有百余年歷史的汽車行業正沿著電氣化、智能化、網聯化的趨勢發生深刻變革——對于這一論斷,想必大家今天不僅是耳熟能詳,而且已經是深有體會了。
隨著汽車“三化”的演進,整個汽車系統的復雜性也在不斷增加,達到了前所未有的高度。而想要應對這一挑戰,在原有產品體系上“打補丁”顯然已經行不通了;只有從汽車底層架構上進行重塑,才是根本的解決之道。
重塑汽車基礎架構
為了重塑汽車基礎性的架構,應對汽車復雜性設計挑戰,工程師們進行了諸多嘗試,以下三大趨勢已經成為越來越多開發者的共識:
01電子電氣架構創新
電子電氣架構是汽車的“骨架”,其決定了汽車終極的產品形態,以及未來在功能擴展上的可能性。傳統的基于功能的域控制架構,在擴展新功能時,需要增加大量子組件和更繁復的布線,進而導致系統復雜性和整車重量的增加,這顯然無法滿足汽車未來發展的要求。因此,向全新的區域控制架構升級,已經成為當今汽車電子電氣架構演進的趨勢之選。
不同于傳統的域架構,區域控制架構由三個數據與服務層級構成:
中央計算系統:將分散在各個ECU上的軟件統一交由強大的中央計算機處理,為下游的電子控制和配電提供更高的靈活性。
端節點:位于電子電氣架構邊緣的ECU、傳感器和執行器等設備,是實現各種車載功能的直接載體。
區域控制器:作為中央計算系統和端節點之間傳遞信息和數據的橋梁,按照物理位置布局在車輛四個角區域,大大簡化了車載網絡的布線。
不難看出,區域控制架構采用集中控制和計算的方式,將邊緣功能節點按照在車輛中的區域位置進行分區管理,能夠更大限度地簡化車輛內部布線的復雜性,減少線纜的長度和重量,提升功能擴展的靈活性,是邁向“軟件定義汽車”這一終極愿景的必由之路。
02汽車配電系統升級
隨著汽車功能性的擴展和電氣化的轉型,整車所需的功率容量也在不斷攀升,這使得汽車配電系統的升級成了剛需。傳統的車載12V系統在支持更高功率容量、為更多電子電氣設備供電方面,難免捉襟見肘,因此向48V系統的升級成為很多新車型開發時的重要考量。
除了能夠承載更高的功率,支撐更豐富的功能擴展,避免系統過載,48V系統由于提升了電壓,因此在傳輸相同功率時所需的電流更小,這一方面有利于使用更細的線纜,為整車“減重”,另一方面也有助于降低大功率電路中的電流消耗,減少能量損失和熱量產生,這對于優化系統整體的熱管理、提高車輛中關鍵部件的使用壽命和可靠性也大有裨益。
總之,48V配電技術的應用,可以為汽車創建更強大的電氣架構,帶來更出色的可擴展性和可靠性,是應對汽車復雜性挑戰的重要一環。
03高可靠性設計
汽車應用的特殊性在于,任何一個能夠“上車”的功能組件,都必須要經受得住極端溫度、振動、潮濕和污染物等惡劣環境的考驗。而功能性的擴展和復雜性的增加,無疑會加劇汽車系統在可靠性上“破防”的風險。因此,如何從元器件選型和系統設計等各個層面去提升可靠性,滿足車規要求,也是應對汽車復雜性挑戰必須認真思考的課題。
汽車連接器設計的考量
由以上的分析不難看出,為了應對不斷加劇的系統復雜性挑戰,未來汽車的架構重塑是根本性、全方位的,由此也勢必帶來整個汽車技術生態的改變,置身其中的每個元器件和組件都需要隨之進行適應性的“進化”。在汽車中無處不在的連接器,自然也不例外。
按照汽車基礎架構的發展趨勢,新一代汽車連接器的設計,需要圍繞以下幾個關鍵要素做文章:
支持高電流和高電壓
汽車電氣化的發展和配電系統的升級(如48V系統的應用),要求互連組件在更高的電壓和電流水平下運行,這無疑增加了電弧、過熱和連接故障的風險。因此要求連接器必須采用更堅固的材料和適當的絕緣結構,確保連接的安全和可靠。
更強的可靠性和穩健性
新一代的汽車架構中,會容納更多的功能組件,確保它們之間長期穩定的互連,要求連接器通過觸點設計、鎖定機構和應力消除裝置等優化措施,保證電氣連接的穩固性,同時通過采用特殊的材料和保護功能(如密封件和涂層),增強惡劣環境的耐受性。
小型化的高密度互連
在有限空間內復雜性的增加,無疑會限制汽車內電子電氣組件的外形尺寸,因此利用更緊湊、輕便的連接器,提高空間利用效率,實現更高密度的互連,是一個至關重要的設計需求。
可擴展的設計靈活性
連接器在設計時,一方面要考慮到與以前產品和標準的兼容性,盡可能降低技術升級過程中的成本;另一方面也要通過模塊化的設計或多樣化的產品配置,支持未來功能擴展和架構發展的需求,為設計者提供更大的靈活性。
想要滿足上述的設計要求,為新一代汽車打造連接器,不僅需要前瞻性思維,緊跟行業標準和應用的發展;也需要深厚的專業經驗,從技術細節著手對產品進行精雕細琢。
新一代汽車連接器
Molex面向新一代汽車架構和應用而打造的一系列連接器產品,正是上述前瞻性和專業性深度融合的結晶。今天我們就帶大家來深入探索其中三款代表性的產品。
支持區域控制架構的MX-DaSH連接器
