Với việc tích hợp công nghệ xe hiệu suất cao vào các loại phương tiện khác nhau trong lĩnh vực vận tải và chuyển đổi sang xe điện, kiến trúc hệ thống điện phi tập trung truyền thống đang đạt đến giới hạn của họ. Sự phức tạp và các đặc điểm tốc độ cao cần thiết cho giải trí thông tin tiên tiến, hệ thống bảo mật, lái xe tự trị và mạng truyền thông cơ sở hạ tầng yêu cầu các chiến lược và đầu nối thiết kế mới để giải quyết những thách thức này.
Hệ thống điện xe: Phân phối, miền và kiến trúc khu vực
Kiến trúc xe phi tập trung truyền thống bao gồm tối đa 100 đơn vị điều khiển, mỗi đơn vị được gán một chức năng xác định, chẳng hạn như điều khiển bộ điều khiển động cơ (ECU), túi khí, vv ABS/ESP, hệ thống điều chỉnh chỗ ngồi hoặc điều khiển khí hậu. Mỗi bộ điều khiển hoạt động tự chủ và giao tiếp với các đơn vị điều khiển khác thông qua một cổng. Với việc bổ sung hoặc cải tiến các chức năng xe, một đơn vị điều khiển sẽ được thêm vào cho mỗi tính năng mới. Trong những năm gần đây, đã có những thay đổi đáng kể trong tất cả các loại xe, từ đội xe Van đến xe buýt và sau đó đến xe hơi. Sự gia tăng số lượng các chức năng đã làm tăng đáng kể hàm lượng hệ thống dây điện và kết nối của mỗi chiếc xe.
Các đơn vị điều khiển trong kiến trúc miền được chia thành các khu vực chức năng khác nhau, mỗi đơn vị chịu trách nhiệm cho một khu vực cụ thể của xe, như hệ thống truyền động, hệ thống thông tin giải trí hoặc các chức năng an toàn. Một máy tính hiệu suất cao độc lập (HPC) thực hiện kiểm soát chính của miền và phối hợp các đơn vị điều khiển trong miền của nó. Ví dụ, miền bảo mật chịu trách nhiệm giám sát các đơn vị điều khiển của các hệ thống hỗ trợ lái xe, ABS/ESP và hệ thống lái. Kiến trúc miền làm giảm số lượng các đơn vị điều khiển và so với kiến trúc phi tập trung truyền thống, giảm công việc dây và lắp đặt cần thiết, giảm trọng lượng và chi phí hiệu quả. Các tính năng bổ sung có thể dễ dàng tích hợp vào các nâng cấp hoặc thiết kế mới.
Trong kiến trúc khu vực, xây dựng không dựa trên các lĩnh vực, mà là trên các khu vực địa phương. Ví dụ, nhiều chức năng được gói trong một khu vực bên trong xe. Các chức năng của hệ thống truyền tải và hệ thống giải trí thông tin có thể được kết hợp và xử lý trong một bộ điều khiển khu vực. HPC trung tâm thực hiện kiểm soát chính của các bộ điều khiển khu vực khác nhau, giảm 50%số đơn vị điều khiển và hệ thống dây điện kết quả.
Yêu cầu về độ tin cậy và hiệu suất cao
HPC và các mô -đun kết nối tương ứng của nó phải được thiết kế theo yêu cầu hiệu suất cao nhất. Ví dụ, xử lý dữ liệu hình ảnh và cảm biến trong các hệ thống an toàn lái xe tự trị đòi hỏi tốc độ truyền dữ liệu tốc độ cao an toàn và thời gian trễ ngắn hơn. Đồng thời, truyền tín hiệu không được thất bại trong mọi trường hợp. Hiệu suất cao, tốc độ và tốc độ truyền dữ liệu đặc biệt đáng tin cậy - đôi khi trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt - là các yêu cầu cho các đầu nối trong các hệ thống này.
"Khả năng đọc" của tín hiệu có thể được minh họa bằng sơ đồ mắt, cho thấy liệu tín hiệu truyền trong máy thu có thể được gán duy nhất cho trạng thái kỹ thuật số 1 hay 0. Với mục đích này, tín hiệu được ghi lại, chồng chất và hiển thị bằng máy hiện sóng thông qua đường dẫn truyền xác định. Theo cách này, các tuyến tín hiệu có thể được ánh xạ để chồng chéo. Theo lý thuyết, sự chuyển đổi của các trạng thái logic là vô cùng dốc và các đường tín hiệu hoàn toàn được chồng chất. Các yếu tố nhiễu bên ngoài và thiệt hại bên trong của cặp tín hiệu khiến tín hiệu tăng và làm phẳng, trong khi mức độ biên độ thay đổi.
Ảnh hưởng điện từ có thể gây nguy hiểm cho việc truyền tín hiệu tốc độ cao. Các đầu nối, đặc biệt là trong các ứng dụng xe hiệu suất cao, được tiếp xúc với các điều kiện môi trường khắc nghiệt như rung động và tác động. Đầu nối phải đặc biệt chắc chắn để đảm bảo truyền tín hiệu không bị gián đoạn ngay cả trong môi trường khắc nghiệt. Trong trường hợp này, các yếu tố quyết định chính là thiết kế liên hệ, hệ thống liên lạc và công nghệ chấm dứt.
Thiết kế đa liên lạc đảm bảo độ tin cậy trong môi trường khắc nghiệt
Đầu nối hai mảnh truyền thống có một tiếp xúc nam và một tiếp xúc nữ. Tuy nhiên, dưới tác động mạnh mẽ, đầu nối nam có thể tách ra khỏi đầu nối nữ. Để ngăn chặn các gián đoạn tiếp xúc như vậy, một đầu nối nữ hai mặt có thể được sử dụng để cung cấp dự phòng và cải thiện độ tin cậy tiếp xúc, vì tiếp xúc nữ thứ hai đảm bảo rằng tín hiệu luôn được truyền qua ít nhất một tiếp xúc
Các đầu nối sử dụng hệ thống thiết bị đầu cuối 'trung tính giới tính' mạnh mẽ hơn. Tính năng đặc biệt ở đây là hình dạng hình học của các tiếp điểm giữa đầu nối và phích cắm và ổ cắm là như nhau. Do đó, cả hai đều có cả điểm tiếp xúc nữ và nam. Do đó, mỗi pin được liên lạc bởi hai tiếp điểm nữ, và phích cắm và ổ cắm được lồng vào nhau và không thể được nâng lên từ nhau. Đầu nối nữ hai mặt luôn đảm bảo ít nhất một tiếp điểm khi chịu tải trọng cơ học, trong khi hình học lồng vào nhau trong hệ thống tiếp xúc trung tính đảm bảo rằng truyền tín hiệu luôn xảy ra thông qua hai tiếp điểm. Do đó, mức độ dự phòng cao này đạt được độ tin cậy tiếp xúc tối đa
Chính vì sự thay đổi này đối với xử lý dữ liệu tập trung thông qua HPC mà vai trò của họ ngày càng trở nên quan trọng. Độ tin cậy của truyền tín hiệu chưa bao giờ quan trọng hơn bây giờ.
