Nýjungar í rafstrengjum til að styðja flókin rafvélræð rafkerfi í bifreðum

Nýjungar í rafstrengjum til að styðja flókin rafvélræð rafkerfi í bifreðum

Inngangur: Það er erfitt að tengja flóknar rafrafleifðar uppbyggingu

Ósennilegi ferðin í átt að rafmagnsökum (EVs), háþróaðum öryggisþjónustukerfum (ADAS) og sjálfvirkri ökun (AD) er að grundvallar breyta raf- og rafrásarkerfum í bílum. Þessi þróun vekur mikinn fjölda af nemi, stýrihetjum, skjáum og háþrýstingsefnum. Þráðanir, þótt þær séu traustar, eru að verða of flóknar í þessu nýja kerfi, sem veldur miklum vandamálum: of mikil þyngd sem hefur áhrif á vegalengd EV, flókin skipan sem aukar framleiðslutíma og kostnað, ásamt takmörkunum í flugskap og hávaða gagnaflæðis. Nýjungar í þráðanir eru núna lykilatriði sem gerir mögulegt fyrir þessi flóknu kerfi , og tryggir afköst, öryggi og skilvirkni.

Helstu þarfir sem knýja á nýjungir í þráðanir

Kröfur næstu kynslóðar bíla krefjast grunnbreytinga í hönnun og framleiðslu þráðana:

1. Hrað myndsending: Þarft að styðja ótrúlega háa gagnafleina frá myndavélum, LiDAR, röðrum og innra netkerfi fyrir ADAS og AD sem krefst afköstla sem eru fær um að vinna með margra gigabit hraða (t.d. Ethernet, LVDS) með lágmarks taps og latens.
2. Léttvægi og minniháttavæðing: Þyngdarpillarar eru mikilvægasta til að hámarka rafmagnsöðla. Í sama skyni er jafnframt nauðsynlegt að minnka sniðið á afköstlum og tengjum til að passa í minni og minni rými, sérstaklega í flóknum upplýsinga- og hagkerfi.
3. Háspennuhæfni og öryggi: Rafmagnsbifreiðir og háafköst kerfi krefjast stöðugra afköstla sem eru metnir fyrir 400V, 800V og yfir. Þessi afköstlar verða að tryggja frábæra rafmagnsinsuleringu, bogaleystu, virkan rafeindaviðnæmi (EMC) verndun og lichama verndun til að koma í veg fyrir stöðugt, elda og truflanir á viðkvæmum lágspennukerfum.

Lykilstefnan í nýjungum á rafstrengjum

Til að uppfylla þessar grunnþarfir eru nýjungir í gangi á ýmsum sviðum:

1. Áframhæfðar vörulur og framleiðsla:
   • Líttun á vættum: Notkun á eldnivírum (á móti hefðbundnum koppur), háþrýstum léttvigtarpólýmrum og örugga fyrir hlýjuvarmaþykktina.
   • Háhiti/háspenna afköst: Notkun á krosshengjandi pólýeþýlen (XLPE), silíkónurúni og öðrum áframhæfðum insuleringum sem bjóða upp á betri hitastöðugleika og dielektriskan styrk.
   • Sjálfvirkni og samræmi: Aukin notkun á sjálfvirkum skerðum, skinnurðar, krimpu og prófunum tryggir hærri nákvæmni, minni galla og betri langtíma áreiðanleika.
2. Kenndur hönnunarháttur:
   • Kenndur tenglar: Skilgreining á einingu í minni, fyrirfram samþétta undirhlutaauðlindir eykur uppsetningu, bætir viðgerðarvélbætti og veitir möguleika á aðlaganleika á pallinum.
   • Sameiginlegir tenglar: Þróun þéttlegra tengja með mörg föll (rafmagn, gögn, RF) sem minnka stærð og fjölda tengipunkta.
   • 3D könnun og bestun: Nýting á háþróaðum CAD/CAE tólum til að smíða rútu fyrir rafstrengi, besta löngd, lágmarka beygjur, spá fyrir um árekstra og staðfesta samsvörun langfyrir en eiginlegur samsetning fer fram.
3. Rýmistækni í ferðalagi:
   • Háskóla rafleiðni: Notkun á skjölduðum tvisvar sinnum brotnuðum rafleiðnum (STP), beinlínis rafleiðnum og sérstökum háskóla samskiptareglum (t.d. Automotive Ethernet) sem styðja 10Gbps+ flutningstakmörk.
   • Heildartækar nálar: Innbygging á hita-, virkjunar- eða rakaáhorfum innan í rafstrengi eða tengjum sem gerir mögulegt að fylgjast með heilsu í rauntíma og bjóða upp á spár um viðgerð.
   • Aukin verndun: Flókin marglaga verndun (folía, net, útlosunarræður) og bestu niðurleitni aðferðir til að berjast við rafsegultruflanir (EMI) í umhverfum með miklum gögnum.

