Инженерүүд хэрхэн үр дүнтэй автомашин залгуурын самбар дизайнлэдэг вэ

Автомашины шилжүүлгийн самбарын загварчлалын инженерийн процесс

Автомашины системд хяналтын самбарын загварчлалын процессыг тодорхойлох

Автомашины шилжүүлгийн самбарын хөгжүүлэлт эхлээд хатуу шаардлагын шинжилгээгээр эхэлдэг. Инженерчид агаарын горимоос хүртэл дэвшүүлсэн жолоочийн тусламжийн триггерүүд зэрэг 5–7 хэрэглэгчийн сценарийн дагуу жолоочийн харилцааны хэв маяг, автомашины эргономик болон үйл ажиллагааны приоритетийг үнэлдэг. SAE International-ийн 2023 оны судалгаагаар сценарийд суурилсан шаардлагыг ашигладаг багууд дизайн өөрчлөлтийг сүүлийн шатанд 42%-иар бууруулдаг байна гэж гаргасан байна.

Хөгжүүлэлтийн эрт үед цахилгааны загварчлал болон компонентийн сонголтыг нэгтгэх

Өнөөгийн цахилгааны түлхүүр панелууд нь инженерчидийн зэрэг зохион байгуулалтын арга гэж нэрлэдэг механик түлхүүрүүд болон дижитал хяналтыг хослуулсан байдаг. Эдгээр системийг зохион бүтээх үед дизайн багууд рокер, туслагч эсвэл багтаамжийн загвар зэрэг олон төрлийн түлхүүрийн сонголтуудаас сонгох ёстой бөгөөд систем дэх цахилгааны тархалтын талаарх бүх дэлгэрэнгүй мэдээллийг шийдвэрлэх ёстой. Мөн тэд зөв газаршуулалтын аргачлалын талаар анхааралтай бодож, тус тусын нарийн төвөгтэй EMC стандартад нийцсэн байхыг хангах ёстой. IEEE-ийн зарим салбарын судалгаагаар хэлэхэд дизайн процессын эхэнд янз бүрийн хэлтсүүд хамтран сууж, хамтран ажиллавал талбайд гарч буй холболтын үүрдийн талаарх асуудлын ойролцоогоор гурваас нэгийг саатуулдаг. Ийм төрлийн хамтын ажиллагааны хэлэлцүүрүүд урт хугацааны найдвартай байдлын хувьд маш их үр дүнтэй байдаг.

Түлхүүр панелийн хөгжлийн үе шат: Ойлголтоос баталгаажилт хүртэл

Хөгжлийн амьдралын мөчлөг нь гурван нарийвчлалд суурилсан үе шатыг дагана:

1. Ойлголтын баталгаажуулалт : Прототайпийн товчлуурын тактиль хариу урвал ба цахилгаан ачааллын багтаамж
2. Загварын шийдэл эцсийн шатанд хүрэх : Гэмтлийн горимын нөлөөний шинжилгээ (FMEA) ашиглан бүрэлдэхүүн хэсгийн байршлыг эцсийн шатанд батлах
3. Системийн интеграци : ISO 20653 стандартын дагуу тоос, усанд дүрэгдэх нөхцөлд туршилт хийх

Нарийвчлал ба давталтын тулд панелийн загварын зориулалтаар CAD програм ашиглах

Дэвсгэр товчлуурууд болон холбоосын байршлыг 0.1 мм нарийвчлалтай загварчлахад дэвшилтэт CAD хэрэгслүүд боломж олгодог. Дулаан тараах симуляцийн модуль нь их гүйдэлтэй хэлхээний дулаан ялгаралтыг баталгаажуулдаг бөгөөд виртуаль хүний хүрээний туршилт нь жолоочийн хүрэх хүрээг урьдчилан таамагладаг. Параметрик CAD загварыг ашигласнаар 2D зураглалын арга замаас харьцуулахад дизайн давталтын мөчлөгийг 78% илүү хурдан хийдэг болохыг автомашин үйлдвэрлэгчид мэдэгдэж байна.

