Connecteurs robustes, fiables et miniaturisés de Molex : Donner vie aux véhicules de nouvelle génération

Plus que jamais auparavant, les véhicules disposent d'un nombre croissant de fonctionnalités connectées. Cela est enthousiasmant pour les conducteurs grâce aux options supplémentaires de sécurité et de divertissement ; mais pour les concepteurs, ajouter des composants supplémentaires peut être une tâche complexe, car toutes ces fonctionnalités nécessitent davantage d'espace. Une méthode éprouvée pour résoudre ce problème est de choisir des connecteurs compacts et économes en espace pour les conceptions de circuits. L'article de Molex ci-dessous explore comment les connecteurs miniaturisés robustes permettent la prochaine génération de transports automobiles.

Alors que l'industrie automobile connaît un essor de nouvelles technologies et fonctionnalités, allant des sources d'énergie alternatives aux véhicules entièrement autonomes, l'électronique représente désormais couramment plus de la moitié de la valeur d'un véhicule. Chaque nouvelle fonctionnalité ajoutée nécessite un nouveau module connu sous le nom d'unité de contrôle électronique (ECU). Les derniers véhicules utilisent entre 100 et 150 de ces ECU, chacun avec ses propres connexions dédiées et son câblage. Ceux-ci, ainsi qu'un nombre toujours croissant de capteurs, moteurs et autres composants, ont créé une demande énorme en solutions de connectivité.   Les fabricants de véhicules sont confrontés à un défi critique : l'espace réduit à l'intérieur du véhicule pour accueillir ces systèmes en expansion. Le câblage nécessaire pour connecter plusieurs centaines de composants signifie que les faisceaux de câbles figurent désormais parmi les structures les plus complexes de la fabrication de véhicules, et la prochaine génération de véhicules offrira encore plus de fonctionnalités. Alors que les véhicules évoluent pour offrir des capacités encore plus avancées, la demande s'intensifie pour des connecteurs compacts et haute performance capables de résister à des conditions difficiles.

Résoudre pour une complexité croissante

La prochaine génération de véhicules sera définie par les nouvelles technologies introduites dans l'industrie automobile. Les fabricants souhaitent tirer parti des dernières communications sans fil 5G pour améliorer la sécurité et l'expérience utilisateur. Les véhicules feront partie d'un réseau dynamique dans lequel des informations seront partagées avec les autres usagers de la route et même les infrastructures de contrôle de trafic pour rendre les déplacements plus sûrs et plus efficaces. Cette communication véhicule-à-tout (V2X) nécessitera que les véhicules soient équipés de plus de capteurs, de contrôles et de puissance de calcul qu'à l'habitude.   Ce point sera encore plus crucial dans le cadre du passage tant médiatisé et tant attendu vers des véhicules autonomes ou à conduite automatique. Les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) offrent déjà aux automobilistes des solutions sophistiquées pour la sécurité routière. L'interaction avec les autres usagers de la route dépendra de systèmes capables de collecter, analyser et agir sur les informations sur leur environnement avec le plus faible temps de latence possible.   Cependant, l'environnement automobile constitue un défi pour les systèmes critiques de sécurité. Même une rupture momentanée de la connexion due à des vibrations peut entraîner une perte significative d'informations essentielles. Les concepteurs auront besoin de solutions de connecteurs miniaturisées, tolérantes aux vibrations, tout en offrant des vitesses de transmission de données bien plus élevées que celles actuellement observées dans le monde automobile.

