حصلت تسلا على براءة اختراع لنظام أسلاك معياري لتبسيط أسلاك السيارة

أحدثت Tesla Cybertruck ثورة في صناعة السيارات من خلال نظامها الكهربائي المتطور بجهد 48 فولت ونظام التوجيه السلكي.وبطبيعة الحال، لم يكن من الممكن تحقيق مثل هذا التقدم التحويلي لولا وجود طريقة جديدة لتوصيل الأسلاك وتغيير جديد في أساليب الاتصال.

قدمت شركة Tesla Motors مؤخرًا براءة اختراع وتتطلع إلى استخدام الأسلاك مرة أخرى.

قد تبدو Cybertruck لطيفة بعض الشيء وتشعر بأنها أقل جودة مما قاله " ماسك " سابقًا. ومع ذلك، فإن تقنيات Cybertruck المتقدمة لا تخيب الآمال.

أحد هذه الأنظمة هو النظام الكهربائي ذو الجهد المنخفض 48 فولت الذي تم استخدامه لأول مرة في سيارة إنتاجية. قامت شركة تسلا بتحسين وتبسيط بنيتها الكهربائية من خلال تحسينات كبيرة، مما سيسمح لها ببناء الجيل القادم من السيارات الكهربائية بتكلفة أفضل.

أعلنت شركة تسلا أن بنية الأسلاك الخاصة بشاحنة Cybertruck سيتم تبسيطها بشكل كبير مقارنة بسيارات تسلا الكهربائية السابقة. حققت تسلا ذلك باستخدام وحدات تحكم محلية متعددة متصلة بحافلة اتصالات عالية السرعة بدلاً من توصيل كل مكون كهربائي بوحدة تحكم مركزية.

لفهم هذا الوضع، لا بد من الحديث عن المركبات التقليدية.

عادةً، يجب توصيل كل مستشعر ومكون كهربائي في السيارة بوحدة تحكم مركزية ونظام جهد منخفض للطاقة. في بعض الأحيان، يعني هذا أن الأجزاء المعقدة تتطلب الكثير من الأسلاك. لنأخذ باب السيارة كمثال. وقد تحتوي على أجهزة استشعار ترسل إشارة إلى كمبيوتر السيارة بأن السيارة مفتوحة أو مغلقة أو مائلة. وينطبق الشيء نفسه على النوافذ، التي تحتوي على أزرار تؤدي إلى فتحها وإغلاقها. ترتبط هذه المفاتيح بأدوات التحكم في السيارة، والتي بدورها متصلة بمشغلات النوافذ لخفض الزجاج أو رفعه.

في هذه المرحلة، نقوم بإضافة مكبرات الصوت، والوسائد الهوائية، والكاميرات …… وسوف تفهم سبب كون أحزمة الأسلاك مربكة للغاية. تمتد الأسلاك داخل المركبات الحديثة لآلاف الأمتار، مما يزيد من التعقيد والتكلفة والوزن. ومما يزيد الطين بلة أن بناءها وتركيبها يتم يدويًا. هذه عمليات باهظة الثمن وتستغرق وقتًا طويلاً وتريد تسلا التخلص منها.

ولهذا السبب جاءت فكرة وحدات التحكم الموزعة. وبدلاً من الوحدة المركزية، سيتم تجهيز السيارة بالعديد من وحدات التحكم المحلية لمختلف الوظائف.

وحدات التحكم الموزعة

على سبيل المثال، تكون وحدات التحكم في الأبواب مسؤولة عن تغذية النوافذ ومكبرات الصوت والأضواء والمرايا وما إلى ذلك والمكونات الأخرى كهربائيًا قبل أن تتمكن من العمل. في هذه الحالة، ستكون الأسلاك قصيرة ويمكن وضعها جميعًا داخل مجموعة الباب.

سيتم بعد ذلك توصيل الباب بحافلة بيانات السيارة بسلكين فقط، والذي يوفر أيضًا الطاقة للمكونات الكهربائية. يمكن تحقيق كل التعقيد الموجود في الباب باستخدام سلكين فقط، في حين أن السيارة التقليدية تتطلب اثني عشر سلكًا أو أكثر، وهو ما فعلته تسلا مع Cybertruck.