Товчлуурын самбарын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд ба цахилгаан архитектур

Механик товчлуурууд (Тоглолтот, Рокер, Дарах товч, Эргэдэг) ба тэдгээрийн автомашины хэрэглээ

Машиний удирдлагын самбарын товчлуурууд нь ихэвчлэн дөрвөн төрлийн механик товчлуур байдаг бөгөөд бүгд өөр өөр үүрэг гүйцэтгэдэг. Тоглолтот товчлуурууд нь гэрлийг асаах, унтраах зэрэг үйлдлүүдэд маш энгийн хэрэглэгддэг бол цонхны шилээ өргөх эсвэл оплуурах шиг хоёр чиглэлтэй үйлдэлд ихэвчлэн рокер төрлийн товчлууруудыг ашигладаг. Ихэвчлэн идэвхжүүлэх товчлуурууд нь хөдөлгүүрийг асаах зэрэг хурдан үйлдлүүдэд хамгийн тохиромжтой сонголт болдог бол бөхөөрөх төрлийн дугуй товчлуурууд нь температурын хяналт эсвэл жолоодох горимыг сонгох зэрэг олон тохируулгын үйлдлүүдийг хариуцдаг. Үйлдвэрлэгчид эдгээр хэсгүүдийг маш хатуу шалгаж, SAE-ийн 2023 оны стандартын дагуу ихэнх жолоочид хэзээ ч шаардахгүй байж болох түвшинд туршлагаар шалгаж, 50 мянгаас дээш товших үед ч амьдрах чадвартай байхаар тохируулдаг. Энэ төрлийн хатуу шалгалт нь урт замын аялалын туршид хэт өндөр эсвэл бага температур, чичирхийлэлтэд өртөх үед ч тэдний найдвартай ажиллахыг баталгаажуулдаг.

Товчлуурын байрлал: Полюс, Хаялтууд, Холболтын төрлүүдийн тайлбар

Цахилгааны ажиллагаа нь гурван тохируулгын параметр дээр тулгуурлана:

• Полюуд : Энгийн (SPST) суурь хэлхээний хувьд эсвэл давхар (DPDT) нарийн чиглүүлэлтийн хувьд
• Идэвхжүүлэх : Нэг чиглэлтэй vs. хоёр чиглэлтэй гүйдлийн чиглүүлэлт
• Холбоосын төрлүүд : Их ачаалалтай хэрэглээнд зориулсан мөнгө-никель хайлш буюу ислэхээс хамгаалах зориулалттай алтны бүрхүүлтэй

Зөв тохируулга нь 15А гүйдэл үед хүчдэлийн уналтыг 0.2В-аас дээш гарахаас сэргийлдэг (IEC 61058-2024), системийн үр ашгийг хадгалахад маш чухал.

Тээврийн хэрэгслийн удирдлагын интерфэйс дэх тогтвортой ба товч хугацаат үйл ажиллагаа

Загварчлах болон үйлдвэрлэхэд хэрэгцээтэй үйл ажиллагааны төрлийг сонгоно:

• Тогтвортой товчлуур (хатгагч) жишээ нь урд гэрэл шиг тогтмол байдаг төлөвт
• Түр залгуртууд цахилгаан цонхны түр функцүүдийн тулд (пүрштэй буцалт)

Ангилалийн загварууд одоогоор даралт мэдрэг хувилбаруудыг нэгтгэж, NHTSA-ийн 2023 оны судалгаагаар жолоочийн анхаарлыг 27%-иар бууруулсан энгийн ажиллагааны дарааллаар.

Цахилгаан залгуртын элементүүд: Транзистор, MOSFET болон Релеүүд Хэрэгслэлийн Самбаруудад

Одоогийн байгууламжууд механик ба электроник компонентуудыг хольж ашигладаг:

Эдгээр элементүүд нь уламжлалт загваршуудтай харьцуулахад зогсолтын горимын цахилгаан хэрэглээг 41%-иар бууруулах ухаалаг ачааллын удирдлагын стратегийг боломжжуулдаг.

Итгэлтэй хэлхээний интеграц хийхийн тулд бүрэлдэхүүн хэсгийн байршлыг үр дүнтэй болгох

Дэвшилтэт CAD симуляциуд нь гурван гол даралтанд нийцэхэд орон зайн байршлыг удирддаг:

1. Дулаан зохицуулалт (холболтын цэгт <85°С-д байлгах)
2. EMC-ийн шаардлага хангасан (30–1000 МГц-ийн саатуулга)
3. Үйлчилгээний хяналт (15 минутад солих стандартыг хангасан)

Модуль хэсгийн самбарын загвар одоогоор 92% анхны шалгалтын амжилттай болсон бөгөөд 2020 оны 78%-с дээшлэсэн (Автомашиний электроникийн зөвлөл, 2024).

