傳動網 > 新聞頻道 > 技術前沿 > 資訊詳情

車用線束和CAN總線控制車內通信技術動向 1

時間:2007-10-22

來源:中國傳動網

導語:車用線束與CAN總線控制在車內通信中的技術動向

在現代汽車上,電子控制系統與線束有著密切關系。如果把微機、傳感器與執行元件的功能用人體來比喻,可以說微機相當于人腦,傳感器相當于感覺器官,執行元件相當于運動器管。顯然,只有頭腦和各種器官,沒有神經和血管,人體的手足將不能發揮應有的功能。 連接汽車的電氣電子部件并使之發揮功能的電線束,就是起汽車中“神經與血管”的作用。線束是由構成電路的電線組成,它既要確保傳送電信號,也要保證連接電路的可靠性,向電子電氣部件供應規定的電流值,防止對周圍電路的電磁干擾,并要排除電器短路。 汽車的線束從功能來分,有傳遞傳感器輸入指令的信號線和運載驅動執行元件(作動器)電力的電力線二種。信號線是不運載電力的細電線(光纖維通信),電力線則是運送大電流的粗電線。例如信號電路用的導線截面積為0.3、0.5mm2;在電機、執行元件用的導線截面積為0.85、1.25mm2,而電源電路用導線截面積為2、3、5mm2;而特殊電路(起動機、交流發電機、發動機接地線等)則有8、10、15、20mm2不同規格。導線截面積越大,電流容量也越大。電線的選擇,除了考慮電氣性能外,還要受到車載時物理性能的制約,因此其選擇范圍很廣。例如,出租汽車上的頻繁開/關的車門和跨越車身之間的電線應該由撓曲性能良好的導線構成。在溫度高的部位使用的導線,一般采用絕緣性和耐熱性良好的氯乙烯、聚乙烯包覆的導線。近年來,微弱信號電路使用的電磁屏蔽線也不斷增加。 另外,連接線束與電子、電氣部件、電路的重要部件——接插件近年來也不斷進行改進。例如采用電阻焊制造的車用接插件與新型線束材料成功應用于車頂模塊(roof module)上。 隨著現代汽車安全性、舒適性及環保要求的不斷提高,汽車上的電路數量與用電量顯著增加,從而使大量線束在有限的汽車空間中如何更有效合理布置已成為汽車制造業面臨的問題。本文以汽車線束為中心,并對車載通信技術的現狀與今后發展動向作概要介紹。 汽車線束的發展概況 汽車線束為了適應車輛的高功能化和用戶需求的多樣化,在車上占用空間逐漸擴大。而事實上,為了提高汽車的燃油經濟性和減輕重量,電線本身從原來的AV線不斷減少直徑,經過AVS線到AVSS線。線束直徑不斷減少。而且近年來多路傳輸技術(車載局域網(LAN))的應用使得電路數大為減少。圖1表示1800~2000mL排量級的乘用車上的電路數與線束最大直徑的變化過程。但是從線束的發展趨勢來看,其車載數量仍然在增加,而在高級轎車上 電路數甚至超過2000個。 作為減輕線束重量的有效方法之一是電源電壓采用42V。從電動動力轉向(EPS)或電動空調裝置等要求大電力負荷來看,由于在不增加電流的條件下(電線截面積不增加)有可能增加電力供應,因此被認為是一種有效方法。另一方面,隨著電源電壓上升,也發生電磁噪聲或漏電等安全問題,不得不采取帶屏蔽的導線或防水接插件,于是又使線束的重量增加。因,隨著車載局域網應用的普及,要求采用對電磁干擾具有高屏蔽特性的導線材料。 在上世紀90年代以來,以歐、美、日汽車整車公司為中心,不斷推廣使用模塊化生產方式,作為模塊內配線介質,采用平面配線材料例如柔性化印刷電路(FPC:flexible printed circuit)或柔性化平面電纜(FFC:flexible flat cable)。在模塊中特別是配線空間非常有限的車頂、車門及配電板(Console)中,作為兼顧擴大車廂空間與提高線束布置有效性的方法,預計在今后將會進一步推廣。 隨著柔性化印刷電路應用于模塊,以及電子部件的裝配或傳感器部件的集成化,從而使配線材料向高功能方向發展。例如FPC在儀表板上的應用與膜片(membrane)支承傳感器或在天線上應用,就是很好的實例。 在多路通信功能方面,由于通信量增加以及擴大在安全功能方面的應用與多媒體信息的獲取,在這種發展形勢下向更高速、高可靠性的通信協議發展。