Conectores robustos, confiables y miniaturizados de Molex: Dando vida a vehículos de próxima generación

Más que nunca, los vehículos tienen un número creciente de características conectadas. Esto es emocionante para los conductores debido a las opciones adicionales de seguridad y entretenimiento; pero para los diseñadores, agregar componentes adicionales puede ser un desafío, ya que todas estas características demandan más espacio. Una manera comprobada de resolver este problema es eligiendo conectores compactos y que ahorran espacio para los diseños de circuitos. El artículo de Molex a continuación explora cómo los conectores miniaturizados y resistentes están habilitando la próxima generación de transporte automotriz.

A medida que la industria automotriz experimenta un aumento en nuevas tecnologías y características, desde fuentes de energía alternativas hasta vehículos completamente autónomos, los electrónicos ahora comúnmente representan más de la mitad del valor de un vehículo. Cada nueva característica añadida requiere un nuevo módulo conocido como unidad de control electrónico (ECU). Los vehículos más recientes emplean entre 100 y 150 de estos ECUs, cada uno con sus propias conexiones y cableado dedicados. Estos, junto con un número cada vez mayor de sensores, motores y otros componentes, han creado una enorme demanda de soluciones de conectividad.   Los fabricantes de vehículos enfrentan un desafío crítico: el espacio dentro del vehículo para acomodar estos sistemas en expansión está disminuyendo. El cableado necesario para conectar muchos cientos de componentes significa que los arneses de cables ahora están entre las estructuras más complejas dentro de la fabricación de vehículos, y la próxima generación de vehículos ofrecerá aún más funcionalidad. A medida que los vehículos evolucionan para ofrecer capacidades aún mayores, la demanda se intensifica por conectores compactos y de alto rendimiento que soporten condiciones adversas.

Resolviendo la creciente complejidad

La próxima generación de vehículos estará definida por las nuevas tecnologías que se están introduciendo en la industria automotriz. Los fabricantes están ansiosos por aprovechar la última comunicación inalámbrica 5G para mejorar la seguridad y la experiencia del usuario. Los vehículos serán parte de una red dinámica en la cual se comparte información con otros usuarios de la carretera e incluso infraestructuras de control de tráfico para hacer el viaje más seguro y eficiente. Esta comunicación vehículo-con-todo (V2X) requerirá que los vehículos estén equipados con más sensores, controles y potencia de cómputo de lo habitual.   Esto será aún más crítico en el muy publicitado y esperado movimiento hacia los vehículos autónomos o autoconducidos. Los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) ya brindan a los automovilistas soluciones sofisticadas para la seguridad en carretera. La interacción con otros usuarios de la carretera dependerá de sistemas que puedan recopilar, analizar y actuar sobre la información de su entorno con la menor latencia posible.   Sin embargo, el entorno automotriz es un desafío para los sistemas críticos de seguridad. Incluso una interrupción momentánea en la conexión causada por la vibración puede llevar a una pérdida significativa de información crítica. Los diseñadores requerirán una gama de soluciones de conectores miniaturizados que sean tolerantes a las vibraciones mientras ofrecen velocidades de datos muchas veces más altas que las vistas en el mundo automotriz hoy en día.

