車輛包含的連接功能越來越豐富,并且新汽車技術(shù)日新月異,車內(nèi)的空間很快就不夠用了。堅(jiān)固耐用的微型連接器可滿足嚴(yán)苛車輛應(yīng)用對(duì)性能和空間的龐大需求。
作者:Molex莫仕業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理 Kirk Ulery
不論是汽油以外的新能源,到完全自動(dòng)駕駛車輛,汽車行業(yè)正在經(jīng)歷新技術(shù)和新功能激增的時(shí)代。現(xiàn)在,電子裝置通常占車輛價(jià)值的一半以上。每增加一項(xiàng)新功能都需要一個(gè)稱為電子控制單元 (ECU) 的新模塊,最新的汽車使用 100 到 150 個(gè)這樣的 ECU,每個(gè) ECU 都有自己的專用連接和線路。這些模塊以及不斷增加的傳感器、電機(jī)和其他組件,帶來了巨大的連接解決方案需求。
車輛制造商正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn):車輛內(nèi)的空間越來越小,無法容納這些不斷擴(kuò)展的系統(tǒng)。連接數(shù)百個(gè)組件需要很多的布線,這意味著電纜線束現(xiàn)已成為車輛制造中最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)之一,而下一代汽車將提供更多的功能。隨著車輛不斷發(fā)展演進(jìn),其功能將更加強(qiáng)大,因此對(duì)能承受惡劣條件的緊湊型高性能連接器的需求也隨之增加。
解決日益復(fù)雜的問題
汽車行業(yè)正在引入的全新技術(shù),將會(huì)定義下一代汽車。制造商熱衷于利用最新的5G無線通信技術(shù)來提高安全性和用戶體驗(yàn)。車輛將成為動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的一部分,可與其它道路使用者甚至交通控制基礎(chǔ)設(shè)施共享信息,使得出行更安全、更高效。這種 “車對(duì)萬物”(V2X)通信要求車輛配備更多的傳感器、控制裝置和計(jì)算能力。
對(duì)于廣受關(guān)注和期待的自主駕駛或 “自駕 ”車輛的發(fā)展來說,這將更為重要。先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)已經(jīng)為駕駛者提供了復(fù)雜的道路安全解決方案。車輛能否與其它道路使用者進(jìn)行互動(dòng),將取決于系統(tǒng)能否以盡可能低的延遲收集、分析周圍環(huán)境信息并采取行動(dòng)。
然而,車輛環(huán)境對(duì)安全關(guān)鍵型系統(tǒng)帶來了挑戰(zhàn)。即使是振動(dòng)造成的瞬間連接中斷,也會(huì)導(dǎo)致大量重要信息的丟失。設(shè)計(jì)人員需要一系列微型連接器解決方案,這些解決方案既能承受振動(dòng),又能提供比當(dāng)今汽車系統(tǒng)高出數(shù)倍的數(shù)據(jù)傳輸速率。
支持新型汽車架構(gòu)
每輛汽車大約有一英里長(zhǎng)的電線和數(shù)百個(gè)連接器,銅纜數(shù)量直接影響到車輛的性能,尤其是各界鼓勵(lì)人們采用更小巧、更高效的交通工具時(shí)。大量銅纜的重量會(huì)消耗車輛的續(xù)航能力和性能。為解決這一問題,人們提出了分區(qū)結(jié)構(gòu)(zonal architecture)的概念。
分區(qū)架構(gòu)是一種構(gòu)建車輛電子的方法。與域架構(gòu)不同,分區(qū)架構(gòu)提供了更有效的解決方案;域架構(gòu)是按照功能將系統(tǒng)分組,分區(qū)架構(gòu)則是將車輛內(nèi)的功能按照位置分為若干區(qū)域。每個(gè)區(qū)域負(fù)責(zé)管理安裝在車輛特定部分的設(shè)備,并與附近的分區(qū)控制器或網(wǎng)關(guān)相連接。由于分區(qū)網(wǎng)關(guān)與其控制的設(shè)備距離較近,因此連接這些設(shè)備所需的電纜長(zhǎng)度相對(duì)較短,這就更加需要可靠的微型連接器來連接這些較短的電纜。
