Tesla patentiert ein modulares Verkabelungssystem, um die Verkabelung im Fahrzeug zu vereinfachen

Der Tesla Cybertruck revolutionierte die Automobilbranche mit seinem bahnbrechenden 48V elektrischen System und steer-by-wire. Natürlich wären solche transformativen Fortschritte ohne eine neue Art der Verkabelung von Kabelbäumen und eine neue Veränderung in den Kommunikationsmethoden nicht möglich gewesen.

Tesla Motors hat kürzlich ein Patent angemeldet und richtet erneut den Blick auf Kabelbäume.

Der Cybertruck mag etwas schlicht aussehen und sich weniger gut anfühlen, als Musk zuvor gesagt hat. Allerdings enttäuschen die fortschrittlichen Technologien des Cybertrucks nicht.

Eine davon ist das 48V-Niederspannungssystem, das erstmals in einem Serienfahrzeug verwendet wird. Tesla hat seine elektrische Architektur durch bedeutende Verbesserungen optimiert und vereinfacht, was es ermöglicht, die nächste Generation von Elektrofahrzeugen kostengünstiger zu bauen.

Tesla kündigte an, dass die Verkabelungsarchitektur des Cybertrucks im Vergleich zu früheren Tesla-Elektrofahrzeugen deutlich vereinfacht wird. Tesla erreichte dies, indem es mehrere lokale Steuergeräte verwendete, die mit einem Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsbus verbunden sind, anstatt jede elektrische Komponente an eine zentrale Steuerung anzuschließen.

Um diese Situation zu verstehen, ist es notwendig, über herkömmliche Fahrzeuge zu sprechen.

In der Regel muss jeder Sensor und jede elektrische Komponente in einem Fahrzeug mit einer zentralen Steuerung und einem Niederspannungssystem für die Stromversorgung verbunden werden. Manchmal erfordert dies, dass komplexe Teile viele Kabel benötigen. Nehmen wir eine Autotür als Beispiel. Sie kann Sensoren enthalten, die dem Computer des Autos signalisieren, ob das Auto offen, geschlossen oder geneigt ist. Das Gleiche gilt für Fenster, die Tasten haben, die sie zum Öffnen und Schließen auslösen. Diese Schalter sind mit den Steuerungen des Fahrzeugs verbunden, die wiederum mit den Fensterantrieben verbunden sind, um das Glas zu heben oder zu senken.

An dieser Stelle fügen wir Lautsprecher, Airbags, Kameras ... hinzu. Und Sie werden verstehen, warum Kabelbäume so verwirrend sind. Die Kabel in modernen Fahrzeugen erstrecken sich über Tausende von Metern und erhöhen die Komplexität, die Kosten und das Gewicht. Um die Sache noch schlimmer zu machen, werden diese Kabel im Wesentlichen von Hand gebaut und installiert. Dies sind teure und zeitaufwändige Prozesse, die Tesla eliminieren möchte.

Deshalb kam die Idee der verteilten Steuergeräte auf. Statt einer zentralen Einheit wird das Fahrzeug mit vielen lokalen Steuergeräten für verschiedene Funktionen ausgestattet.

Verteilte Steuergeräte

Als Beispiel sind Türsteuergeräte verantwortlich für die elektrische Versorgung von Fenstern, Lautsprechern, Lichtern, Spiegeln usw. und anderen Komponenten, bevor sie funktionieren können. In diesem Fall wären die Kabel kurz und könnten alle innerhalb der Türmontage untergebracht werden.

Die Tür würde dann mit nur zwei Kabeln an den Datenbus des Fahrzeugs angeschlossen, die auch die elektrische Versorgung der Komponenten bereitstellen. Die gesamte Komplexität der Tür kann mit nur zwei Kabeln realisiert werden, während ein herkömmliches Auto ein Dutzend oder mehr benötigen würde, was Tesla beim Cybertruck umgesetzt hat.

Der elektrische Pickup verwendet ein steer-by-wire-System, das einen Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsbus (niedrige Latenz) erfordert, um die Lenkbewegungen in Echtzeit an die Räder des Cybertrucks zu übertragen. Deshalb reicht der in den meisten heutigen Autos verwendete CAN-Bus nicht aus: Er hat eine niedrige Datenübertragungsrate (etwa 1 Mbps) und hohe Latenz. Stattdessen verwendet Tesla eine Version der Gigabit-Ethernet-Architektur mit Power over Ethernet, bei der die gleichen Datenleitungen zur Stromversorgung der Komponenten genutzt werden.

Das Datennetzwerk, das Tesla im Cybertruck verwendet, hat eine Latenz von nur einer halben Millisekunde, perfekt für Blinksignale. Es bietet auch genügend Bandbreite, damit die verschiedenen Steuergeräte in Echtzeit kommunizieren und als Einheit arbeiten können. Tesla erhielt im Dezember letzten Jahres ein Patent für dieses Kommunikationssystem, und der Cybertruck nutzt es voll aus. Tesla hat jedoch noch einen Trumpf im Ärmel, der die Produktion vereinfachen könnte. Es ist entscheidend für Teslas $25.000 Elektroauto, das 2025 auf den Markt kommen soll.

Modulares Verkabelungssystem

Laut einer kürzlich eingereichten Patentanmeldung mit dem Titel “Verkabelungsarchitektur” hat Tesla ein modulares Verkabelungssystem entwickelt, das die Herstellung erheblich vereinfacht. Dazu gehören Backbone-Kabel für Strom und Daten, die EMI-geschirmt sind, um Störungen zu begrenzen. Das Beste daran ist, dass dieses modulare Verkabelungssystem leitfähige Beschichtungen und Klebstoffe auf der Karosserie umfasst, was die robotergestützte Montage und Teslas neues unboxed Fahrzeugfertigungsverfahren unterstützt.

Laut Grafiken in der Patentanmeldung wird das modulare Verkabelungssystem Kabel überflüssig machen, und die Komponenten werden dank proprietärer Stecker einrasten. Es ist auch flach, sodass die Kabel nicht herausstehen oder sogar auffallen. Im Gegensatz zu Kabelbäumen, die manuell von Arbeitern in einer Produktionslinie installiert werden müssen, ist die Installation eines modularen Verkabelungssystems besser für die Automatisierung geeignet.

Im Gegensatz dazu sind die Stecker eines flachen Verkabelungssystems in jedem Automobilbauteil enthalten, von Strukturpaneelen bis hin zu komplexeren Baugruppen wie Türen. Die Installation dieser Komponenten umfasst auch die Herstellung der notwendigen Verbindungen, ähnlich wie bei Lego-Steinen, die zusammengeklebt werden. Dies reduziert die Produktionszeit und die Kosten.

Ich bin mir nicht sicher, ob der Cybertruck diese Art der Verkabelung enthält, obwohl er sicherlich eine Automotive-Gigabit-Ethernet-Bus anstelle eines CAN-Bus verwendet., die beiden Systeme arbeiten nahtlos zusammen und bieten einen doppelten Nutzen, wenn sie gemeinsam verwendet werden.

Teslas geplanter Low-Cost-Modell wird wahrscheinlich keine Steuerung durch Draht oder andere exotische Komponenten verwenden, aber es wird sicherlich eine schnelle Kommunikationsinfrastruktur und ein modulares Verkabelungssystem benötigen, wie es in der Patentschrift beschrieben ist.