Le processus étonnamment manuel de construction de faisceaux de câbles automobiles

Oct 10, 2023

Dès les premiers jours de l’ère automobile, les voitures et les camions étaient des hybrides de conception mécanique et électrique. Pour chaque piston qui glisse de haut en bas dans un cylindre, il y a une bougie d'allumage qui doit être allumée juste au bon moment pour faire fonctionner le moteur, et il est préférable d'appuyer sur la pédale de frein pour que les feux stop s'allument en même temps. la pression hydraulique pince les rotors de roue entre les plaquettes de frein.

Sans connexions électriques, un véhicule automobile utile est une impossibilité pratique. Même bien avant que l'électricité ne devienne le carburant de choix pour les véhicules, les câbles qui connectent les ordinateurs, les capteurs, les actionneurs et les indicateurs nécessaires au fonctionnement des systèmes d'un véhicule devenaient de plus en plus compliqués au fil des années. Après le moteur et le châssis, le câblage et l'électronique d'une voiture constituent le troisième composant le plus cher, et on estime que d'ici 2030, la moitié du coût moyen d'un véhicule sera consacrée à son système électrique, contre 30 % en 2010.

S'assurer que tous ces signaux arrivent là où ils vont, et ce, de manière sûre et fiable, est la tâche des faisceaux de câbles d'un véhicule, les faisceaux de fils qui occupent apparemment toutes les zones possibles d'une voiture moderne. La conception et la fabrication de faisceaux de câbles sont un processus complexe qui repose sur des logiciels spécialisés, un degré d'automatisation et une quantité surprenante de main d'œuvre.

L'idée de cet article est venue d'une conversation que j'ai eue avec Elliot Williams et d'une mention spontanée d'une conversation qu'il a eue avec un ingénieur qui crée des logiciels pour concevoir des faisceaux de câbles automobiles. Ma première pensée a été : « Il existe un logiciel pour faire ça ? » qui a été rapidement suivi de « Bien sûr, il existe un logiciel pour faire ça ! ». Le câblage nécessaire au fonctionnement d'un véhicule moderne ne peut pas être réalisé de manière ponctuelle : les faisceaux de câbles sont hautement conçus, à la fois pour répondre aux exigences électriques qui leur seront imposées, et conçus mécaniquement pour non seulement s'adapter à l'espace disponible, mais aussi pour survivre aux rigueurs de plusieurs décennies d’utilisation dans des conditions environnementales difficiles.

Les faisceaux de câbles doivent également pouvoir être fabriqués en tant que composants séparés. La fabrication de voitures et de camions se limite de plus en plus à un processus d'assemblage final, dans lequel les travailleurs ajoutent des pièces fabriquées par des sous-traitants au châssis d'un véhicule au fur et à mesure qu'il roule sur la chaîne. Et en fait, les faisceaux de câbles sont parmi les tout premiers composants ajoutés au véhicule naissant, ce qui témoigne à la fois de leur importance pour le produit fini et explique à quel point il peut être difficile d'accéder à certains d'entre eux s'ils doivent être entretenus ultérieurement. .

La conception d’un faisceau de câbles commence à peu près comme n’importe quelle conception de circuit complexe : avec un schéma. Dans la plupart des véhicules modernes, presque tout communique avec un ou plusieurs dizaines de modules de commande électroniques, dispersés dans le véhicule pour tout contrôler, du calage de l'allumage et de l'injection de carburant aux commandes CVC et aux paramètres du système d'infodivertissement. Les faisceaux de câbles doivent être conçus pour chaque ECM, afin de fournir des connexions d'alimentation et de données à chaque capteur et actionneur, en tenant compte du dimensionnement du fil pour la charge, en fournissant des connexions à la terre appropriées et en s'assurant que les connecteurs appropriés sont utilisés.

Alors que le processus de conception initial d'un faisceau de câbles peut utiliser des outils EDA plus ou moins standards, la représentation schématique bidimensionnelle du faisceau doit finalement être traduite dans la structure tridimensionnelle du véhicule. Pour ce travail, des outils EDA et CAO plus spécialisés sont utilisés. Un acteur majeur dans ce monde semble être CATIA de Dassault Systèmes, qui dispose des outils nécessaires non seulement pour créer le schéma 2D, mais aussi pour le traduire dans l'espace 3D d'un châssis de véhicule. Ces outils permettent au concepteur de créer des faisceaux de fils, d'ajouter des connecteurs, de définir des branches à partir du faisceau principal, de définir les chemins sur lesquels chaque faisceau sera posé et de rechercher tout conflit entre le faisceau et le reste de la structure du véhicule. . Ils permettent également au concepteur de spécifier comment les fils seront regroupés (enroulement de ruban adhésif ou métier à tisser, par exemple) et où et comment le faisceau sera attaché au véhicule.