Habilitación de nuevas arquitecturas de vehículos

Con aproximadamente una milla de cables y cientos de conectores en cada vehículo, el volumen de cableado de cobre impacta directamente en el rendimiento del vehículo, especialmente cuando las tendencias fomentan modos de transporte más pequeños y eficientes. El peso de una cantidad tan grande de cableado de cobre afecta al rango y al rendimiento de los vehículos. Los intentos de solucionar este problema han llevado al concepto de arquitectura zonal.   La arquitectura zonal es un enfoque para estructurar la electrónica de los vehículos. En contraste con la arquitectura de dominio, en la que los sistemas se agrupan por función, la arquitectura zonal ofrece una solución más eficiente. Las funciones dentro de un vehículo se agrupan por ubicación en varias zonas. Cada zona es responsable de los dispositivos instalados en una sección particular del vehículo y está conectada a un controlador o puerta de enlace zonal en las cercanías. Debido a que una puerta de enlace zonal está cerca de los dispositivos que controla, las longitudes de cable requeridas para conectarlos son relativamente cortas, lo que resulta en una mayor necesidad de conectores miniaturizados confiables para estos cables cortos.   Cada puerta de enlace zonal está conectada al clúster informático central en el corazón del vehículo. La comunicación entre las puertas de enlace zonales y el ordenador central se asemeja a una red informática. Como resultado, la comunicación entre zonas puede realizarse mediante cables de red pequeños y de alta velocidad que reducen significativamente la cantidad y el tamaño del arnés que debe instalarse alrededor del vehículo.   La arquitectura zonal también está creando una nueva forma de ver la distribución de energía y comunicación de alta velocidad. La energía convencional de los vehículos se suministra a 12V, pero la adopción de voltajes de hasta 48V permite una reducción correspondiente en la corriente para entregar la misma cantidad de energía a los dispositivos. Esto a su vez permite a los diseñadores emplear cables de calibre más pequeño y conectores más pequeños. Por ejemplo, un sistema de 48V puede usar cable de calibre 10 en lugar de calibre 4 para entregar la misma energía que su equivalente de 12V. Esto puede crear ahorros de peso de hasta un 85% solo en el cableado, y en todo el arnés del vehículo, puede tener un impacto considerable en la eficiencia.

Conectores miniaturizados lo unen todo

La arquitectura zonal introduce cambios en la fabricación de vehículos que afectan el diseño de los conectores. La conectividad entre un dispositivo y la puerta de enlace zonal requerirá una nueva generación de conectores híbridos o mixtos que puedan transportar tanto energía como señales de alta velocidad, como el sistema de conectores stAK50h de Molex. Ofrece capacidad de contacto mixto, lo que permite al diseñador combinar la funcionalidad de señal, datos y energía en cada conector, minimizando el espacio requerido. Su carcasa apilable simplifica el diseño y la instalación del arnés y cumple con los estándares USCAR-2 y de OEM automotrices globales, ayudando a simplificar la adopción.   No todos los conectores están expuestos a condiciones exteriores: también se requieren nuevas soluciones "dentro de la caja". Los conectores para su uso en el clúster de computación central necesitarán ofrecer alta densidad y perfiles bajos, incluso mientras entregan un gran número de circuitos. Las soluciones existentes de cable a placa ofrecen la conectividad requerida, pero carecen del rendimiento robusto para soportar el constante choque y vibración de las aplicaciones automotrices.   Los conectores de cable a placa DuraClik de Molex están diseñados para ofrecer un emparejamiento estable y una alta fuerza de retención de la PCB en aplicaciones que requieren una fuerte capacidad antivibración. Los conectores DuraClik extensamente probados cumplen con las especificaciones LV214 y ES91500-03 para los mercados automotrices de Europa, China y Estados Unidos.   Los conectores miniaturizados son clave para ofrecer funcionalidad en expansión. El sistema de conectores Molex ConnTAK50 ofrece un sistema de conectores de una y dos filas en tamaños de paquete pequeños que facilitan el diseño de nuevas capacidades. El terminal ConnTAK50 utiliza un diseño de haz de dos piezas, ofreciendo mayor resistencia a la vibración mientras proporciona un rendimiento eléctrico superior. Con hasta 22 circuitos y una clasificación de corriente de hasta 6.0 amperios por contacto, el paquete compacto del sistema ConnTAK50 ofrece ahorro de espacio, incluso en comparación con el conector Molex Mini50.

Molex: Una solución para el futuro

La introducción de la arquitectura zonal representa el mayor cambio en décadas para el diseño de vehículos. Los vehículos que emplean arquitectura zonal requerirán menos cableado, ahorrando peso y costo mientras aumentan la capacidad. Sin embargo, la creciente funcionalidad de los vehículos de próxima generación impondrá mayores exigencias en el espacio. Los diseñadores necesitarán métodos para conectar la energía y altas velocidades de datos en el duro entorno automotriz, al tiempo que brindan la alta fiabilidad que los consumidores esperan.   Las soluciones innovadoras de conectividad miniaturizada de Molex ofrecen un rendimiento robusto y confiable para las duras condiciones del entorno automotriz. Estas soluciones proporcionan productos compactos y ligeros para una eficiencia y fiabilidad general en la industria automotriz.