如上文所述,區域控制架構是應對汽車復雜性設計挑戰的必由之路。Molex的MX-DaSH線對線連接器系統就是為支持全新區域控制架構而開發的優秀解決方案。
在區域架構的設計中,工程師需要同時管理多個接口和功能的連接,以便在有限的空間內實現高效的互連。MX-DaSH線對線連接器恰好可以滿足這一要求,其采用模塊化的結構,將高速數據、傳統的電源及信號電路整合到一個連接系統中——提供多達31個電路,設有高速FAKRA Mini(HFM)數據終端——使得以往需要多個連接器才能完成的互連功能,只需一個連接單元即可實現,整個互連方案更為簡潔而緊湊,也大大降低了整個電氣系統設計和供應鏈管理的成本。
同時作為一款汽車連接器,MX-DaSH系列產品在可靠性方面也進行了專門的優化設計。其采用獨立二次鎖(ISL)、引腳保護板(PPP)和刀片保護,確保在惡劣環境中的可靠運行和安全連接;還提供T2/V1/S3級密封和墊密封,無需單獨的電纜密封,即可在更小封裝尺寸中實現可靠地保護;六個獨特的鍵槽設計,可以確保配接方向正確,防止裝配錯誤。
總之,MX-DaSH線對線連接器通過“多合一”的模塊化設計,可以在一個緊湊的連接單元中滿足多種連接需求,為區域控制架構提供了一種高密度、高可靠、低成本的互連解決方案。
面向48V電氣系統的MX150中壓連接器
隨著汽車行業對48V配電系統的需求日趨旺盛,如何從傳統的12V系統向48V系統快速而平滑地升級,是一個重要的課題。為此,Molex也給出了一個理想的解決方案——MX150中壓連接器。
MX150連接器系統是Molex為了替代傳統的USCAR連接器而打造的小尺寸、低成本、高可靠解決方案,其專為惡劣環境而設計,在極端溫度、振動和潮濕條件下具有出色的耐用性,且外形緊湊,非常適合空間受限的汽車應用。MX150連接器這些優勢特性經過多年的發展,已被市場驗證并廣泛應用。
在向48V配電系統升級的過程中,開發者希望尋找一種可靠、堅固且成熟的連接器解決方案。正是看到了這一需求,Molex在MX150連接器基礎上推出了MX150中壓連接器,其使用經過驗證的MX150設計,而額定電壓升級至60V,并支持高達22.0A的電流容量,使得開發者無需更改連接器類型,即可快速升級到48V架構,盡可能減少相關的工程成本。
MX150中壓連接器提供連接器位置保證(CPA)選項、預組裝的端子位置保證(TPA)外殼、墊圈蓋,提供單排和雙排版本,符合IEC 60664-1規范,通過了USCAR-2、USCAR-21和GMW3191認證,適用于車載照明、電動車窗或雨刮器電機等應用。
高可靠性的DuraClik線對板連接器
如何在有限的空間中實現高可靠性的互連,也是應對汽車復雜性設計挑戰過程中,一個重要的技術考量。Molex的DuraClik 2.00mm間距線對板連接器具有緊湊的外形,并實現了在高溫、高振動應用中出色的配接穩固性,可以說是高可靠性汽車連接器中的翹楚。
仔細觀察DuraClik線對板連接器,在可靠性設計方面,它算得上是一個集大成者:
內部自鎖定設計:確保牢固插接,可節省更多空間,同時防止由于電纜纏繞導致閉鎖破損
插接時發出“咔嗒”聲:可通過聲音確保牢固插接
帶有根據SAE汽車振動標準設計和測試的寬焊墊:實現牢固的PCB固定,可承受100N的向上拉力,以滿足汽車振動的要求
獨立二次鎖(ISL)端子固定器:提供可高達50N的端子固定力,確保固定端子位置,可滿足嚴格的汽車要求
端子位置保證(TPA)端子固定器:提供可高達20N的端子固定力,確保固定端子位置
閉合式觸點設計:防止觸點受到灰塵和碎屑影響;避免線束裝配過程中發生纏結
工作溫度至高可達+125°C:滿足高級汽車客艙的要求
鍍金端子選件:耐用性更高,可以支持更多次插拔
慣性鎖(TPA產品):在插配過程的前段需要更大的插入力,幫助確保連接牢固
一句話總結,在一系列可靠性設計優化的加持下,DuraClik 2.00mm間距線對板連接器,可在高溫、高振動、空間有限的汽車應用中提供出眾的電氣接觸可靠性、高PCB保持力,提高連接的安全性和穩定性。
本文小結
伴隨著汽車產品形態的“進化”,汽車系統的復雜性也在快速增加。為了應對這一挑戰,汽車底層的架構和相關的技術生態都在進行重塑。作為關鍵組件的汽車連接器,也在隨之進行技術迭代,以發展出更強的“技能”,在應對汽車復雜性設計挑戰時成為可堪重任的“戰將”。
為此,Molex精心打造了一支實力強勁、陣容完備的連接器產品線。下方,我們為您羅列了其中的明星產品,歡迎您點擊了解詳情!
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原文標題:應對汽車復雜性設計挑戰:什么樣的連接器可以“出戰”?
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