Tesla Cybertruck bracht een revolutie teweeg in de auto-industrie met zijn baanbrekende elektrische systeem van 48 V en ‘steer-by-wire’.Dergelijke transformatieve vooruitgang zou uiteraard niet mogelijk zijn geweest zonder een nieuwe manier van bedrading van kabelbomen en een nieuwe verandering in communicatiemethoden.
Tesla Motors heeft onlangs een patent aangevraagd en kijkt weer naar kabelbomen.
Cybertruck ziet er misschien wat saai uit en voelt minder goed aan dan Musk eerder heeft gezegd. De geavanceerde technologieën van Cybertruck stellen echter niet teleur.
Eén daarvan is het elektrische laagspanningssysteem van 48 V dat voor het eerst in een productievoertuig wordt gebruikt. Tesla heeft zijn elektrische architectuur verbeterd en vereenvoudigd door middel van aanzienlijke verbeteringen, waardoor het bedrijf de volgende generatie elektrische voertuigen tegen betere kosten kan bouwen.
Tesla heeft aangekondigd dat de bedradingsarchitectuur van de Cybertruck aanzienlijk zal worden vereenvoudigd in vergelijking met eerdere elektrische voertuigen van Tesla. Tesla heeft dit bereikt door meerdere lokale controllers te gebruiken die zijn aangesloten op een hogesnelheidscommunicatiebus in plaats van elke elektrische component op een centrale controller aan te sluiten.
Om deze situatie te begrijpen, is het noodzakelijk om over traditionele voertuigen te praten.
Normaal gesproken moet elke sensor en elektrische component in een voertuig worden aangesloten op een centrale controller en een laagspanningssysteem voor stroomvoorziening. Soms betekent dit dat voor complexe onderdelen veel draden nodig zijn. Laten we als voorbeeld een autodeur nemen. Het kan sensoren bevatten die aan de computer van de auto doorgeven dat de auto open, gesloten of gekanteld is. Hetzelfde geldt voor vensters, die knoppen hebben waarmee ze kunnen worden geopend en gesloten. Deze schakelaars zijn verbonden met de bedieningselementen van het voertuig, die op hun beurt zijn verbonden met raamactuators om het glas omlaag of omhoog te brengen.
Op dit punt voegen we luidsprekers, airbags, camera's toe …… En je zult begrijpen waarom kabelbomen zo verwarrend zijn. De draden in moderne voertuigen strekken zich uit over duizenden meters, wat de complexiteit, de kosten en het gewicht vergroot. Tot overmaat van ramp wordt het bouwen en installeren ervan in principe met de hand gedaan. Dit zijn dure en tijdrovende processen die Tesla wil elimineren.
Daarom kwam het op het idee van gedistribueerde controllers. In plaats van een gecentraliseerde eenheid zal het voertuig worden uitgerust met veel lokale controllers voor verschillende functies.
Gedistribueerde controllers
Deurcontrollers zijn bijvoorbeeld verantwoordelijk voor het elektrisch voeden van ramen, luidsprekers, verlichting, spiegels, enz. en andere componenten voordat ze kunnen werken. In dit geval zouden de draden kort zijn en allemaal in het deursamenstel kunnen zitten.
De deur zou dan met slechts twee draden op de databus van het voertuig worden aangesloten, die ook de elektrische componenten van stroom voorzien. De hele complexiteit van de deur kan worden gerealiseerd met slechts twee draden, terwijl voor een conventionele auto er tientallen of meer nodig zijn, wat Tesla heeft gedaan met de Cybertruck.
De elektrische pick-up maakt gebruik van een 'steer-by-wire'-systeem dat een hogesnelheidscommunicatiebus (lage latentie) vereist om stuurwielbewegingen in realtime naar de wielen van de Cybertruck over te brengen. Dat is de reden waarom de CAN-bus die in de meeste hedendaagse auto's wordt gebruikt tekortschiet: hij heeft een lage datadoorvoer (ongeveer 1 Mbps) en een hoge latentie. In plaats daarvan gebruikt Tesla een versie van de Gigabit Ethernet-architectuur met Power over Ethernet, waarbij dezelfde datalijnen worden gebruikt om de componenten van stroom te voorzien.
Het datanetwerk dat Tesla in Cybertruck gebruikt, heeft een latentie van slechts een halve milliseconde, perfect voor richtingaanwijzers. Het biedt ook voldoende bandbreedte om de verschillende controllers in realtime te laten communiceren en als één geheel te laten werken. Tesla kreeg afgelopen december patent op dit communicatiesysteem en Cybertruck maakt daar volop gebruik van. Tesla heeft echter nog een troef in handen die de productie zou kunnen helpen stroomlijnen. Het is van cruciaal belang voor Tesla's elektrische auto ter waarde van $ 25.000, die hij in 2025 wil lanceren.
Modulair bedradingssysteem
Volgens een recente patentaanvraag getiteld ‘Wiring System Architecture’ heeft Tesla een modulair bedradingssysteem ontworpen dat de productie aanzienlijk vereenvoudigt. Dit omvat backbone-bekabeling voor stroom en data, en is EMI-afgeschermd om interferentie te beperken. Het beste deel is dat deze modulaire bedrading geleidende coatings en lijmen op de carrosserie omvat, die robotassemblage en Tesla's nieuwe, unboxed voertuigproductieproces ondersteunen.
Volgens de afbeeldingen in de patentaanvraag zal het modulaire bedradingssysteem kabels overbodig maken en zullen componenten op hun plaats klikken dankzij gepatenteerde connectoren. Het is ook plat, zodat de draden niet uitsteken of zelfs maar opvallen. In tegenstelling tot kabelbomen, die handmatig door werknemers aan een productielijn moeten worden geïnstalleerd, is de installatie van een modulair bedradingssysteem beter geschikt voor automatisering.
De connectoren van een vlak bedradingssysteem zijn daarentegen in elk auto-onderdeel aanwezig, van structurele panelen tot complexere constructies zoals deuren. Het installeren van deze componenten omvat ook het maken van de nodige verbindingen, vergelijkbaar met hoe Lego aan elkaar wordt gelijmd. Dit vermindert de productietijd en -kosten.
Ik weet niet zeker of Cybertruck dit soort bedrading bevat, hoewel het zeker een gigabyte Ethernet-bus van autokwaliteit gebruikt in plaats van een CAN-bus. Echter,de twee systemen werken naadloos samen en bieden een dubbel voordeel als ze samen worden gebruikt.
Het geplande goedkope model van Tesla zal waarschijnlijk geen gebruik maken van 'steer-by-wire' of andere exotische componenten, maar het zal zeker een snelle communicatie-backbone en een modulair bedradingssysteem nodig hebben, zoals beschreven in het patent.
Posttijd: 13 december 2023