Тээврийн хэрэгслийн товчлуурын интерфэйсийн хүнзэгтэй, хэрэглэгчид төвлөрсөн загвар

Ойлгоход хялбар товчлуур ажиллуулах зарчим

Орчин үеийн товчлуурын самбарын загвар нь хөдөлгүүрийн ухааны эргономикт анхаардаг бөгөөд удирдлагын товчлуурууд нь жолоочийн сэтгэцийн загварын дагуу байрлах ёстой. 1,200 жолоочийг судалсан 2024 оны судалгаанд ISO 9241-110-ийн харилцаа холбооны зарчмыг баримтласан интерфэйс нь хэвийн байрлалтай харьцуулахад тохируулгын алдааг 62%-иар бууруулсан. Инженерүүд үүнийг дараах аргаар хийж чаддаг:

• Чиглэлийн логик ижил байх (дээш=включено, зүүн=бууруулах)
• Цахилгаан хангамжийн удирдлагын товчлууруудыг хөдөлгүүрийн функционасаас тусдаа бүлэглэх
• Шөнийн цагт чухал товчлууруудыг гэрэлтүүлэх

Товчлуурын байршил ба жолоочийн хүртээмжийн эргономикийн үнэлгээ

Товчлуурын оновчтой байршил нь хүрэх боломжийг хангаж, зохихгүй идэвхжилтийг саатуулдаг. Mandujano-Granillo нарын (2024) судалгаагаар уртлагын төв цэгээс 15°–35° радиус дахь бүсэд гол хяналтын товчлууруудыг, хоёрдогч функцүүдийг жолоочны өлмийн цэгээс >40 см-д байрлуулах нь тохиромжтой гэж тогтоосон. Мэдрэх загварчлалын шинжилгээгээр муруй хэлбэртэй товчлууртай самбарууд нь энгийн хавтгай дизайнтай харьцуулахад мэдэрхий байдлын ажиллагааг 29%-иар сайжруулдаг.

Рокер товчлуурын тактиль хариу ба хөдөлгөөний чиглэл хэрэглэгчийн тохиромжид

Автомашинд хэрэглэгдэх HMI судалгааны дагуу рокер товчлуурууд нь тогтмол товчлууртай харьцуулахад жолоочийн симулятор дээр төлөвийг 40% илүү хурдан танина. Босоо шугамаас 20°–30° өнцгөөр налсан идэвхжүүлэх хавтгай нь жолоочид халаалт, салхины заслын хяналтыг харагуургүй ялгахад тусалдаг. Дууны хариу үйлдэл нь мөргөлтийн анхааруулгыг далдлахыг саатуулах үүднээс <55dB-д хязгаарлагддаг.

Хэрэглэгчийн туршлагад нөлөөлөх бодисын шинж чанар: идэвхжүүлэх хүч, хөдөлгөөний зай, цохилтын харьцаа

Гараавчтай үед ажиллахад зориулсан товчлуурын онцлогийг эмнэлзүйн шинжилгээгээр тогтоов:

2024 оны хүчин зүйлсийн шинжилгээ нь HVAC-ийн тохируулгыг дахин дахин хийх үед ядарч сульдахыг хамгийн бага болгох, мөн эерэг хариу үйлдэлийг хадгалж байх утгуудыг олж тогтоосон.

Орчин үеийн товчлуурын самбарын загварчлалд гоо зүй болон үйл ажиллагааг тэнцвэржүүлэх

Капаситив товших интерфейс рүү шилжих нь шинэ анатомийн даралтуудыг үүсгэж байна — хүйтэн цаг агаарт амьдардаг 58% хэрэглэгчид гар туузтай үед самбарыг ашиглахад хэцүү байдаг гэж илчилсэн. Гэрэлтдэг шилэн гадаргуун дотор физик товчлууруудыг багтаасан гибрид шийдэл нь одоогоор ангилах машины 92% хэрэглэгчийн саналаар дэмжигдсэн.

