M12-6P航空用メスコネクタからRJ45メスコネクタへの変換
新エネルギー自動車産業における自動車用コネクタの開発動向
中国が世界最大の自動車販売市場となったことで、中国の自動車産業も新たな発展段階に入った。第12次五カ年計画からも分かるように、今後5年間で中国の自動車産業は大規模から強固な基盤へと移行し、その発展方向は主に新エネルギー車を含む省エネ車の普及促進へと向かう。
現在の草案によると、2015年に中国は自動車産業と関連産業、都市交通インフラ、環境保護の協調的発展を推進し、自動車製造大国から強力な自動車大国へと転換し、2015年の年間販売台数は2500万台に達すると予想されている。これは、中国自動車産業がより大きく、より強くなるための礎となるだろう。2015年には、中国独自のブランド自動車市場の割合がさらに拡大する。独立ブランド乗用車の国内市場シェアは50%を超え、そのうち独立ブランド車の国内シェアは40%を超えるだろう。さらに、中国の自動車産業は、国内需要市場への依存から、大規模な海外進出へと転換するだろう。2015年には、独立ブランド車の輸出が生産と販売の10%以上を占めるだろう。
この目標を達成するため、国は従来型燃料を使用する省エネ・環境に優しい車両、純電気自動車を主体とする新エネルギー車を積極的に支援するとともに、ハイブリッド燃料車、水素燃料車などの研究開発を支援する。具体的には以下のとおりである。
まず、2015年までに、省エネ型および新エネルギー車の主要部品の開発を積極的に支援します。モーターやバッテリーなどのコア部品分野において、パワーバッテリーやモーターなどの主要部品の基幹企業を3～5社形成し、産業集中度を60%以上にすることを目指します。次に、一般向けハイブリッド電気自動車の産業化を実現し、中型・大型ハイブリッド乗用車の生産台数を100万台以上にすることを目指します。
第12次五カ年計画に積極的に適応するためには、自動車産業の中核部品であるコネクタを包括的に改良する必要がある。専門の端子コネクタ代理店であるlinkconn.cnのエンジニアによる分析によると、コネクタ業界の発展には3つの主要なトレンドがある。
第一に環境保護、第二に安全性、そして第三にコネクティビティです。
● 環境保護… 新エネルギー車の高電圧システムのため、コネクタに対する要求も、従来型車両との「共通点を探りつつ相違点を残す」ものとなっています。新エネルギー車は「グリーン」車両であるため、コネクタにもグリーンな環境保護が求められます。安全性に関しては、新エネルギー車のコネクタは最大250Aの電流と600Vの電圧に耐えることができるため、高水準の感電防止保護が求められます。同時に、このような高出力下では、電磁干渉も重要な問題となります。さらに、コネクタの差し込み操作ではアークが発生し、電気接続部や電子機器に深刻な危険をもたらし、自動車の発火を引き起こす可能性もあるため、コネクタの特別な設計と開発が必要となります。
● 安全性… 新エネルギー車用コネクタの高い性能要件を満たすには、主に厳格な設計仕様が必要です。例えば、露出時には高電圧による空気絶縁破壊を防ぐ必要があり、そのためには一定のエアギャップを確保する必要があります。高電圧・大電流条件下では、温度上昇は定格値を超えてはなりません。シェル材料を選択する際には、重量、強度、加工の容易さ、異なる温度でのコネクタ端子の材料性能の安定性の維持方法、必要な導電性の確保方法などを考慮する必要があります。
●接続性…車載エンターテインメントシステムの継続的な拡大に伴い、高速データ伝送機能の重要性がますます高まっています。例えば、一部の車種ではバックミラーにカメラヘッドが取り付けられており、ドライバーの視野を広げることができますが、そのためにはコネクタがより多くのデータを伝送する必要があります。また、GPS信号と放送信号を同時に伝送する問題を解決するためにコネクタが必要になる場合もあり、その場合はデータ伝送容量の向上が求められます。同時に、コネクタは高温にも耐える必要があります。なぜなら、車のエンジンは通常、車の前方に配置されており、保護用のファイアウォールがあっても熱が伝わるため、コネクタは高温に耐えられる必要があるからです。
