Verso il computer in movimento
Con l'architettura zonale verso il veicolo software-defined
I veicoli autonomi e connessi sono il prossimo passo nell'evoluzione dell'automobile. Per realizzarli, molti produttori si affidano a una nuova disposizione dell'elettronica automobilistica, la cosiddetta architettura zonale o a zone: invece di implementare l'elettronica dei veicoli sulla base dell'hardware e secondo le funzioni (architettura a domini), vengono create zone definite dalla posizione fisica nel veicolo. I vantaggi sono: meno cablaggi e meno centraline (Electronic Control Unit, ECU), oltre a una maggiore standardizzazione. I veicoli attuali con la vecchia architettura contengono fino a 120 ECU diverse; il cablaggio è ad oggi il secondo componente più pesante dopo il motore.
Meno cavi
Il raggruppamento delle funzioni in zone riduce la quantità di apparecchiature e di cablaggi necessari e, allo stesso tempo, apre la strada a veicoli software-defined (definiti dal software) e collegati in rete (Software-Defined Networking, SDN). Nell'architettura a zone, che secondo la società di consulenza aziendale S&P era già presente in circa il 38% dei veicoli costruiti nel mondo nel 2024, un computer centrale è collegato a potenti controller di zona che dirigono i sensori e gli attuatori. I produttori di veicoli elettrici sono all'avanguardia in questo campo.
Per gestire una rete di questo tipo sono necessarie molta potenza di calcolo, un'elevata larghezza di banda e una bassa latenza. La guida autonoma richiede anche tecnologie di rete in tempo reale, come l'Automotive Ethernet TSN (Time Sensitive Networking, secondo lo standard IEEE 802.1AS-2020). A livello di bus di campo, vengono utilizzati anche standard avanzati o di recente sviluppo come CAN FD e CAN XL, LIN (Local Interconnect Network) e PCIe (Peripheral Component Interconnect Express).
Maggiore standardizzazione
Le architetture zonali promuovono la standardizzazione dei veicoli, in modo da poter integrare più facilmente nuovi moduli e funzioni e produrre automaticamente cablaggi (più corti). Inoltre, in futuro, nel veicolo software-defined gli aggiornamenti del firmware e di altri software potranno essere eseguiti "over-the-air" (OTA), cioè in modalità wireless. Questo presuppone un elevato livello di sicurezza funzionale, in conformità alla norma ISO 26262.
Dal punto di vista hardware, i controller di zona e i gateway ad alte prestazioni (Edge Computing) funzionano con circuiti altamente integrati (System on Chip, SoC). System-on-Chip). Sono necessari anche un sistema operativo separato e il cosiddetto "middleware". Il middleware è un software in grado di mediare tra applicazioni o sistemi diversi, ad esempio telecamere, sensori e sistema di guida, e di organizzare lo scambio di dati tra questi.
Indipendentemente dalla progettazione concreta - esistono anche forme ibride tra architettura a domini e a zone, soprattutto nella fase di transizione - i cablaggi coinvolti devono essere testati in modo intensivo. Questo perché quanto più complesse sono le funzioni integrate e quanto più strettamente collegate tra loro, tanto più gravi sono le conseguenze di eventuali malfunzionamenti.
I test dei cablaggi sono quindi ampi e variegati, ed è qui che entra in gioco l'esperienza di INGUN: il settore Cablaggi fornisce soluzioni adatte a vari scenari e requisiti.
In genere vengono eseguiti i seguenti test:
- Test di presenza: per verificare la presenza o il corretto posizionamento dei componenti, si utilizzano spesso contatti a molla di commutazione (SKS), che forniscono il feedback desiderato a seconda dello scenario (interruttori, generatori di segnali, ecc.). Gli SKS (in inglese, switch probes) sono disponibili in molti passi diversi e come contatti normalmente chiusi o normalmente aperti.
- Test di continuità (test di connessione): il test di continuità elettrica può essere eseguito con contatti a molla innestati, ma spesso viene eseguito con contatti a molla avvitabili, in grado di garantire che il contatto a molla rimanga saldamente nel manicotto di contatto durante il test. Questo è particolarmente raccomandato per applicazioni con vibrazioni o forze trasversali e longitudinali indesiderate.
- Test di posizione: questo test verifica se i terminali di contatto sono posizionati correttamente nella spina. In questo caso si utilizzano i cosiddetti contatti a molla a disco, noti anche come contatti a molla con testina a T o aghi a disco. Sono disponibili in molte versioni diverse.
- Test di bloccaggio: il test di bloccaggio verifica anche se i terminali di contatto sono agganciati al connettore per stabilire un contatto elettrico permanente. INGUN offre speciali aghi di bloccaggio (in inglese, push back probes) in grado di rilevare lo slittamento involontario dei terminali di contatto.
- Test dei capicorda: Il contatto di connettori con terminali di contatto geometricamente allineati, come i capicorda, richiede particolare attenzione. Per evitare danni, il capocorda deve essere messo a contatto con la parte anteriore senza che il perno penetri. I contatti a molla antitorsione di INGUN garantiscono un allineamento preciso e un test delicato e affidabile.
- Test di connettori coassiali e di trasmissione dati: i connettori coassiali, come FAKRA, hanno un conduttore di segnale e un conduttore esterno di schermatura. Durante il test di continuità deve essere assicurata la conduttività di entrambi i conduttori, senza che si verifichi un cortocircuito. Il test ad alta tensione (hipot test) controlla anche l'isolamento, per individuare precocemente guasti o difetti di produzione. Queste procedure si applicano anche ai connettori di trasmissione dati come H-MTD. Per i test si utilizzano speciali perni dipolo, opzionalmente anche per tensioni elevate fino a diversi kilovolt.
- Test di tenuta: una protezione sicura contro l'acqua, la polvere e le influenze ambientali è essenziale quando i cablaggi vengono utilizzati all'esterno, ad esempio nel vano motore. A tal fine si utilizzano guarnizioni come nastro adesivo, passacavi (grommet) o connettori appositamente sigillati. Il test di tenuta (test di perdita) ne verifica l'efficacia generando una pressione positiva o negativa attraverso perni di prova in manicotti ermetici. A seconda del design, i manicotti sono chiusi o presentano un foro che viene successivamente saldato.
L'architettura zonale avvicina l'industria automobilistica al veicolo software-defined, con un cablaggio ridotto e interfacce standardizzate. Per garantire che i nuovi concetti possano essere implementati in modo affidabile, tuttavia, anche gli elementi di base, come i cablaggi, devono soddisfare i più elevati standard di qualità. Test approfonditi e precisi garantiscono sicurezza, connettività e durata. INGUN offre un ampio portafoglio di tecnologie di prova che supportano i produttori in tutte le fasi di trasformazione dei veicoli: dall'architettura a domini tradizionale alla moderna architettura zonale. In questo modo, la visione del computer in movimento sta gradualmente diventando realtà.