Tesla Cybertruck ha rivoluzionato l'industria automobilistica con il suo innovativo sistema elettrico a 48 V e lo steer-by-wire.Naturalmente, tali progressi trasformativi non sarebbero stati possibili senza un nuovo modo di cablare i cablaggi e un nuovo cambiamento nei metodi di comunicazione.
Tesla Motors ha recentemente depositato un brevetto e sta nuovamente osservando i cablaggi.
Cybertruck potrebbe sembrare un po’ insipido e sentirsi meno bene di quanto Musk abbia affermato in precedenza. Tuttavia, le tecnologie avanzate di Cybertruck non deludono.
Uno di questi è l’impianto elettrico a bassa tensione da 48 V utilizzato per la prima volta in un veicolo di serie. Tesla ha migliorato e semplificato la sua architettura elettrica attraverso miglioramenti significativi, che le consentiranno di costruire la prossima generazione di veicoli elettrici a un costo migliore.
Tesla ha annunciato che l'architettura di cablaggio del Cybertruck sarà notevolmente semplificata rispetto ai precedenti veicoli elettrici Tesla. Tesla ha ottenuto questo risultato utilizzando più controller locali collegati a un bus di comunicazione ad alta velocità anziché collegare ciascun componente elettrico a un controller centrale.
Per comprendere questa situazione è necessario parlare dei veicoli tradizionali.
In genere, ogni sensore e componente elettrico di un veicolo deve essere collegato a un controller centrale e a un sistema a bassa tensione per l'alimentazione. A volte ciò significa che le parti complesse richiedono molti cavi. Prendiamo come esempio la portiera di un'auto. Può contenere sensori che segnalano al computer dell'auto che l'auto è aperta, chiusa o inclinata. Lo stesso vale per le finestre, che hanno pulsanti che ne attivano l'apertura e la chiusura. Questi interruttori sono collegati ai comandi del veicolo, che a loro volta sono collegati agli attuatori dei finestrini per abbassare o alzare il vetro.
A questo punto stiamo aggiungendo altoparlanti, airbag, telecamere… E capirai perché i cablaggi sono così confusi. I cavi all’interno dei veicoli moderni si estendono per migliaia di metri, aggiungendo complessità, costi e peso. A peggiorare le cose, la loro costruzione e installazione viene fondamentalmente eseguita a mano. Si tratta di processi costosi e dispendiosi in termini di tempo che Tesla vuole eliminare.
Ecco perché è venuta l'idea dei controllori distribuiti. Invece di un’unità centralizzata, il veicolo sarà dotato di numerosi controller locali per varie funzioni.
Controllori distribuiti
Ad esempio, i controllori delle porte sono responsabili dell'alimentazione elettrica di finestre, altoparlanti, luci, specchi, ecc. e di altri componenti prima che possano funzionare. In questo caso, i cavi sarebbero corti e potrebbero essere tutti contenuti all'interno del gruppo porta.
La porta verrebbe poi collegata con soli due fili al bus dati del veicolo, che fornirà anche energia ai componenti elettrici. Tutta la complessità della porta può essere realizzata con soli due cavi, mentre un’auto convenzionale ne richiederebbe una dozzina o più, ed è ciò che Tesla ha fatto con il Cybertruck.
Il pick-up elettrico utilizza un sistema steer-by-wire che richiede un bus di comunicazione ad alta velocità (bassa latenza) per trasmettere i movimenti del volante alle ruote del Cybertruck in tempo reale. Ecco perché il bus CAN utilizzato nella maggior parte delle auto odierne non è all'altezza: ha una bassa velocità di trasmissione dati (circa 1 Mbps) e un'elevata latenza. Tesla utilizza invece una versione dell'architettura Gigabit Ethernet con Power over Ethernet, utilizzando le stesse linee dati per alimentare i componenti.
La rete dati utilizzata da Tesla nel Cybertruck ha una latenza di appena mezzo millisecondo, perfetta per gli indicatori di direzione. Fornisce inoltre una larghezza di banda sufficiente per consentire ai vari controller di comunicare in tempo reale e lavorare come uno solo. Tesla ha ottenuto un brevetto per questo sistema di comunicazione lo scorso dicembre e Cybertruck ne approfitta appieno. Tuttavia, Tesla ha un altro asso nella manica che potrebbe aiutare a semplificare la produzione. È fondamentale per l’auto elettrica da 25.000 dollari di Tesla, che prevede di lanciare nel 2025.
Sistema di cablaggio modulare
Secondo una recente domanda di brevetto intitolata “Wiring System Architecture”, Tesla ha progettato un sistema di cablaggio modulare che semplifica notevolmente la produzione. Ciò include il cablaggio backbone per alimentazione e dati ed è schermato EMI per limitare le interferenze. La parte migliore è che questo cablaggio modulare include rivestimenti conduttivi e adesivi sulla carrozzeria, che supportano l'assemblaggio robotizzato e il nuovo processo di produzione di veicoli senza scatola di Tesla.
Secondo la grafica inclusa nella domanda di brevetto, il sistema di cablaggio modulare renderà i cavi obsoleti e i componenti si incastreranno al loro posto grazie a connettori proprietari. È anche piatto, quindi i fili non sporgono né si notano. A differenza dei cablaggi, che devono essere installati manualmente dagli operatori su una linea di produzione, l'installazione di un sistema di cablaggio modulare è più adatta per l'automazione.
Al contrario, i connettori di un sistema di cablaggio piatto sono inclusi in ogni componente automobilistico, dai pannelli strutturali agli assemblaggi più complessi come le porte. L'installazione di questi componenti implica anche la realizzazione dei collegamenti necessari, in modo simile a come vengono incollati insieme i Lego. Ciò riduce tempi e costi di produzione.
Non sono sicuro che Cybertruck includa questo tipo di cablaggio, anche se sicuramente utilizza un bus Ethernet gigabyte di livello automobilistico anziché un bus CAN. Tuttavia,i due sistemi funzionano perfettamente insieme e forniscono un doppio vantaggio se utilizzati insieme.
Il modello a basso costo pianificato da Tesla probabilmente non utilizzerà steer-by-wire o altri componenti esotici, ma avrà sicuramente bisogno di una dorsale di comunicazione veloce e di un sistema di cablaggio modulare come quello descritto nel brevetto.
Orario di pubblicazione: 13 dicembre 2023