自動車用ハーネスの基礎知識
自動車用配線（低電圧配線とも呼ばれる）は、一般的な家庭用配線とは異なります。一般的な家庭用配線は、一定の硬度を持つ銅単芯線です。一方、自動車用配線は、銅多芯の柔軟な配線です。中には髪の毛のように細い柔軟な配線もあります。数本、あるいは数十本の柔軟な銅線が、柔らかく切れにくいプラスチック製の絶縁チューブ（PVC）で覆われています。
自動車産業の特殊性から、自動車用ハーネスの製造工程は、他の一般的なハーネスよりもさらに特殊なものとなっている。
自動車用ワイヤーハーネスの製造システムは、大きく2つのカテゴリーに分類できます。
1. 欧米諸国（中国を含む）別に分類：
TS16949システムは、製造工程の制御に使用されます。
2. 主に日本から：
例えば、トヨタやホンダは、製造工程を管理するための独自のシステムを持っている。
自動車の機能向上と電子制御技術の普及に伴い、電気部品や配線が増加し、ハーネスはより太く重くなっています。そのため、先進的な車両ではCANバス構成が導入され、マルチチャンネル伝送システムが採用されています。従来のワイヤーハーネスと比較して、マルチチャンネル伝送装置は配線とコネクタの数を大幅に削減し、配線作業を容易にします。
一般的に使用される
自動車ハーネスの一般的な電線の仕様には、公称断面積が 0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、4.0、6.0 mm2 の電線が含まれます (日本車で一般的に使用される公称断面積は 0.5、0.85、1.25、2.0、2.5、4.0、6.0 mm2 です)。これらはすべて許容負荷電流値があり、異なる電力の電気機器用の電線が装備されています。車両ハーネス全体を例にとると、0.5 仕様の電線は計器灯、方向指示灯、ドア灯、天井灯などに適用され、0.75 仕様の電線はナンバープレート灯、前後小灯、ブレーキ灯などに適用され、1.0 仕様の電線は方向指示灯、フォグランプなどに適用され、1.5 仕様の電線はヘッドライト、ホーンなどに適用されます。発電機の電機子線や接地線などの主電源線には、2.5～4 mm²の電線が必要です。これは、一般的な自動車の場合、重要なのは負荷の最大電流値であることを意味します。例えば、バッテリーの接地線やプラス電源線は、単独で使用される特別な自動車用電線です。これらの電線の直径は比較的大きく、少なくとも10平方ミリメートル以上あります。これらの「ビッグマック」電線は、メインハーネスには組み込まれません。
配列
ハーネスを配線する前に、事前にハーネス図を作成してください。ハーネス図は回路図とは異なります。回路図は、さまざまな電気部品間の関係を示す図です。電気部品同士の接続方法は反映されておらず、さまざまな電気部品のサイズや形状、部品間の距離にも影響されません。ハーネス図は、各電気部品のサイズや形状、部品間の距離を考慮し、電気部品同士の接続方法も反映する必要があります。