每個(gè)分區(qū)網(wǎng)關(guān)都與車輛中心的中央計(jì)算集群相連。分區(qū)網(wǎng)關(guān)和中央計(jì)算機(jī)之間的通信類似于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。因此,可以通過小型高速網(wǎng)絡(luò)電纜進(jìn)行各個(gè)分區(qū)之間的通信,從而大大減少了車內(nèi)線束的數(shù)量和尺寸。
分區(qū)結(jié)構(gòu)還為管理電力分配和高速通信創(chuàng)造了全新的方式。傳統(tǒng)的車載電源電壓為 12V,但采用高達(dá) 48V 的電壓后,在向設(shè)備提供相同能量的情況下,電流會(huì)相應(yīng)減少,從而允許設(shè)計(jì)人員使用更小規(guī)格的電線和更小的連接器。舉例說明,在提供與12V系統(tǒng)同等電能的情況下,48V 系統(tǒng)可以使用 10 AWG 電線而不是 4 AWG 電線。僅布線一項(xiàng)就可減輕高達(dá) 85% 的重量。在整個(gè)汽車線束中,減輕重量對(duì)于提高效率具有很大的效用。
微型連接器整合所有組件
分區(qū)架構(gòu)為車輛制造帶來了變化,從而影響到連接器的設(shè)計(jì)。設(shè)備與分區(qū)網(wǎng)關(guān)之間的連接需要新一代混合或組合式連接器,這種連接器可同時(shí)承載電源和高速信號(hào),例如 Molex莫仕的stAK50h連接器系統(tǒng)具有混合觸點(diǎn)功能,允許設(shè)計(jì)人員在每個(gè)連接器中結(jié)合信號(hào)、數(shù)據(jù)和電源功能,減少所需空間。這款連接器系統(tǒng)的堆疊外殼簡(jiǎn)化了線束設(shè)計(jì)和安裝,符合USCAR-2和全球汽車OEM標(biāo)準(zhǔn),從而簡(jiǎn)化了應(yīng)用。
并非所有的連接器都會(huì)暴露在外部條件下,因此還需要 “盒內(nèi)(inside the box)”的全新解決方案。用于中央計(jì)算集群的連接器需要提供高密度和低側(cè)高,同時(shí)還能提供大量電路,F(xiàn)有的線對(duì)板解決方案可提供所需的連接性,但性能不夠穩(wěn)定,無法承受車輛應(yīng)用中的持續(xù)沖擊和振動(dòng)。
Molex莫仕的DuraClik線對(duì)板連接器在需要較強(qiáng)抗振能力的應(yīng)用中提供穩(wěn)定的配接和較高的 PCB 保持力。DuraClik系列經(jīng)過廣泛測(cè)試,符合歐洲、中國(guó)和美國(guó)車輛市場(chǎng)的LV214和ES91500-03規(guī)范要求。
微型連接器是實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展的關(guān)鍵。Molex莫仕的ConnTAK50 系統(tǒng)采用小型封裝,提供單排和雙排連接器系統(tǒng),更易于設(shè)計(jì)新的功能。ConnTAK50 端子采用兩件式橫梁設(shè)計(jì),具有更強(qiáng)的抗振性,同時(shí)提供卓越的電氣性能。ConnTAK50系統(tǒng)用于多達(dá)22個(gè)電路,每個(gè)觸點(diǎn)具有高達(dá) 6 安培的額定電流,其緊湊的封裝能夠節(jié)省空間,即使與Molex莫仕Mini50 連接器相比也不遜色。
Molex莫仕:提供面向未來的解決方案
分區(qū)結(jié)構(gòu)是幾十年來車輛設(shè)計(jì)領(lǐng)域最大的變革。采用分區(qū)結(jié)構(gòu)的車輛將減少布線需求,從而減輕重量,降低成本,同時(shí)提高性能。然而,下一代車輛功能的不斷增加,將對(duì)空間提出更高的要求。設(shè)計(jì)人員將需要在惡劣的汽車環(huán)境中連接電源和高速數(shù)據(jù)的方法,同時(shí)還要提供消費(fèi)者所期望的高可靠性。
Molex莫仕的創(chuàng)新微型連接解決方案可為汽車環(huán)境的惡劣條件提供堅(jiān)固可靠的性能。它們體積小、重量輕,為提高汽車行業(yè)的效率做出了積極的貢獻(xiàn)。 |