با ادغام فناوری خودروهای با کارایی بالا در انواع مختلف وسایل نقلیه در بخش حمل و نقل و انتقال به وسایل نقلیه برقی ، معماری های سنتی سیستم الکتریکی غیرمتمرکز در حال رسیدن به حد خود هستند. پیچیدگی و ویژگی های پر سرعت مورد نیاز برای سرگرمی های پیشرفته اطلاعات ، سیستم های امنیتی ، رانندگی خودمختار و وسیله نقلیه به شبکه های ارتباطی زیرساخت ها برای رفع این چالش ها به استراتژی های طراحی جدید و اتصالات نیاز دارند.
سیستم الکتریکی وسیله نقلیه: توزیع شده ، دامنه و معماری منطقه ای
معماری سنتی وسیله نقلیه غیر متمرکز از حداکثر 100 واحد کنترل تشکیل شده است ، هر یک عملکرد مشخصی مانند کنترل واحد کنترل موتور (ECU) ، کیسه های هوا و غیره ABS/ESP ، سیستم تنظیم صندلی یا کنترل آب و هوا را اختصاص داده اند. هر کنترلر به طور مستقل کار می کند و با سایر واحدهای کنترل از طریق یک دروازه ارتباط برقرار می کند. با افزودن یا بهبود کارکردهای وسیله نقلیه ، یک واحد کنترل برای هر ویژگی جدید اضافه می شود. در سالهای اخیر ، تغییرات قابل توجهی در انواع وسایل نقلیه ، از ناوگان ون گرفته تا اتوبوس ها و سپس به اتومبیل ها رخ داده است. افزایش تعداد کارکردها باعث افزایش میزان سیم کشی و اتصال هر وسیله نقلیه شده است.
واحدهای کنترل در معماری دامنه به مناطق مختلف عملکردی تقسیم می شوند که هر یک از آنها برای یک منطقه خاص از وسیله نقلیه مانند سیستم پیشرانه ، سیستم سرگرمی یا توابع ایمنی مسئول هستند. یک رایانه با کارایی بالا مستقل (HPC) کنترل اصلی دامنه را انجام می دهد و واحدهای کنترل را در دامنه خود هماهنگ می کند. به عنوان مثال ، دامنه امنیتی وظیفه نظارت بر واحدهای کنترل سیستم های کمک به راننده ، ABS/ESP و سیستم های فرمان را بر عهده دارد. معماری دامنه تعداد واحدهای کنترل را کاهش می دهد و در مقایسه با معماری غیر متمرکز سنتی ، سیم کشی و کار نصب مورد نیاز را کاهش می دهد و به طور موثری وزن و هزینه را کاهش می دهد. ویژگی های اضافی را می توان به راحتی در ارتقاء یا طرح های جدید ادغام کرد.
در معماری منطقه ای ، ساخت و ساز مبتنی بر دامنه ها نیست ، بلکه در مناطق محلی است. به عنوان مثال ، چندین توابع در یک منطقه داخل وسیله نقلیه قرار دارند. توابع سیستم انتقال و سیستم سرگرمی اطلاعات را می توان در یک کنترلر منطقه ای ترکیب و پردازش کرد. HPC مرکزی کنترل اولیه کنترل کننده های مختلف منطقه ای را انجام می دهد و تعداد واحدهای کنترل و سیم کشی حاصل را 50 ٪ کاهش می دهد.
قابلیت اطمینان بالا و عملکرد
HPC و ماژول های اتصال مربوط به آن باید با توجه به بالاترین نیازهای عملکرد طراحی شوند. به عنوان مثال ، پردازش داده های تصویربرداری و سنسور در سیستم های ایمنی رانندگی خودمختار به نرخ انتقال داده های با سرعت بالا ایمن و زمان تاخیر کوتاه تر نیاز دارد. در عین حال ، انتقال سیگنال تحت هیچ شرایطی نباید شکست بخورد. عملکرد بالا ، سرعت و به ویژه نرخ انتقال داده های قابل اعتماد - گاهی اوقات در شرایط سخت محیطی - الزامات اتصالات موجود در این سیستم ها است.
"خوانایی" یک سیگنال را می توان با یک نمودار چشم نشان داد ، که نشان می دهد آیا سیگنال منتقل شده در گیرنده می تواند به طور منحصر به فرد به حالت دیجیتال 1 یا {{1} اختصاص یابد. برای این منظور ، سیگنال با استفاده از یک اسیلوسکوپ از طریق یک مسیر انتقال مشخص ، ضبط ، قرار داده و با استفاده از اسیلوسکوپ نمایش داده می شود. در این روش ، مسیرهای سیگنال را می توان برای همپوشانی ترسیم کرد. براساس تئوری ، انتقال حالات منطقی بی نهایت شیب دار است و خطوط سیگنال کاملاً تحت تأثیر قرار می گیرند. فاکتورهای تداخل خارجی و آسیب داخلی جفت سیگنال باعث افزایش و صاف شدن سیگنال می شوند ، در حالی که سطح دامنه تغییر می کند.
تأثیر الکترومغناطیسی می تواند انتقال سیگنال های پر سرعت را به خطر بیندازد. اتصالات ، به ویژه در برنامه های کاربردی با کارایی بالا ، در معرض شرایط شدید محیطی مانند لرزش و ضربه قرار دارند. کانکتور باید به خصوص محکم باشد تا از انتقال سیگنال بدون وقفه حتی در محیط های سخت اطمینان حاصل شود. در این حالت ، عوامل اصلی تعیین کننده طراحی تماس ، سیستم تماس و فناوری خاتمه است.
طراحی چند تماس با قابلیت اطمینان در محیط های سخت تضمین می کند
کانکتور سنتی دو قطعه دارای یک تماس مرد و یک تماس با زن است. با این حال ، تحت تأثیر قوی ، کانکتور مرد ممکن است از کانکتور زن جدا شود. برای جلوگیری از چنین وقفه در تماس ، از یک کانکتور زن دو طرفه می توان برای تأمین افزونگی و بهبود قابلیت اطمینان تماس استفاده کرد ، زیرا تماس دوم زن تضمین می کند که سیگنال همیشه از طریق حداقل یک مخاطب منتقل می شود
اتصالات با استفاده از یک سیستم ترمینال "جنسیت خنثی" قوی تر هستند. ویژگی خاص در اینجا این است که شکل هندسی مخاطبین بین کانکتور و پلاگین و سوکت یکسان است. بنابراین ، هر دو دارای نقطه لمسی زن و مرد هستند. بنابراین ، هر پین با دو مخاطب زن تماس گرفته می شود و پلاگین و سوکت به هم پیوسته اند و نمی توان از یکدیگر برداشته شد. کانکتور زن دو طرفه همیشه در هنگام قرار گرفتن در معرض بارهای مکانیکی ، حداقل یک تماس را تضمین می کند ، در حالی که هندسه درهم تنیده در سیستم تماس خنثی تضمین می کند که انتقال سیگنال همیشه از طریق دو مخاطب رخ می دهد. بنابراین ، این درجه بالایی از افزونگی به حداکثر قابلیت اطمینان تماس می رسد
دقیقاً به دلیل این تغییر به سمت پردازش داده های متمرکز از طریق HPC است که نقش آنها به طور فزاینده ای اهمیت یافته است. قابلیت اطمینان انتقال سیگنال هرگز از آنچه در حال حاضر مهمتر نبوده است.