ワイヤーハーネス工場の技術者がワイヤーハーネス図に従ってワイヤーハーネス配線ボードを作成した後、作業員は配線ボードの規定に従ってワイヤーを切断して配置します。車両全体のメインハーネスは、一般的にエンジン（点火、EFI、発電、始動）、計器、照明、エアコン、補助機器などの部品に分けられ、メインハーネスと分岐ハーネスが含まれます。車両全体のメインハーネスは、木の幹と枝のように、複数の分岐ハーネスを備えています。車両全体のメインハーネスは、多くの場合、計器盤をコア部分として前後に伸びています。長さの関係や組み立ての便宜上、一部の車両のハーネスは、フロントハーネス（計器、エンジン、フロントライトアセンブリ、エアコン、バッテリーを含む）、リアハーネス（テールランプアセンブリ、ナンバープレートランプ、トランクランプ）、ルーフハーネス（ドア、天井ランプ、オーディオホーン）などに分けられます。ハーネスの両端には、ワイヤーの接続対象を示すために、数字と文字がマークされます。作業者は、マークが対応するワイヤーや電気機器に正しく接続されていることを確認できます。これは、ハーネスの修理や交換時に特に役立ちます。同時に、電線の色は単色電線と二色電線に分けられます。色の用途も規定されており、これは一般的に自動車工場が設定した標準です。中国の業界標準では、主要な色のみが規定されています。例えば、単色の黒は接地線専用、赤色は電源線専用で、混同しないようにと規定されています。
ハーネスは、織り糸またはプラスチック粘着テープで巻かれています。安全性、加工性、およびメンテナンスの利便性を考慮して、織り糸による巻き付けは廃止され、現在は粘着プラスチックテープで巻かれています。ハーネス同士、およびハーネスと電気部品間の接続には、コネクタまたはラグが採用されています。コネクタはプラスチック製で、プラグとソケットに分かれています。ワイヤーハーネスはコネクタでワイヤーハーネスに接続され、ワイヤーハーネスと電気部品間の接続はコネクタまたはラグで行われます。
材料科学
自動車用ハーネスの材料に対する要求も非常に厳しい。
電気的性能、材料の放出、耐熱性などを含め、要求される事項は一般的なハーネスよりも高く、特に安全性に関する要求はより厳しくなります。例えば、方向制御システムやブレーキなどの重要なコンポーネントのハーネスは、より厳しい要求が課せられます。
自動車用ハーネスの機能紹介
現代の自動車には多くのハーネスが使用されており、電子制御システムはハーネスと密接に関係しています。ある人が鮮やかな例えをしました。マイクロコンピュータ、センサー、アクチュエータの機能を人体に例えるなら、マイクロコンピュータは人間の脳、センサーは感覚器官、アクチュエータは運動器官に相当し、ハーネスは神経と血管に相当すると言えるでしょう。
自動車ハーネスは自動車回路の主要なネットワークです。自動車の電気部品と電子部品を接続し、それらを機能させます。ハーネスがなければ、自動車回路は存在しません。現在、高級車であろうと経済的な一般車であろうと、配線ハーネスは基本的に同じ形式で、電線、コネクタ、および巻線テープで構成されています。電気信号の伝送を保証するだけでなく、接続回路の信頼性を確保し、電子部品と電気部品に規定の電流値を供給し、周囲の回路への電磁干渉を防ぎ、電気機器の短絡を排除する必要があります。[1]
機能面では、自動車用ハーネスは、駆動アクチュエータ（アクチュエータ）に電力を供給する電源線と、センサの入力コマンドを伝送する信号線の2種類に分けられます。電源線は大電流を流す太い電線であり、信号線は電力を流さない細い電線（光ファイバー通信）です。例えば、信号回路で使用される電線の断面積は0.3mm²と0.5mm²です。
モーターやアクチュエータ用の電線の断面積は0.85mm²と1.25mm²ですが、電力回路用の電線の断面積は2mm²、3mm²、5mm²です。特殊回路（スターター、オルタネーター、エンジン接地線など）は、8mm²、10mm²、15mm²、20mm²と仕様が異なります。導体の断面積が大きいほど、電流容量も大きくなります。電線の選択は、電気的性能だけでなく、車載時の物理的性能にも制約されるため、選択範囲は非常に広くなります。例えば、タクシーの頻繁に開閉するドアや車体を横切る電線は、曲げ性能の良い電線で構成する必要があります。高温部で使用される導体は、一般的に絶縁性と耐熱性に優れた塩化ビニルとポリエチレンで被覆された導体を採用しています。近年では、微弱信号回路における電磁シールド線の使用も増加しています。