Að laga festingar fyrir yfirburðarleg E/E heildarskipanir

Ýmsar skipanir krefjast sérstakra festingaleysa:

1. Stýrikerfi skiptingar (Domain Controller Architecture): Sameinar aðgerðir (t.d. Hýsi, Chassis, Upplýsingatækni) í ákveðin stýrikerfi. Krefst: Mjög sameinuð og sérhæfð festing með minni víragerð milli punkta, með áherslu á háþæg gögnatengi milli stýrikerfa og tengdra tækja.
2. Miðstæð reikniborð kerfi (Zonal): Inniheldur öflug miðstöðvar reikniborð sem tengd eru með háþægum rýggi við einfaldari stýrikerfi á svæðum. Krefst: Festingskerfi með mjög háa áreiðanleika og háan gögnaflokk, oft með tryggingu (tvöfölduð leið) fyrir lífsgæjandi kerfi eins og ADAS/AD. Festing fyrir svæði eru einfaldari og styttri.
3. Hefðbundin há- og lágspennuskerfi: Stjórnar flóknum samspili milli háspennuhlaðanafossbila og lágspennustýringar/skynjunarkerfa. Krefst: Ströng skilnaður og öruggur verndunarskjöldun milli HV og LV rafleiðslukerfa. HV rafleiðslukerfin þurfa sérstæða tengi, fráhnattrun og öryggis læs. LV rafleiðslukerfin þurfa örugga skjöldun gegn HV hljóði. Létt tengi eru lykilþáttur í hástraumshleðslukerfum.

Framtidartendur sem formast á rafkerfum í bifreidum

Þróunin heldur áfram:

1. Byggingar innbyggðar í bílagerð: Rafleiðslukerfin verða aukinlega innbyggð í hluti bílagerðarinnar eða samsettar byggingar ("rafi í bílagerð") til að spara pláss, minnka þyngd og bæta verndun.
2. Hernaðarmetillögur: Aukin áhersla á uppbyggingu úr efnafræðilega unninum kunstefnum, endurnýjanlegum efnum og minni heildar notkun á efnum til að uppfylla umhverfisreglur og sjálfbærni markmið.
3. Hönnun og bestun með nýtingu á AI: Gervigreind og vélmennileg lærdómur munu hægja á hönnunarferlum fyrir rafstrengi, hámarka leiðir fyrir þyngd/verð, spá í afköst undir ýmsum aðstæðum og bæta við öryddarstjórnun á framleiðslunni.

Ályktun: Ráðlagður mikilvægi innviðaþróunar

Einfalda rafstrengurinn hefur breyst í lykilhluta í stefnumörkun. Þróunarrík lausnir fyrir rafstrengi eru grundvallarþáttur í að opna afköst, öryddi, skilvirkni og kostnaðarmörk nútíma bifreiða með flókin raf- og rafrýmisuppbyggingu. Þeir hafa bein áhrif á akstursviðd, gagnanafnleynd, virka öryddi, samsetningarfíflun og heildarleysni kerfisins.

Fyrir bílagerðafyrirtæki og yfirstæðaframleiðendur er lykilatriðið ljóst: Samvinnulausn við hönnun rafstrengja verður að hefjast á fyrri stigi í þroski bifreiðarinnar. Næm samvinnu á milli verkfræðinga og sérfræðinga í tengslum við raforkukerfi frá upphafshamfarinu er tryggt bestu samþættingu, nýttar nýjustu uppgötvanir, minnkað áhættur og að lokum veitt það traustu rafkerfi sem þarf fyrir framtíðarhreyfifæri. Að investera í nýjasta raforku kerfi er að investera í kjarnaföll og samkeppnishæfni nýju kynslóðar af ökutækjum.