Масштаблагдсан интеграц хийхийн тулд модуль ба физик байгуулалт

Автомашинд зай хязгаарлагдмал орчинд самбарын байрлалын стратеги

Цахилгааны товчлуурын самбар зохиомжлох үед инженерүүд нь бодит прототип болон 3D загварчлалын хэрэгслүүдийг хослуулан ашигладаг бөгөөд эд ангиуд салбар багана эсвэл төвийн удирдлагын блок шиг нарийн зайг дүүргэж байгаа эсэхийг шалгадаг. Хамгийн ихэвчлэн ашигладаг товчлууруудын байршлыг ихэвчлэн жолоочны гарын естөй байрлалаас ойролцоогоор 15-30 градусын хооронд байрлуулах эргономик зарчмыг баримтладаг бол цөөн хэрэглэгддэг товчнуудыг хоёрдогч байрлалд байрлуулдаг. Зарим шинэ аргуудад хэвлэсэн цахилгаан хэлхээг нугалж, деталиудыг вертикаль чиглэлд давхарлан байрлуулах ойлголт ордог бөгөөд хуучин байгуулалтын аргатай харьцуулахад орон зайг ойролцоогоор 40 хувиар багасгах боломжийг олгодог. Деталиудыг үүрэг, үйл ажиллагааны бүлгээр нь зохион байгуулах нь ухаалаг байдаг. Ихэнх үйлдвэрлэгчид температурын хяналт, гэрэл зэрэг зүйлсийн хувьд стандарт автомашин интерфэйсийн дизайнчлалыг баримтладаг нь жолоочид ямар нэгэн хямрал эсвэл анхаарал сарнилтыг үүсгэхгүйгээр танин мэдэх боломжийг олгодог.

Нийлмэл Товчлуурын Самбарын Зохиомж: Суралцах болон Ирээдүйн Шинэчлэлтийн Тогтвортой Байдал

Өнөөгийн товчлуурын самбаруудыг инженерчид барьж буй барилгын блокийн арга гэж нэрлэдэг. Үндсэндээ эдгээр самбарууд нь шаардлагатай үед өөр өөр хяналтын модульд зориулж урьдчилан холбогдсон афтермакеттэй байдаг. Энэ тохижуулгийн давуу тал бол машин үйлдвэрлэгчдэд сонирхолтой суурин системийг шинэчлэх, одоо бүхний ярицаж буй амны хөтлөгчийн тусламжийн онцлогийг нэмэхийн тулд бүх самбарыг дахин зохион байгуулах шаардлагагүй байх явдал юм. Модульс мөн маш хатуу туршилтанд хамрагддаг. Тэдгээрийг 20-оос 2000 Гц давтамжид хүртэл хэсэг хугацаагаар чичиргээд, -40 хэмийн их хүйтнээс 85 хэмийн их халуун хүртэлх температурт өртөөлт өгдөг. Энэ нь автомашин ашиглалтын нөхцөлд мянга мянган удаа дарах үед ч холболтууд бат бөх байхыг хангана. Ихэнх компаниуд янз бүрийн загваруудад нийтлэг ашигладаг тул стандарт DIN коннектор эсвэл бусад автомашинд зориулсан ангиллын сонголтуудыг ашигладаг. Энэ стандарташлыг нэг платформтай машинуудын хувьд хөгжүүлэлтийн зардлыг жинхэндээ 18-25 хувь хүртэл бууруулдаг.

Автомашины шүүлтүүр панелд хууль эрх зүй, туршилт болон ирээдүйн чиг хандлага

Шүүлтүүр панелийн загварчлалд дэлхийн жолоочийн аюулгүй байдлын стандартыг хангах

Өнөөгийн автомашины шүүлтүүр панелууд ойролцоогоор хорин ялгаатай олон улсын стандартыг давж өнгөрөх шаардлагатай. ISO 26262 (аюулгүй байдлын үйлдлийг зохицуулдаг) болон IEC 60529 (тоос болон уснаас хамгаалах чадварыг тодорхойлдог) гэсэн зарим чухал стандартуудад хамаарна. Инженерүүд эдгээр деталууд дээр маш олон төрлийн туршилтуудыг явуулдаг. Тэд материалын түүхий эд амархан түлэгдэх эсэхийг шалгадаг (UL 94 V-0 рейтингийг шаарддаг), мөн FMVSS 118 дүрмийн дагуу шүүлтүүрүүдийг тавин мянгаас дээш удаа дарахад задрахгүй байх ёстой эсэхийг баталгаажуулдаг. Ирээдүй рүү харахад материал ашиглалтын хувьд үйлдвэрт тодорхой шилжилт явагдаж байна. Хэт ихэнх үйлдвэрлэгчид экологийн хувьд илүү сайн сонголтуудыг ашиглах замд орж байна. Одооноос хэдхэн жилийн дотор анхдагч тоног төхөөрөмжийн үйлдвэрлэгчдийн ойролцоогоор гурван дөрөвний нь шүүлтүүрийн корпусын хувьд ургамлын гаралтай пластик ашиглах төлөвлөгөөтэй байна.