預計今后,不僅在車輛內部,而且在道路與車輛之間,車輛與車輛之間等領域,網絡技術將進一步獲得應用。導線作為汽車內部的通信介質,將向高速化、耐電磁干擾而且向“光化”(即采用光導技術發展方向)變化。 車用線束的高電壓化(42V) 由于線束電源電壓高壓化,使消耗電流降低,電線直徑減少,因此為線束輕量化與提高線束在車上的組裝方便性提供了可能??墒?,電源電壓從現有的14V提高到42V,約提高2倍,就會產生很多必須解決的課題, ·泄漏 ·短路 ·電蝕 ·電磁噪聲 ·電弧放電 其中最重要也是最不易解決的是電弧放電。電弧放電是指通電中,當觸點或端子分離時發生的放電現象。在42V場合,這時稱為穩定電弧就會發生。這種電弧與14V電源電壓相比,延續時間長,其放電能量也非常大。電弧的中心溫度高達幾千度,這是非常危險的現象。 特別是插接件拔出時發生的電弧放電,由于與用戶直接接觸,因此盡早采取相應保護措施。以下介紹如何防護插接件的電弧放電的措施。 ● 采取最優化的端子材料 ● 有效分散端子雙觸點的電弧放電能量 ● 改進插接件殼體以提高插接件的拔出速度 ● 采用磁鐵消除電弧放電 其中,在大中電流通過場合,被認為對電弧放電最有限制效果的是采用磁鐵。這是指,通過磁場的作用,使電弧發生扭曲,增加觸點之間的間隙也具有同樣的效果。例如Fujikura公司就開發了這種技術,通過附加磁場方法與使磁通量密度最優化,成功地使電弧放電能量穩定下降。 該公司除了線束部件外,還開發了熔斷器與搭載繼電器的42V用電源箱(R/B,J/B)或42V三相同步電機用線束總成等。采用R/B、J/B 42V電源箱,特別在發動機艙容易沾水的地方,漏電、電蝕等影響尤為顯著,因此必須適當規定電路之間距離。當采用線束總成時,限制電磁噪聲是重要課題,因此要開發專用屏蔽式線束及有效防水的插接件。所以說,在采用42V電壓方面,確實為解決有關課題作出了努力,但是由于采用屏蔽結構與防水結構而使重量增加。為此,在采用42V電源時必須有針對性地采取措施,對不必要部件要加以剔除,而且在采取措施方面,也要講究保護程度,分門別類,仔細分析。這是今后重要的思路,不過,迄今42V只應用于高級轎車上,而用于普及型轎車方面的開發還剛剛開始,因此,當應用42V電氣系統時必須對整車的成本作平衡分析,這也可以說是42V技術的共同課題。 迄今,有關42V的研究開發的世界團體是麻省理工學院(MIT)的咨詢機構。日本Fujikura在1999年開始加入該組織,并且參與活動。目前,日本、歐洲與美國通過合作正在制定42V標準??梢云诖捎谥贫?2V標準,將降低部件成本,以加速42V電源的普及。 實施42V電氣系統將從雙電壓(14V、42V)結構系統起步,逐步過渡到單一42V電氣系統,需要多長時間才能完成由14V向42V轉變,取決于汽車電子技術的發展和消費者承受能力。
中傳動網版權與免責聲明:

凡本網注明[來源:中國傳動網]的所有文字、圖片、音視和視頻文件,版權均為中國傳動網(www.hysjfh.com)獨家所有。如需轉載請與0755-82949061聯系。任何媒體、網站或個人轉載使用時須注明來源“中國傳動網”,違反者本網將追究其法律責任。

本網轉載并注明其他來源的稿件,均來自互聯網或業內投稿人士,版權屬于原版權人。轉載請保留稿件來源及作者,禁止擅自篡改,違者自負版權法律責任。

如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發表之日起一周內與本網聯系,否則視為放棄相關權利。

關注伺服與運動控制公眾號獲取更多資訊

關注直驅與傳動公眾號獲取更多資訊

關注中國傳動網公眾號獲取更多資訊

最新新聞
查看更多資訊

熱搜詞
  • 運動控制
  • 伺服系統
  • 機器視覺
  • 機械傳動
  • 編碼器
  • 直驅系統
  • 工業電源
  • 電力電子
  • 工業互聯
  • 高壓變頻器
  • 中低壓變頻器
  • 傳感器
  • 人機界面
  • PLC
  • 電氣聯接
  • 工業機器人
  • 低壓電器
  • 機柜
回頂部
點贊 0
取消 0