Traitement des câbles Ethernet automobiles

Jul 12, 2023

L'électronique des véhicules d'aujourd'hui est de plus en plus complexe. Avec plus de capteurs, de commandes et d'interfaces utilisant tous une bande passante plus élevée, un débit de données plus rapide et des réseaux plus fiables sont nécessaires. Le poids des câbles et des faisceaux dans le véhicule est également une préoccupation.

Les câbles Ethernet résolvent ce problème. Ils constituent un support de transfert sécurisé capable de gérer de grandes quantités de données. De plus, ils sont 30 % plus légers que les câbles de réseau de zone de contrôleur ou de réseau d'interconnexion local.

En 2016, l'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) a publié la première norme Ethernet automobile, IEEE 802.3bw ou 100Base-T1. Alors que la bande passante de 100 mégabits par seconde est comparable à la norme Fast Ethernet 100Base-TX pour les réseaux informatiques, il existe des différences essentielles dans la version automobile, selon Mika Arpe, directeur mondial des produits spécialisés chez Aptiv, un équipementier automobile spécialisé dans la sécurité. et technologie de connectivité.

Les deux normes fonctionnent sur un câblage à paire torsadée non blindé, dans lequel deux fils de cuivre sont torsadés ensemble sur la longueur du câble. Cela a pour effet de produire moins de rayonnement électromagnétique et de diaphonie qui pourraient interférer avec d'autres fils ou composants, tout en résistant aux interférences provenant d'autres sources.

Cependant, 100Base-TX utilise deux paires de fils, tandis que l'Ethernet automobile utilise une seule paire, ce qui permet d'économiser du poids et des coûts, explique Arpe. La paire est "équilibrée", ce qui signifie que les signaux ont des tensions égales mais opposées. Les signaux d'émission et de réception sont tous deux conduits sur la seule paire, au lieu des paires séparées de 100Base-TX.

La norme 100Base-TX a également été spécifiée pour une longueur maximale de 100 mètres, une longueur à laquelle les normes Ethernet ultérieures ont adhéré. L'Ethernet automobile a été spécifié pour un maximum de seulement 15 mètres, car les applications automobiles n'ont pas besoin d'une distance plus longue aux composants réseau dans un véhicule, et la longueur plus courte permet un câblage plus léger.

La vitesse de transmission des données de la norme IEEE 802.3bw peut couvrir de nombreuses applications automobiles initiales, elle est donc largement utilisée aujourd'hui. Mais, comme les ordinateurs automobiles intègrent des flux vidéo haute définition et des données provenant de plusieurs capteurs, des vitesses plus élevées seraient nécessaires, explique Arpe.

Ainsi, peu de temps après la finalisation de l'IEEE 802.3bw, l'IEEE a ratifié 802.3bp, ou 1000Base-T1, offrant des vitesses gigabit sur un câblage à paires torsadées blindé ou non blindé, explique Arpe. Cette norme partage de nombreux attributs avec son prédécesseur, mais la fréquence est près de 10 fois plus élevée, à 600 mégahertz. Cela signifie que les câbles sont plus vulnérables à la diaphonie, et les ingénieurs doivent garder cela à l'esprit lorsqu'ils gèrent le bruit électromagnétique dans tout le véhicule, en testant rigoureusement et en protégeant si nécessaire. Cette norme fournira une bande passante suffisante pour les deux ou trois prochaines générations de plates-formes de véhicules.

En 2020, l'IEEE a introduit le 802.3ch, qui fournit un Ethernet multigigabit à des débits standard de 2,5, 5 et même 10 gigabits par seconde sur les mêmes 15 mètres. Des câbles à paires torsadées blindées sont nécessaires à ces vitesses, mais les fréquences électriques supérieures à 7 gigahertz peuvent nécessiter l'utilisation de câbles à paires parallèles blindées pour minimiser les interférences électromagnétiques.

L'un des principaux avantages d'Ethernet est qu'il s'agit d'un réseau flexible, permettant des reconfigurations faciles, explique Arpe. En cas de panne, un routeur Ethernet peut acheminer le trafic de données d'une manière différente. Ceci est important pour assurer une connectivité ininterrompue pour les principaux composants informatiques d'un véhicule.

La capacité d'Ethernet à transporter de l'énergie électrique avec le signal de données est également essentielle dans les réseaux de véhicules, une fonctionnalité appelée alimentation par lignes de données (PoDL), explique Arpe. PoDL peut supporter jusqu'à 500 milliampères de puissance, assez pour certains capteurs, comme une caméra satellite optimisée. Cela permet aux constructeurs automobiles d'acheminer une seule paire de fils vers certains capteurs pour tous leurs besoins, réduisant ainsi le poids et simplifiant la conception du faisceau.

En raison de tolérances serrées et de volumes de production élevés, les câbles Ethernet automobile ne sont généralement pas assemblés manuellement, mais plutôt sur des systèmes automatisés qui transfèrent les fils d'un processus à un autre.

Par exemple, le Lambda 416 modulaire de Komax dénude et termine automatiquement les câbles à paires torsadées blindées au cours d'un processus en 12 étapes. Dans la première étape, un fil est inséré manuellement dans un appareil et la machine pré-qualifie l'extrémité du fil avec un processus de "coupe zéro". Ce processus est particulièrement utile lors du traitement de câbles blindés ou de conducteurs torsadés. Il garantit que la position d'insertion dans le sertissage est correcte même si l'isolant est tiré vers l'avant.

Aux deux stations suivantes, le câble est orienté et la gaine extérieure est coupée et partiellement retirée. Au poste 4, la gaine est retirée et un manchon de support est serti sur le câble. Au poste 5, le blindage tressé est décollé et replié contre la gaine extérieure. Aux stations 6 et 7, la feuille est perforée et retirée de la paire torsadée.

À la station 8, la paire est détordue et écartée, créant une forme en Y à l'extrémité du câble. Au poste 9, chaque extrémité de la paire est dénudée. Et au poste 10, des viroles sont serties à chaque extrémité.

Au poste 11, la tresse est brossée et inspectée. Au dernier poste, un corps de borne est serti sur la paire de fils, permettant au câble de se brancher sur un connecteur.

La machine offre un contrôle qualité complet avec surveillance de la force de sertissage, ainsi que des mesures tactiles et optiques.

"Les câbles à paires torsadées blindées et non blindées... sont difficiles à traiter. Les connecteurs se composent de plusieurs éléments qui doivent être positionnés et alignés les uns avec les autres avec une précision extrême", explique Thomas Haslinger, vice-président des ventes, du service et du marketing chez Komax. "En conséquence, ces câbles sont presque impossibles à traiter à la main. L'automatisation est un must."

Une autre option automatisée est la nouvelle ligne de transfert S70 de Schleuniger. La machine flexible et modulaire traite automatiquement les câbles à deux et quatre conducteurs, les fils simples et les câbles coaxiaux, y compris Ethernet, les câbles de données à haut débit, les câbles UTP et STP bidirectionnels, les câbles FAKRA standard et à haut débit, le câble de déclenchement d'airbag ensembles, faisceaux d'interrupteurs de sécurité et câbles pour freins antiblocage, systèmes de gestion des gaz d'échappement, capteurs de température et applications.

Le porte-outil peut être indexé latéralement, verticalement et axialement. L'alimentation des pièces, les stations d'assemblage, les systèmes de bobinage et les stations de test peuvent être intégrés selon les exigences individuelles. Le système peut également être étendu avec des périphériques.

Lors du salon Productronica à Munich en novembre 2021, la machine a reçu un prix de l'innovation dans le groupe Câbles, bobines et hybrides.