Veelvoorkomende uitdagingen in transportontwerptechniek

Elektronica in voertuigen: complexe uitdagingen voor ingenieurs

Voertuigelektronica is een cruciaal aspect van transportontwerptechniek. Bussen, vrachtwagens, motorfietsen en personenauto's hebben allemaal meerdere componenten die gelijktijdig interacteren om data en stroom door het hele voertuig te verstrekken. Moderne voertuigen gebruiken real-time data om correct te functioneren. Deze systemen omvatten sturing, remmen, HVAC, motormanagement en nog veel meer. Het ontwerpen voor deze systemen vereist grote aandacht voor detail, aangezien veel ontwikkelaars te maken hebben met gelijktijdige vormen van engineering die meerdere partijen vereisen om componenten apart te ontwerpen en te produceren. Laten we eens kijken naar enkele operaties die een autotechnicus moet aanpakken bij het instellen en ontwerpen van elektronische plaatsing en hoe dit verbeterd kan worden.

Overzicht van interne en externe elektronica

Het externe automotieve elektrische systeem is doorgaans gerelateerd aan twee typen: systemen voor functionaliteit en systemen voor veiligheid. Functionaliteitssystemen zijn diegene die het voertuig tijdens het rijden laten functioneren.

• Ontstekingssysteem (ontstekingspoel, poelpakketten, bougies en draden)
• Motormanagement (brandstofinjectie, koelsysteem, gaspedalbeheersing, etc.)
• Transmissie-elektronica (automatische versnellingsbak)
• Chassis-elektronica (ABS, ASR, EBD, ESP)
• Chauffeursassistentie-elektronica (wissers, verstelbare spiegel, richtingaanwijzers)

Moderne voertuigen hebben een sensor voor alles: van de bandenspanning in uw wielen tot de spanning in uw accu. Interne elektronica is meestal bedoeld voor passagierscomfort, rijassistentie en entertainment. De radio, HVAC-bediening, dashboard en bestuurdersbedieningen vallen allemaal in deze categorie. Als iemand ooit een voertuig heeft bestuurd, zijn deze componenten bekend. Het korte verhaal is dat de tijdperk van zuivere mechanische systemen achteruitgaat en moderne voertuigen een grote hoeveelheid inspanning vereisen om deze elektronische systemen goed te laten functioneren. Laten we kijken naar enkele problemen waar ingenieurs en fabricanten tegenaan lopen bij het verbinden van deze apparaten.

Beperkte ruimte en vrijruimte

Met de opsurge in brandstofzuinige voertuigen is de behoefte aan lichte, brandstofzuinige voertuigen groot. Bedrijven worden steeds competitiever in het produceren van lichte voertuigen die minimale brandstof vragen. Dit betekent meestal dat componenten en voertuigstructuren compacter worden en de interne opslagruimte voor componentplaatsing beperkt raakt.

Elektronische systemen worden geplaatst op basis van een standaardlocatie (lichten, wissers) of de beschikbaarheid van een locatie (accu's en relaisdozen). Deze systemen moeten gelijktijdig of onafhankelijk werken en zijn met elkaar verbonden via een gemeenschappelijke stroomvoorziening. Draden die door het hele voertuig lopen, zijn gangbaar en kunnen uitdagend zijn voor elektrisch ingenieurs.

In de praktijk zijn er vier veelvoorkomende typen vrijruimteproblemen voor bedrading:

• Vrijruimte voor installatie
• Vrijruimte voor bedrading
• Vrijruimte voor bediening
• Vrijruimte voor service

Laten we dieper ingaan op de vrijruimtes in moderne voertuigen en de vragen die gesteld moeten worden bij het ontwerpen ervoor.

Vrijruimte voor installatie

Dit komt neer op een kwestie van ruimte. Is er voldoende ruimte voor de component waar u hem wilt plaatsen? Zijn er obstructies? Kunnen deuren, kap en andere bewegende delen hun ontworpen bewegingsbereik doorlopen zonder interferentie? Moeten componenten voor of na een ander geïnstalleerd worden om interferentie tijdens installatie te voorkomen?

Vrijruimte voor bedrading

Eenmaal de component geïnstalleerd, kunt u de bijbehorende bedrading ernaar toe krijgen? Is er voldoende ruimte voor de bedradingsconnectoren? Is er voldoende ruimte voor onderhoud? Is er voldoende ruimte voor de kabelboom na installatie van connectoren? Is er ruimte voor kabelboemboogjes?

Vrijruimte voor bediening

Als de component een schakelaar of knop is, kunt u deze bereiken vanaf een normale rijpositie? Zullen aangrenzende componenten interferentie veroorzaken bij het bedienen? Kan het bediend worden wanneer de chauffeur handschoenen draait? Interfereren bedieningen van componenten met elkaar?

Vrijruimte voor service

Als een component uiteindelijk defect raakt, is het mogelijk om het te vervangen? Is er ruimte rondom de component voor aanpassingen? Is er ruimte om de draadconnectoren los te koppelen voor testdoeleinden?

Vrijruimte vereist overweging

Er zit veel gedachte in het aanwijzen van connector- en kabelboomlocaties. Ervoor zorgen dat plaatsing niet interferert met andere ontwerpen is belangrijk, evenals de functionaliteit van het apparaat. Servicebaarheid, onderhoud en persoonlijke interactie hebben allemaal hun eigen plaats in componentlocatie.

