Tesla Cybertruck revolutionerade bilindustrin med sitt banbrytande 48V elektriska system och styr-för-tråd.Naturligtvis skulle sådana transformativa framsteg inte ha varit möjliga utan ett nytt sätt att koppla ledningsnät och en ny förändring av kommunikationsmetoder.
Tesla Motors lämnade nyligen in ett patent och tittar på kablar igen.
Cybertruck kan se lite intetsägande ut och kännas mindre bra än vad Musk tidigare har sagt. Cybertrucks avancerade teknologier gör dock ingen besviken.
En av dessa är det 48V lågspänningselektriska systemet som används för första gången i ett produktionsfordon. Tesla har förbättrat och förenklat sin elektriska arkitektur genom betydande förbättringar, vilket gör det möjligt för den att bygga nästa generation av elfordon till en bättre kostnad.
Tesla meddelade att ledningsarkitekturen för Cybertrucken kommer att förenklas avsevärt jämfört med tidigare Tesla-elfordon. Tesla åstadkom detta genom att använda flera lokala styrenheter anslutna till en höghastighetskommunikationsbuss istället för att ansluta varje elektrisk komponent till en central styrenhet.
För att förstå denna situation är det nödvändigt att prata om traditionella fordon.
Vanligtvis måste varje sensor och elektrisk komponent i ett fordon vara ansluten till en central styrenhet och ett lågspänningssystem för ström. Ibland betyder det att komplexa delar kräver mycket trådar. Låt oss ta en bildörr som exempel. Den kan innehålla sensorer som signalerar till bilens dator att bilen är öppen, stängd eller lutad. Detsamma gäller för fönster, som har knappar som utlöser dem att öppna och stänga. Dessa brytare är kopplade till fordonets reglage, som i sin tur är kopplade till fönstermanöverdon för att sänka eller höja glaset.
Vid det här laget lägger vi till högtalare, krockkuddar, kameror …… Och du kommer att förstå varför kablage är så förvirrande. Ledningarna inuti moderna fordon sträcker sig över tusentals meter, vilket ökar komplexiteten, kostnaden och vikten. För att göra saken värre, byggs och installeras dem i princip för hand. Det är dyra och tidskrävande processer som Tesla vill eliminera.
Det var därför den kom med idén om distribuerade kontroller. Istället för en centraliserad enhet kommer fordonet att utrustas med många lokala styrenheter för olika funktioner.
Distribuerade kontroller
Som ett exempel är dörrkontroller ansvariga för att mata fönster, högtalare, lampor, speglar, etc. och andra komponenter elektriskt innan de kan fungera. I det här fallet skulle ledningarna vara korta och alla kan vara inrymda i dörrenheten.
Dörren skulle sedan kopplas till fordonets databuss med bara två ledningar, som också ger ström till de elektriska komponenterna. All dörrens komplexitet kan realiseras med bara två trådar, medan en konventionell bil skulle kräva ett dussin eller mer, vilket är vad Tesla har gjort med Cybertrucken.
Den elektriska pickupen använder ett steer-by-wire-system som kräver en kommunikationsbuss med hög hastighet (låg latens) för att överföra rattrörelser till Cybertruckens hjul i realtid. Det är därför CAN-bussen som används i de flesta av dagens bilar kommer till korta: den har låg datagenomströmning (cirka 1 Mbps) och hög latens. Istället använder Tesla en version av Gigabit Ethernet-arkitekturen med Power over Ethernet, som använder samma datalinjer för att driva komponenterna.
Datanätverket Tesla använder i Cybertruck har en latens på bara en halv millisekund, perfekt för blinkers. Det ger också tillräckligt med bandbredd för att de olika kontrollerna ska kunna kommunicera i realtid och fungera som en. Tesla beviljades ett patent för detta kommunikationssystem i december förra året, och Cybertruck drar full nytta av det. Tesla har dock ytterligare ett ess i hålet som kan hjälpa till att effektivisera tillverkningen. Det är avgörande för Teslas elbil på 25 000 dollar, som man planerar att lansera 2025.
Modulärt ledningssystem
Enligt en nyligen publicerad patentansökan med titeln "Wiring System Architecture" har Tesla designat ett modulärt ledningssystem som avsevärt förenklar tillverkningen. Detta inkluderar stamnätskablar för ström och data, och är EMI-skärmad för att begränsa störningar. Det bästa är att denna modulära kabeldragning inkluderar ledande beläggningar och lim på karossen, vilket stöder robotmontering och Teslas nya tillverkningsprocess för fordon utan förpackning.
Enligt grafik som ingår i patentansökan kommer det modulära ledningssystemet att göra kablar föråldrade och komponenter kommer att snäppa på plats tack vare proprietära kontakter. Den är också platt, så att ledningarna inte sticker ut eller ens märks. Till skillnad från ledningsnät, som måste installeras manuellt av arbetare på en produktionslinje, är installationen av ett modulärt ledningssystem bättre lämpat för automatisering.
Däremot ingår kontakterna till ett platt ledningssystem i varje fordonskomponent, från strukturella paneler till mer komplexa sammansättningar som dörrar. Att installera dessa komponenter innebär också att man gör de nödvändiga anslutningarna, liknande hur Legos limmas ihop. Detta minskar produktionstid och kostnad.
Jag är inte säker på om Cybertruck inkluderar den här typen av ledningar, även om den säkerligen använder en bilkvalitets gigabyte Ethernet-buss snarare än en CAN-buss. Dock,de två systemen samarbetar sömlöst och ger en dubbel fördel när de används tillsammans.
Teslas planerade lågkostnadsmodell kommer förmodligen inte att använda steer-by-wire eller andra exotiska komponenter, men den kommer säkert att behöva en snabb kommunikationsryggrad och ett modulärt ledningssystem som det som beskrivs i patentet.
Posttid: 13-12-2023