مع دمج تكنولوجيا المركبات عالية الأداء في أنواع مختلفة من المركبات في قطاع النقل والانتقال إلى السيارات الكهربائية ، تصل بنيات النظام الكهربائي اللامركزي التقليدي إلى حدودها. تتطلب التعقيد والخصائص عالية السرعة المطلوبة للترفيه المتقدم للمعلومات ، وأنظمة الأمن ، والقيادة المستقلة ، والمركبة لشبكات الاتصالات في البنية التحتية استراتيجيات وموصلات تصميم جديدة لمواجهة هذه التحديات.
النظام الكهربائي للمركبة: الموزع ، المجال ، والهندسة المعمارية الإقليمية
تتكون بنية السيارة اللامركزية التقليدية من ما يصل إلى 100 وحدة تحكم ، كل منها تم تعيين وظيفة محددة ، مثل التحكم في وحدة التحكم في المحرك (ECU) ، الأكياس الهوائية ، إلخ ABS/ESP ، نظام ضبط المقعد أو التحكم في المناخ. يعمل كل وحدة تحكم بشكل مستقل وتواصل مع وحدات التحكم الأخرى من خلال بوابة. مع إضافة أو تحسين وظائف السيارة ، ستتم إضافة وحدة تحكم لكل ميزة جديدة. في السنوات الأخيرة ، كانت هناك تغييرات كبيرة في جميع أنواع المركبات ، من أساطيل Van إلى الحافلات ثم إلى السيارات. زادت الزيادة في عدد الوظائف بشكل كبير من محتوى الأسلاك والترابط بين كل مركبة.
تنقسم وحدات التحكم في بنية المجال إلى مناطق وظيفية مختلفة ، كل مسؤولة عن منطقة معينة من السيارة ، مثل نظام توليد الطاقة أو نظام المعلومات والترفيه أو وظائف السلامة. يقوم الكمبيوتر المستقل عالي الأداء (HPC) بإجراء التحكم الأساسي في المجال وينسق وحدات التحكم في مجاله. على سبيل المثال ، يكون مجال الأمان مسؤولاً عن الإشراف على وحدات التحكم في أنظمة مساعدة السائق ، وأنظمة ABS/ESP ، وأنظمة التوجيه. تقلل بنية المجال من عدد وحدات التحكم ، ومقارنة بالعمارة اللامركزية التقليدية ، تقلل من أعمال الأسلاك والتركيب المطلوبة ، مما يقلل من الوزن والتكلفة بشكل فعال. يمكن دمج ميزات إضافية بسهولة في ترقيات أو تصاميم جديدة.
في الهندسة المعمارية الإقليمية ، لا يعتمد البناء على المجالات ، ولكن على المناطق المحلية. على سبيل المثال ، يتم تجميع وظائف متعددة في منطقة واحدة داخل السيارة. يمكن دمج وظائف نظام النقل ونظام الترفيه المعلومات ومعالجتها في وحدة تحكم إقليمية واحدة. يقوم HPC المركزي بالتحكم الأساسي في مختلف وحدات التحكم الإقليمية ، مما يقلل من عدد وحدات التحكم والأسلاك الناتجة بنسبة 50 ٪.
متطلبات الموثوقية والأداء العالية
يجب تصميم HPC ووحدات التوصيل المقابلة لها وفقًا لأعلى متطلبات الأداء. على سبيل المثال ، تتطلب معالجة التصوير وبيانات المستشعر في أنظمة سلامة القيادة المستقلة معدلات نقل بيانات آمنة عالية السرعة وأوقات زمنية أقصر. في الوقت نفسه ، يجب ألا يفشل انتقال الإشارة تحت أي ظرف من الظروف. إن معدلات نقل البيانات العالية والسرعة وخاصةً نقل البيانات الموثوقة - في بعض الأحيان في الظروف البيئية القاسية - هي متطلبات الموصلات في هذه الأنظمة.
يمكن توضيح "قابلية القراءة" للإشارة بواسطة مخطط العين ، مما يوضح ما إذا كان يمكن تعيين الإشارة المرسلة في المتلقي بشكل فريد إلى الحالة الرقمية 1 أو 0. لهذا الغرض ، يتم تسجيل الإشارة ، وترسمها ، وعرضها باستخدام الذبذبات من خلال مسار نقل محدد. وبهذه الطريقة ، يمكن تعيين طرق الإشارة للتداخل. وفقًا للنظرية ، يكون انتقال الحالات المنطقية شديدة الانحدار ، ويتم فرض خطوط الإشارة تمامًا. تتسبب عوامل التداخل الخارجي والأضرار الداخلية لزوج الإشارة إلى ارتفاع الإشارة وتتسلطها ، بينما يتغير مستوى السعة.
يمكن أن يعرض التأثير الكهرومغناطيسي نقل إشارات عالية السرعة للخطر. تتعرض الموصلات ، وخاصة في تطبيقات المركبات عالية الأداء ، لظروف بيئية متطرفة مثل الاهتزاز والتأثير. يجب أن يكون الموصل قويًا بشكل خاص لضمان انتقال الإشارة دون انقطاع حتى في البيئات القاسية. في هذه الحالة ، فإن العوامل الحاسمة الرئيسية هي تصميم الاتصال ونظام الاتصال وتكنولوجيا الإنهاء.
يضمن تصميم الاتصال المتعدد الموثوقية في البيئات القاسية
الموصل التقليدي المكون من قطعتين لديه اتصال واحد للذكور واتصال أنثى واحد. ومع ذلك ، في ظل تأثير قوي ، قد ينفصل الموصل الذكور عن الموصل الأنثوي. لمنع انقطاع التلامس هذه ، يمكن استخدام موصل أنثى على الوجهين لتوفير التكرار وتحسين موثوقية الاتصال ، حيث أن جهة الاتصال الثانية تضمن أن الإشارة تنتقل دائمًا من خلال جهة اتصال واحدة على الأقل
الموصلات التي تستخدم نظام المحطة "المحايدة بين الجنسين" أكثر قوة. الميزة الخاصة هنا هي أن الشكل الهندسي لجهات الاتصال بين الموصل والقابس والمقبس هو نفسه. لذلك ، كلاهما لديه نقاط اللمس الإناث والذكور. لذلك ، يتم الاتصال بكل دبوس بواسطة جهات اتصال أنثى ، ويتم ربط المكونات والمقبس ولا يمكن رفعها من بعضها البعض. يضمن الموصل الإناث على الوجهين دائمًا جهة اتصال واحدة على الأقل عند تعرضها للأحمال الميكانيكية ، في حين أن الهندسة المتشابكة في نظام الاتصال المحايد يضمن أن انتقال الإشارة يحدث دائمًا من خلال جهات اتصال. لذلك ، فإن هذه الدرجة العالية من التكرار تحقق أقصى قدر من موثوقية الاتصال
ويرجع ذلك بالتحديد إلى هذا التحول نحو معالجة البيانات المركزية من خلال HPC أن دورها أصبح مهمًا بشكل متزايد. لم تكن موثوقية انتقال الإشارة أكثر أهمية مما هي عليه الآن.