Omgevingsinvloed

Voertuigen produceren grote hoeveelheden warmte en kunnen bedrading en componenten beschadigen als tijdens ontwerpplaatsing niet wordt opgelet. Het is geen nieuws dat een voertuig moet functioneren met de hulp van het motormanagementsysteem onder de kap. Sensoren voor remmen, vering en transmissie ervaren enorme hoeveelheden beweging die bedrading en componenten met minimale belasting kunnen breken. Het ontwerpen van systemen om deze scenario's te accommoderen is cruciaal voor het intact houden van het systeem.

Thermische motoropwekking

Warmte gegenereerd door de motor kan in seconden door isolatie en plastic connectoren smelten bij direct contact. De temperatuur van een motor kan gemakkelijk de smelttemperatuur van plastic connectoren overschrijden. Het ontwerpen van componentlocaties op een veilige afstand van de motor is cruciaal, vooral omdat bedradingsruimte onder de kap beperkt is. Montagelocaties voor connectoren moeten bijna in een semi-statische toestand bestaan. Waar draadbeweging wordt beperkt door montagekabels op componenten of locaties die minimale warmteoverdracht van de motor ervaren.

Componentdefect door mechanische beweging

"De wielen op de bus gaan rond en rond" - deze zin is niet alleen een regel uit een kinderliedje, maar heeft echt meriet in de rotatiebeweging geproduceerd door de wielen van het voertuig. Sensoren worden geplaatst in of nabij de velg van het wiel om de rotatiesnelheid te bepalen die de bestuurder informeert over de voertuigsnelheid. Deze kleine kwetsbare apparaten moeten worden gepositioneerd om botsing en schade aan de sensor te voorkomen.

Dempingssystemen waren zuiver mechanisch en functioneerden zonder elektronische hulp. Vandaag de dag gebruiken veer-dempersystemen dynamische terugkoppeling van wegcondities die voertuigsensoren monitoren en demping aanpassen op basis van persoonlijke instellingen en rijomstandigheden. Het dempingssysteem vereist een groot bereik van beweging voor componenten en bedrading. Passende draadlengte, onderdeelinterferentie en kwaliteitsontwerp zijn vereist om systeemintegriteit te behouden en beschadigde componenten te voorkomen.

Hoe maken we dit makkelijker voor ingenieurs?

Zuken is marktleider in de automobielsector voor ontwikkeling en integratie van voertuigcomponenten, van elektrisch tot mechanisch ontwerp. E3.series is een engineeringplatform dat functies biedt die de twee disciplines in één gemeenschappelijk programma samenvoegen. Het integreren van voertuigmechanisch ontwerp met elektrische systemen om een model te produceren met het beste van twee werelden. Het geautomatiseerde ontwerpproces helpt bij het ontwerpen en modelleren van betere voertuigen. Ontwerpprojecten bevatten data van schema tot kabelboomcreatie tot stuklijst en productieformaat. Directe objectgeoriënteerde architectuur zorgt ervoor dat alle ontwerpelementen, attributen en wijzigingen onmiddellijk worden doorgestuurd naar productie.

E3.Cable Ontwerp en Documentatie

E3.cable wordt gebruikt voor het ontwerpen en documenteren van kabelplannen en kabelboomindelingen. Individuele geleiders worden in het ontwerp gecombineerd om nieuwe kabels en kabelbomen te ontwikkelen. Afscherming en gedraaide paarstructuren kunnen aan de kabels worden toegevoegd en worden automatisch gerapporteerd in het schematische ontwerp.

E3.3D Routing Bridge

Om te streven naar het beste ontwerp, heeft Zuken links ontwikkeld tussen E3.series en alle grote MCAD (mechanische CAD) leveranciers, wat de creatie van volledig geïntegreerde ontwerpmodellen mogelijk maakt. Met de E3.3D Routing Bridge kunnen schematische en verbindingsinformatie uit E3.series worden gekoppeld aan alle grote MCAD-systemen. Functies omvatten:

• Componentinformatie overdragen naar MCAD (connectoren, pennen, splitsingen)
• Data heen en weer overdragen naar MCAD
• Controleren op botsing (clash detection) in MCAD
• Controleren op draadbuigradius
• Automatisch berekenen van draadlengtes en segmenten in MCAD
• Automatische creatie van productiedocumentatie in E3.Formboard

Er is geen behoefte uw huidige solid modeling platform te wijzigen, want het kan eenvoudig geïntegreerd worden met:

• CATIA V5
• SolidWorks
• PTC Creo (Pro/Engineering)
• Autodesk Inventor
• Siemens NX
• Solid Edge
• NX I-deas

Voertuigelektrische systemen vereisen diepgaande overweging bij ontwerp en ontwikkeling voor productie. De stappen ondernemen om de voor- en nadelen van apparaat- en bedradingsplaatsing goed te begrijpen, helpt bij het bepalen van toekomstig projectsucces. De beste tools beschikbaar hebben voor uw ingenieurs is altijd een plus en het ontwikkelen van de beste kwaliteit voor consumenten is altijd het hoofddoel.

Is het routeren van bedrading door uw ontwerp een probleem geweest? Laat een reactie achter over de problemen waarmee u te maken had.