使用される主なクリップ方法は、 U 字型端子接続です。従来のコールドクリップ方法は簡単で費用対効果が高く、ほとんどの非重要部品では U 字型終端コールドクリップを使用しています。U 字型端子は、主に接続のために銅線間の摩擦に依存して、銅線を一緒に圧縮するために高いパンチ圧力に依存しているため、クリップ後に必然的に一定のボイドがあり、電圧降下の増加と導電性の低下をもたらします。しかし、自動運転、特に CAN 通信を使用する場合は、高い要求の下で、超音波溶接が必要になります。

超音波溶接の原理は、高周波機械振動によってワイヤハーネス材料とワークピースを溶接することです。溶接プロセスでは、超音波ワイヤハーネス溶接機は、超音波溶接端面に 3 方向に同時に締め付けられ、 20 kHz の周波数で表面を循環的に振動します。同時に、ワークに圧力を加え、ワーク間の強固な結合を形成し、溶接効果を達成します。超音波ワイヤハーネス溶接では、金属表面に過剰な熱を発生させることなく溶接プロセス全体を正確に制御でき、溶接強度が高くなります。超音波溶接は銅線を完全に溶接するため、 U 字型端子の冷間プレスよりも導電性がはるかに優れています。優れた溶接強度と安定した導電性を有する超音波溶接は、自動運転のニーズを満たすことができなければなりません。

6 結論

人工知能、ビジュアルコンピューティング、レーダー、監視装置、全地球測位システムの急速な発展に伴い、自動運転車は先進技術を使用し、近い将来、人間のアクティブ操作なしで自動で安全な自動車を作成できると信じています。したがって、自動車用ワイヤハーネスのプロフェッショナルも、将来的な地位を占めるために、常に先進技術を模索し、ワイヤハーネスの品質を向上させるために技術的手段を使用し、先進的な生産設備を積極的に使用する必要があります。