Kun korkean suorituskyvyn ajoneuvotekniikka integroidaan kuljetusalalla erityyppisiin ajoneuvoihin ja siirtymiseen sähköajoneuvoihin, perinteiset hajautetut sähköjärjestelmän arkkitehtuurit saavuttavat rajansa. Edistyneen tietoviihteen, turvallisuusjärjestelmien, autonomisen ajamisen ja ajoneuvojen monimutkaisuus ja nopea ominaisuus infrastruktuuriviestintäverkot vaativat uusia suunnittelustrategioita ja liittimiä näiden haasteiden ratkaisemiseksi.
Ajoneuvon sähköjärjestelmä: hajautettu, verkkotunnus ja alueellinen arkkitehtuuri
Perinteinen hajautettu ajoneuvoarkkitehtuuri koostuu jopa 100 ohjausyksiköstä, joista jokaiselle osoitettiin määritetty toiminto, kuten moottorin ohjausyksikön (ECU), turvatyynyjen jne. ABS/ESP: n, istuimen säätöjärjestelmän tai ilmastonhallinnan hallinta. Jokainen ohjain toimii itsenäisesti ja kommunikoi muiden ohjausyksiköiden kanssa yhdyskäytävän kautta. Ajoneuvojen toimintojen lisäämisen tai parantamisen myötä jokaiselle uudelle ominaisuudelle lisätään ohjausyksikkö. Viime vuosina kaikentyyppisissä ajoneuvoissa on tapahtunut merkittäviä muutoksia, pakettiautojen laivastoista linja -autoihin ja sitten autoihin. Toimintojen lukumäärän kasvu on lisännyt huomattavasti kunkin ajoneuvon johdotus- ja yhdistämispitoisuutta.
Verkkotunnuksen arkkitehtuurin ohjausyksiköt on jaettu erilaisiin funktionaalisiin alueisiin, joista kukin on vastuussa ajoneuvon tietyltä alueelta, kuten voimansiirtojärjestelmästä, viihdejärjestelmästä tai turvallisuustoiminnoista. Riippumaton korkean suorituskyvyn tietokone (HPC) suorittaa verkkotunnuksen ensisijaisen ohjauksen ja koordinoi ohjausyksiköitä sen alueella. Esimerkiksi turvallisuusalue vastaa kuljettajan avustusjärjestelmien, ABS/ESP: n ja ohjausjärjestelmien ohjausyksiköiden valvonnasta. Verkkotunnusarkkitehtuuri vähentää ohjausyksiköiden lukumäärää ja verrattuna perinteiseen hajautettuun arkkitehtuuriin vähentää vaadittavaa johdotusta ja asennustyötä vähentäen tehokkaasti painoa ja kustannuksia. Lisäominaisuudet voidaan helposti integroida päivityksiin tai uusiin malleihin.
Alueellisessa arkkitehtuurissa rakentaminen ei perustu verkkotunnuksiin, vaan paikallisiin alueisiin. Esimerkiksi useita toimintoja niputetaan yhdelle ajoneuvon sisällä olevalle alueelle. Lähetysjärjestelmän ja tietoviihdejärjestelmän toiminnot voidaan yhdistää ja käsitellä yhdessä alueellisessa ohjaimessa. Keskus HPC suorittaa eri alueellisten ohjaimien ensisijaisen hallinnan, mikä vähentää ohjausyksiköiden lukumäärää ja tuloksena olevaa johdotusta 50%.
Korkeat luotettavuus- ja suorituskykyvaatimukset
HPC ja sen vastaavat yhdysmoduulit on suunniteltava korkeimman suorituskyvyn vaatimusten mukaisesti. Esimerkiksi kuvantamisen ja anturitietojen käsittely itsenäisissä ajoturvajärjestelmissä vaatii turvallisia nopean tiedonsiirtoasteen ja lyhyemmät viivettä. Samanaikaisesti signaalin lähetys ei saa epäonnistua missään olosuhteissa. Korkea suorituskyky, nopeus ja erityisen luotettava tiedonsiirtoasteet - joskus ankarissa ympäristöolosuhteissa - ovat näiden järjestelmien liittimien vaatimuksia.
Signaalin "luettavuus" voidaan havainnollistaa silmäkaaviolla, joka osoittaa, voidaanko vastaanottimen lähetetty signaali määrittää ainutlaatuisesti digitaaliseen tilaan 1 vai 0. Tätä tarkoitusta varten signaali tallennetaan, päällekkäin ja näytetään käyttämällä oskilloskooppia määritellyn lähetyspolun kautta. Tällä tavoin signaalireitit voidaan kartoittaa päällekkäisyyksiin. Teorian mukaan loogisten tilojen siirtyminen on äärettömän jyrkkä ja signaalilinjat ovat kokonaan päällekkäin. Signaaliparin ulkoiset häiriötekijät ja sisäiset vauriot aiheuttavat signaalin nousun ja tasoituksen, kun taas amplituditaso muuttuu.
Sähkömagneettinen vaikutus voi vaarantaa nopeiden signaalien siirron. Liittimet, etenkin korkean suorituskyvyn ajoneuvojen sovelluksissa, altistetaan äärimmäisille ympäristöolosuhteille, kuten tärinä ja vaikutus. Liittimen on oltava erityisen tukeva, jotta varmistetaan keskeytymätön signaalin lähetys jopa ankarissa ympäristöissä. Tässä tapauksessa tärkeimmät ratkaisevat tekijät ovat kontaktisuunnittelu, yhteysjärjestelmä ja lopetustekniikka.
Multi -kontaktisuunnittelu varmistaa luotettavuuden ankarissa ympäristöissä
Perinteisessä kaksiosaisessa liittimessä on yksi urospuolinen yhteys ja yksi naaraskontakti. Miesliitin voi kuitenkin irrottautua naisliittimestä. Tällaisten kosketuskatkaisujen estämiseksi kaksipuolista naarasliitäntää voidaan käyttää redundanssin aikaansaamiseen ja kontaktin luotettavuuden parantamiseen, koska toinen naaraskontakti varmistaa, että signaali siirretään aina ainakin yhden kosketuksen kautta
Liittimet, jotka käyttävät 'sukupuoli neutraali' päätejärjestelmää, ovat vankempia. Erityisominaisuus on, että liittimen ja pistokkeen ja pistorasian välisten kontaktien geometrinen muoto on sama. Siksi molemmilla on sekä naispuolisia että miesten kosketuspisteitä. Siksi jokaiseen nastaan otetaan yhteyttä kahdella naaraskontaktilla, ja pistoke ja pistorasia on lukittu, eikä niitä voida nostaa toisistaan. Kaksipuolinen naarasliitin varmistaa aina ainakin yhden kosketuksen, kun se on mekaanisia kuormituksia, kun taas neutraalin kosketusjärjestelmän lukitusgeometria varmistaa, että signaalin lähetys tapahtuu aina kahden kontaktin kautta. Siksi tämä korkea redundanssitaso saavuttaa maksimaalisen kosketuksen luotettavuuden
Juuri siksi, että tämä siirtyminen kohti keskittyä tietojenkäsittelyä HPC: n kautta on tullut yhä tärkeämmäksi. Signaalin lähetyksen luotettavuus ei ole koskaan ollut tärkeämpää kuin nyt.