تستخدم الشاحنة الكهربائية نظام توجيه سلكي يتطلب حافلة اتصالات عالية السرعة (منخفضة الكمون) لنقل حركات عجلة القيادة إلى عجلات Cybertruck في الوقت الفعلي. هذا هو السبب وراء قصور ناقل CAN المستخدم في معظم السيارات اليوم: فهو يتميز بإنتاجية منخفضة للبيانات (حوالي 1 ميجابت في الثانية) وزمن انتقال مرتفع. بدلاً من ذلك، تستخدم Tesla نسخة من بنية Gigabit Ethernet مع الطاقة عبر الإيثرنت، باستخدام نفس خطوط البيانات لتشغيل المكونات.

تتمتع شبكة البيانات التي تستخدمها Tesla في Cybertruck بزمن انتقال يبلغ نصف مللي ثانية فقط، وهو مثالي لإشارات الانعطاف. كما أنه يوفر نطاقًا تردديًا كافيًا للسماح لوحدات التحكم المختلفة بالتواصل في الوقت الفعلي والعمل كوحدة واحدة. حصلت Tesla على براءة اختراع لنظام الاتصالات هذا في ديسمبر الماضي، وتستفيد Cybertruck منها بشكل كامل. ومع ذلك، فإن شركة تسلا لديها ورقة رابحة أخرى في الحفرة يمكن أن تساعد في تبسيط عملية التصنيع. وهذا أمر بالغ الأهمية بالنسبة لسيارة تسلا الكهربائية التي تبلغ قيمتها 25 ألف دولار، والتي تخطط لإطلاقها في عام 2025.

نظام الأسلاك المعياري

وفقًا لطلب براءة اختراع حديث بعنوان "Wiring System Architecture"، صممت Tesla نظام أسلاك معياري يبسط عملية التصنيع إلى حد كبير. يتضمن ذلك الكابلات الأساسية للطاقة والبيانات، وهي محمية بـ EMI للحد من التداخل. وأفضل ما في الأمر هو أن هذه الأسلاك المعيارية تشتمل على طبقات موصلة ومواد لاصقة على الجسم، مما يدعم التجميع الآلي وعملية تصنيع سيارات تيسلا الجديدة غير المعبأة.

وفقًا للرسومات المضمنة في طلب براءة الاختراع، فإن نظام الأسلاك المعياري سيجعل الكابلات قديمة وستثبت المكونات في مكانها بفضل الموصلات الخاصة. كما أنها مسطحة، لذا لن تبرز الأسلاك أو حتى تكون ملحوظة. على عكس أحزمة الأسلاك، التي يجب تركيبها يدويًا بواسطة العمال على خط الإنتاج، فإن تركيب نظام الأسلاك المعياري أكثر ملاءمة للأتمتة.

في المقابل، يتم تضمين موصلات نظام الأسلاك المسطحة في كل مكونات السيارة، بدءًا من الألواح الهيكلية وحتى المجموعات الأكثر تعقيدًا مثل الأبواب. يتضمن تثبيت هذه المكونات أيضًا إجراء التوصيلات اللازمة، على غرار كيفية لصق قطع الليجو معًا. وهذا يقلل من وقت الإنتاج والتكلفة.

لست متأكدًا مما إذا كانت Cybertruck تتضمن هذا النوع من الأسلاك، على الرغم من أنها تستخدم بالتأكيد ناقل جيجا بايت إيثرنت من فئة السيارات بدلاً من ناقل CAN. لكن،يعمل النظامان معًا بسلاسة ويوفران فائدة مزدوجة عند استخدامهما معًا.

من المحتمل ألا يستخدم نموذج تسلا منخفض التكلفة المخطط له مكونات غريبة أخرى، لكنه سيحتاج بالتأكيد إلى عمود فقري للاتصالات السريعة ونظام أسلاك معياري مثل ذلك الموصوف في براءة الاختراع.