Activer de nouvelles architectures de véhicules

Avec environ un kilomètre de câblage et des centaines de connecteurs dans chaque véhicule, le volume de câbles en cuivre influence directement les performances des véhicules, notamment lorsque les tendances encouragent des modes de transport plus petits et plus efficaces. Le poids d'une si grande quantité de câblage en cuivre réduit l'autonomie et les performances des véhicules. Les tentatives pour résoudre ce problème ont conduit au concept d'architecture zonale.   L'architecture zonale est une approche de structuration des systèmes électroniques des véhicules. Contrairement à l'architecture par domaine, où les systèmes sont regroupés par fonction, l'architecture zonale offre une solution plus efficace. Les fonctions dans un véhicule sont regroupées par localisation en plusieurs zones. Chaque zone est responsable des dispositifs installés dans une section particulière du véhicule et connectés à un contrôleur ou une passerelle zonale situé à proximité. Comme une passerelle zonale est proche des dispositifs qu’elle contrôle, la longueur des câbles nécessaires pour les connecter est relativement courte, ce qui entraîne un besoin accru de connecteurs miniaturisés fiables pour ces câbles courts.   Chaque passerelle zonale est connectée au cluster informatique central situé au cœur du véhicule. La communication entre les passerelles zonales et l'ordinateur central ressemble à un réseau informatique. Par conséquent, la communication interzonale peut se faire via de petits câbles réseau haut débit, ce qui réduit considérablement la quantité et la taille du faisceau de câbles qui doit être installé autour du véhicule.   L'architecture zonale crée également une nouvelle manière d'aborder la distribution de l'énergie et la communication haut débit. L'énergie conventionnelle des véhicules est fournie à 12V, mais l'adoption de tensions allant jusqu'à 48V permet une réduction correspondante du courant nécessaire pour fournir la même quantité d'énergie aux dispositifs. Cela permet à son tour aux concepteurs d'utiliser des fils de calibre plus petit et des connecteurs plus compacts. Par exemple, un système de 48V peut utiliser un fil de calibre 10 AWG au lieu de 4 AWG pour fournir la même énergie que son équivalent de 12V. Cela peut entraîner des économies de poids allant jusqu'à 85% rien que pour le câblage, et pour l'ensemble du faisceau d'un véhicule, cela peut avoir un impact considérable sur l'efficacité.

Des connecteurs miniaturisés réunissent tout

L'architecture zonale introduit des changements dans la fabrication de véhicules qui affectent la conception des connecteurs. La connectivité entre un appareil et une passerelle zonale nécessitera une nouvelle génération de connecteurs hybrides ou mixtes capables de transporter à la fois l'énergie et des signaux haute vitesse comme le système de connecteurs stAK50h de Molex. Il offre une capacité de contacts mixtes, permettant au concepteur de combiner les fonctionnalités de signal, de données et d'énergie dans chaque connecteur, minimisant l'espace requis. Son boîtier empilable simplifie la conception et l'installation des faisceaux, et respecte les normes USCAR-2 et les standards globaux des OEM automobiles, facilitant ainsi l'adoption.   Les connecteurs ne sont pas tous exposés aux conditions extérieures—de nouvelles solutions « à l'intérieur du boîtier » sont également nécessaires. Les connecteurs à utiliser dans le cluster informatique central devront offrir une haute densité et des profils bas, tout en fournissant un grand nombre de circuits. Les solutions fil-à-carte existantes offrent la connectivité requise, mais elles manquent de performances robustes pour résister aux chocs et vibrations constants des applications automobiles.   Les connecteurs fil-à-carte DuraClik de Molex sont conçus pour offrir un accouplement stable et une force de rétention élevée sur PCB dans les applications nécessitant une capacité anti-vibrations solide. Les connecteurs DuraClik, largement testés, sont conformes aux spécifications LV214 et ES91500-03 pour les marchés automobiles européens, chinois et américains.   Les connecteurs miniaturisés sont essentiels pour offrir des fonctionnalités en expansion. Le système de connecteurs Molex ConnTAK50 propose un système de connecteurs à rangée simple et double dans des tailles de boîtier compactes, facilitant l'intégration de nouvelles capacités. La borne ConnTAK50 utilise un design à faisceau en deux parties, offrant une meilleure résistance aux vibrations tout en assurant des performances électriques supérieures. Avec jusqu'à 22 circuits et une capacité de courant allant jusqu'à 6,0 ampères par contact, le système ConnTAK50, grâce à son format compact, permet des économies d'espace, même en comparaison avec le connecteur Molex Mini50.

Molex : Une solution pour l'avenir

L'introduction de l'architecture zonale représente le plus grand changement en matière de conception de véhicules depuis des décennies. Les véhicules utilisant l'architecture zonale nécessiteront moins de câblage, permettant ainsi de réduire le poids et les coûts tout en augmentant les capacités. Toutefois, la fonctionnalité croissante des véhicules de nouvelle génération imposera des exigences accrues en matière d'espace. Les concepteurs devront trouver des méthodes pour connecter l'alimentation et des vitesses de données élevées dans l'environnement automobile exigeant tout en offrant la fiabilité élevée attendue par les consommateurs.   Les solutions de connectivité miniaturisées innovantes de Molex offrent des performances robustes et fiables pour les conditions difficiles de l'environnement automobile. Ces solutions proposent des produits compacts et légers pour une efficacité et une fiabilité globales dans l'industrie automobile.