Орчны тэсвэрт чадвар: Температур, чий, хөдөлгөөнөөс хамгаалах зориулалтаар загварчилал

Хатуу нөхцөлд тэсвэртэй байдлыг шалгахын тулд түлхүүрүүдийг -40 градусаас +125 градус Цельсийн хооронд дулааны гэнэт өөрчлөлтийн тестэд хийж, мөн 96 цагийн турш давсны түрэлд дүрнэ, цэвдэг үүсэх эсэхийг шалгадаг. Хөдөлгөөний туршилд эдгээр хэсгүүд 10-2000 Гц давтамжийн хүрээнд ойролцоогоор 15G хүчийг имитаци хийж туршдаг. Ийм жигд туршилт нь зам биш болон хүчтэй моменттой хөдөлгүүртэй цахилгаан ачааны машин зэрэг бат бөх тоноглолд маш чухал юм. Монголд өнөөдөр зарагдаж буй SUV-ийн ихэнх нь IP66 ангилалтай битүүмжлэгдсэн түлхүүртэй бөгөөд индустрийн өгөгдлийн дагуу сүүлийн үеийн загварчлалын ойролцоогоор хоёр гуравт нь ийм байдаг. Конвертиблууд ч мөн л онгойлтоо нээсэн үед уснаас хамгаалах зориулалттай онцгой гидрофобик давхаргатай болдог.

Бодит ажиллагааны нөхцөлд туршилт ба баталгаажуулалт

Автомашины үйлдвэрлэгчид цахилгаан тоног төхөөрөмжийн 10 жилийн ашиглалтыг зөвхөн 8 хоногт орчуулахуйц хурдасгасан туршилтуудыг явуулдаг бөгөөд энэ үед орчин үеийн орчны туршилтын камеруудыг ашигладаг. Цахилгаан соронзон нөлөөллийн туршилтанд автозамын хэсгүүд доторх их хүчдэлтэй системүүдтэй уялдаатай учраас цахилгаан соронзон саатлын дор хамгийн багадаа метр квадратад 200 вольтыг тэсвэрлэх чадвартай байх ёстой. Энэ нь цахилгаан машинуудад ялангуяа чухал юм. Сонирхолтой нь, талбайн туршилтанд бодит жолоочдын биометрик мэдээллийг ашиглуулах болсон. Өгөгдлүүд нь тактиль (мэдрэх) товчлуурууд шөнө жолооноход энгийн мэдрэгч дэлгэцэнд харьцуулахад жолоочдын урвалын хугацааг сайжруулдагийг харуулж байна. Бидний хэлж буйгаар урвалын хурд ойролцоогоор 40%-иар сайжирч, аюулгүй байдлын нөхцөлд томоохон ялгаа гаргадаг.

Ирээдүйн загварчлалд механик товчлууруудыг мэдрэгч самбарууд солих болно уу?

Тийм, мэдрэгчтэй самбаруудын түгээн хэрэглээ нэмэгдэж байгаа хэдий ч механик товчлуурууд тактиль хариу урвал болон найдвартай ажиллагаагаархаа зарим хэрэглээнд орлох боломжгүй үлдсээр байна.

Инженерүүд автомашинд зориулсан товчлуурын самбарууд хатуу нөхцөлд тэсвэртэй байхыг хэрхэн хангаж байна вэ?

Инженерүүд илүү их нарийвчлалыг хангах үүднээс хэт халуун хүйтнийг даах, хэлбэлзэлд орох, давстай усанд дүрэх зэрэг туршилтуудыг явуулдаг.

Модуль бүтэцтэй товчлуурын самбарын давуу талууд юу вэ?

Модуль бүтэц нь хялбархан шинэчлэлт хийх, шинэ функцүүдийг нэмж оруулах боломжийг олгох замаар хугацаа болон зардлыг бууруулдаг.