自動車の機能向上と電子制御技術の普及に伴い、電気部品や配線はますます増加しています。自動車の回路数と消費電力は大幅に増加し、ハーネスはより太く重くなっています。これは解決すべき大きな課題です。限られた自動車空間に大量のワイヤーハーネスをどのように製造し、より効果的かつ合理的に配置するか、そして自動車用ワイヤーハーネスがより大きな役割を果たすようにするにはどうすればよいか、といった課題が自動車製造業界に突きつけられています。
自動車用ハーネスの製造技術
人々の快適性、経済性、安全性に対する要求が絶えず向上するにつれ、自動車に搭載される電子製品の種類も増加し、自動車用ハーネスはますます複雑化し、それに伴ってハーネスの故障率も上昇しています。そのため、ワイヤーハーネスの信頼性と耐久性を向上させる必要が生じています。自動車用ワイヤーハーネスの製造工程や生産方法に関心を持つ人は多くいます。ここでは、自動車用ワイヤーハーネスの製造工程と生産方法に関する知識を簡単に説明します。ほんの数分で読める内容です。
自動車用ハーネスの二次元製品図面が完成したら、自動車用ハーネスの製造工程を策定する必要がある。工程は製造に役立ち、両者は切り離せない関係にある。そのため、筆者は自動車用ハーネスの製造と工程をまとめて論じる。
ワイヤーハーネス製造における最初の工程は、開先加工です。開先加工の精度は、製造工程全体の進捗に直接影響します。開先寸法が不足するなど、誤差が生じると、すべての工程で再作業が必要となり、時間と労力がかかり、生産効率にも悪影響を及ぼします。したがって、開先加工を行う際には、図面の要件に従って、開先寸法と導体の被覆剥離寸法を適切に決定する必要があります。
開通後の2番目の工程は圧着工程です。圧着パラメータは図面で要求される端子タイプに応じて決定され、圧着作業手順書が作成されます。特別な要件がある場合は、工程文書に明記し、作業員を訓練する必要があります。例えば、一部の電線は圧着前にシースを通す必要があります。そのため、まず電線を仮組みし、仮組みステーションから戻してから圧着する必要があります。また、穿孔圧着には専用の圧着工具を使用し、良好な電気接触性能を実現します。
次に、事前組立工程に入ります。まず、事前組立工程の操作マニュアルを作成します。全体の組立効率を向上させるために、複雑なワイヤーハーネス用に事前組立ステーションを設置する必要があります。事前組立工程が合理的かどうかは、全体の組立効率に直接影響し、職人の技術レベルを反映します。事前組立部品の組立が不十分であったり、組立たれたワイヤーの経路が不合理であったりすると、全体の組立担当者の作業負荷が増加し、組立ラインの速度が低下するため、技術者は頻繁に現場に留まり、継続的に確認する必要があります。
最終段階は最終組立工程です。製品開発部門が設計した組立台を組み立て、工具設備と材料箱の仕様と寸法を設計し、組立効率を向上させるために、すべての組立用鞘と付属品の番号を材料箱に貼り付けます。各ステーションの組立内容と要件を準備し、組立ステーション全体のバランスを取り、作業負荷が大きすぎて組立ライン全体の速度が低下する事態を防ぎます。作業位置のバランスを取るためには、工程担当者が各作業を熟知し、現場での作業時間を計算し、組立工程を随時調整する必要があります。
さらに、ハーネス製造工程には、材料消費量割り当てスケジュールの作成、工数計算、作業員研修なども含まれますが、技術的な内容がそれほど重要ではないため、詳細な説明は省略します。要するに、車載電子技術における車載ハーネスの内容と品質は、車両性能を評価する重要な指標になりつつあります。自動車メーカーはワイヤーハーネスの選定に特に注意を払う必要があり、車載ワイヤーハーネスの製造工程と生産方法を理解することも不可欠です。
