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满足汽车电子连接器的要求

2021年8月25日互连

设计一辆新车是一项复杂而艰巨的任务。汽车制造商福特(Ford)的一位高管曾经说过:“汽车的设计要比飞机或航天飞机复杂得多……”这听起来可能是一个大胆的说法。与造价数百万美元的飞机或造价数十亿美元的航天器相比,一辆汽车在复杂性方面似乎没有竞争力。然而,仔细研究这个问题可能会揭示这些词背后的真相,以及它们如何影响汽车世界的连接器设计。

开发一种新汽车的成本是惊人的。一个快速的网络搜索将会提供一些估值,从大约10亿美元开始,并在此基础上不断上升。由于制造商需要如此巨大的投资,难怪新车的设计是为了向尽可能广泛的全球市场销售。

正是这一挑战定义了汽车市场,因为一辆新车需要在任何环境下都能发挥作用。虽然汽车环境可能不是人工机械所能体验到的最极端的环境,但它肯定是最多样化的。

从冰冻的北极荒原到炎热的沙漠,车辆可以经受各种温度的考验。在某些气候条件下,昼夜温差可能超过40°C,因此在这种环境下,任何车辆都必须能够承受连续多年每天的恒温循环。

使计算更加复杂的是,汽车本身也会产生热量。内燃机依靠燃烧燃料,即使在零下的环境下,发动机的部分部件和排气系统也会经历高温。设计师必须仔细考虑这些极端情况,因为它们将对主要部件选择的材料类型产生重大影响。

机械可靠性是一个重要的考虑因素。汽车包含许多运动部件,这些部件与不平整的表面造成的冲击和振动相结合。同时,部件需要能够抵抗水和道路上发现的其他污染物造成的损坏。

几十年来,连接器制造商已经开发出具有汽车领域所需性能的产品。像TE Connectivity的Deutsch DT系列、Molex的MX150或JAE的MX80等连接器都被设计用于应对车辆必须面对的各种条件,从极端温度到振动和冲击。

可靠性和复杂性

汽车运行的环境对其可靠性有很大的影响。然而,客户要求的性能水平在航空航天领域是闻所未闻的。飞机的可靠性有时是由每小时飞行所需的维护小时数来衡量的,即使维护正确,每个飞行员仍然会在每次飞行前进行目视检查。

这在汽车行业是不会发生的。汽车通常只在预定的时间间隔后进行保养,尽管用户手册中有建议,很少有司机在每天使用汽车之前进行任何形式的检查。司机们只是简单地跳进车里,期望他们的车在第一次尝试时就能启动,而很少考虑提供这种可靠性的工程技术。

汽车工业与航空业有相似之处的一个领域就是复杂性。几十年前,汽车还是纯粹的机械,在移动部件方面很复杂,但在电子器件方面很简单。现在情况已不再如此。客户的期望是制造商继续创新,并为他们发布的每一个模型提供新的功能。从多功能数字控制、平视显示器到全球导航系统和线控飞控,现代家庭汽车的电子设备与第四代战斗机有很多相似之处。因此,一辆汽车内的电子产品现在占其总价值的三分之一到一半。

这种变化仍在进行中。V2X (vehicle-to-X)技术的最新进展将使车辆成为网络的一部分,与周围环境不断进行通信。因此,汽车正成为它们自己的数据中心。这迫使制造商采用不太适合汽车环境的技术。

多年来,连接器已经根据SAE/USCAR-2规范进行了汽车应用测试和认证。连接器通常成对安装,母连接器端接到公连接器或头。当这些连接器使用在汽车中发现的条件进行测试时,振动可以导致非常短暂的开路。目前的SAE/USCAR-2规范旨在确保这些间断不超过1微秒。

然而,汽车正在成为通信中心,以每秒千兆字节的速度发送、接收和处理数据。一个微秒级的电路中断会导致数千位数据的丢失。随着自动驾驶或无人驾驶汽车的继续发展,这将成为一个非常现实的问题。乘客、行人和其他道路使用者的安全将取决于旨在检测和预防事故的系统的完美性能。

连接器在这些新型高速系统的信号通路中发挥着至关重要的作用,因此正确选择连接器对新一代高度数字化车辆至关重要。然而,挑战性的汽车环境将意味着仅仅选择当前的高速连接器品种是不够的,因为它将不能提供现代汽车工业要求的可靠性。

制造商正试图通过多种方式来解决这个问题。Amphenol推出的HSBridge+系列为汽车环境提供高可靠性、5 Gbps的连接。它从一开始就被设计为基于车辆的应用程序的解决方案。

其他制造商正在走一条不同的道路来提高汽车的可靠性。为了利用高速连接的最新发展,这些制造商正在根据与基于汽车的应用相关的标准测试现有的高速连接器。测试包括强烈的振动、湿度和温度循环,以使客户对最新的车载系统的适用性有信心。

采用这种方法的制造商之一是Samtec,该公司开发了自己的内部项目,称为严重环境测试(SET)。任何通过这些测试的产品都由Samtec认证,使客户对其在恶劣条件下的工作能力有信心。SEARAY连接器提供高达56gbps PAM4的高速性能,使其成为下一代汽车应用的理想选择。

汽车环境对设计师来说仍然是最具挑战性的环境之一。组件需要承受恶劣的条件,同时提供几乎无与伦比的可靠性水平。与此同时,客户期望功能水平不断提高。为这些应用程序选择连接器需要深入了解条件将如何影响它们的性能。确保你的设计已经准备好迎接它将面临的挑战。


这些产品有一个有趣的好处,但并不总是受到赞赏。多年来,我们致力于为基于汽车的应用开发连接器,为汽车行业以外的设计创造了优秀的连接解决方案。

汽车连接器往往是轻量化、防水和坚固,并提供显著的优势。为汽车制造商大量制造,它们具有成本效益,易于获得,并为全球电缆组装制造商所熟悉。这些特点使它们对工业设计师来说非常有趣。人力资源> < /


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