Connettori robusti, affidabili e miniaturizzati di Molex: Dando vita ai veicoli di nuova generazione

Più che mai, i veicoli dispongono di un numero crescente di funzioni connesse. Questo è entusiasmante per i conducenti grazie alle opzioni aggiuntive di sicurezza e intrattenimento; ma per i progettisti, aggiungere componenti extra può essere una sfida poiché tutte queste funzioni richiedono più spazio. Un modo comprovato per risolvere questo problema è scegliere connettori compatti e salvaspazio per i progetti di circuiti. L'articolo di Molex qui sotto esplora come i connettori miniaturizzati e robusti stanno abilitando la prossima generazione di trasporti automobilistici.

Con l'industria automobilistica che sperimenta un'impennata nelle nuove tecnologie e funzionalità, dalle fonti di energia alternative ai veicoli completamente autonomi, l'elettronica ora rappresenta comunemente oltre la metà del valore di un veicolo. Ogni nuova funzionalità aggiunta richiede un nuovo modulo noto come unità di controllo elettronico (ECU). I veicoli più recenti impiegano tra 100 e 150 di queste ECU, ciascuna con le proprie connessioni e cablaggi dedicati. Questi, insieme a un numero sempre crescente di sensori, motori e altri componenti, hanno creato una domanda enorme di soluzioni di connettività.   I produttori di veicoli affrontano una sfida critica: lo spazio in diminuzione all'interno del veicolo per accogliere questi sistemi in espansione. Il cablaggio necessario per collegare diverse centinaia di componenti rende i fasci di cavi tra le strutture più complesse nella produzione di veicoli, e la prossima generazione di veicoli offrirà ancora più funzionalità. Man mano che i veicoli si evolvono per offrire capacità ancora maggiori, la domanda si intensifica per connettori compatti e ad alte prestazioni che resistano a condizioni difficili.

Risolvere la crescente complessità

La prossima generazione di veicoli sarà definita dalle nuove tecnologie che stanno venendo introdotte nell'industria automobilistica. I produttori sono desiderosi di sfruttare le ultime comunicazioni wireless 5G per migliorare la sicurezza e l'esperienza dell'utente. I veicoli faranno parte di una rete dinamica nella quale le informazioni sono condivise con altri utenti della strada e persino con le infrastrutture di controllo del traffico per rendere i viaggi più sicuri ed efficienti. Questa comunicazione veicolo-a-tutto (V2X) richiederà che i veicoli siano dotati di più sensori, controlli e potenza di calcolo rispetto al solito.   Ciò sarà ancora più critico nel tanto discusso e tanto atteso passaggio verso veicoli autonomi o a guida autonoma. I sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) già forniscono ai conducenti soluzioni sofisticate per la sicurezza stradale. L'interazione con altri utenti della strada dipenderà da sistemi che possono raccogliere, analizzare e agire sulle informazioni riguardanti l'ambiente circostante con la minima latenza possibile.   Tuttavia, l'ambiente automobilistico rappresenta una sfida per i sistemi critici per la sicurezza. Anche un'interruzione momentanea della connessione causata da vibrazioni può portare a una perdita significativa di informazioni critiche. I progettisti avranno bisogno di una gamma di soluzioni connettoriali miniaturizzati che siano tolleranti alle vibrazioni, pur offrendo velocità di trasmissione dati molte volte superiori a quelle viste nel mondo automobilistico odierno.

Abilitazione di nuove architetture veicolari

Con circa un miglio di filo e centinaia di connettori in ogni veicolo, il volume della cablatura in rame influisce direttamente sulle prestazioni del veicolo, specialmente quando le tendenze incoraggiano modalità di trasporto più piccole ed efficienti. Il peso di una così grande quantità di cablatura in rame riduce l'autonomia e le prestazioni dei veicoli. I tentativi di risolvere questo problema hanno portato al concetto di architettura zonale.   L'architettura zonale è un approccio alla strutturazione dell'elettronica del veicolo. In contrasto con l'architettura a dominio in cui i sistemi sono raggruppati per funzione, l'architettura zonale offre una soluzione più efficiente. Le funzioni all'interno di un veicolo sono raggruppate per posizione in diverse zone. Ogni zona è responsabile dei dispositivi installati in una sezione particolare del veicolo e connessi a un controller zonale o gateway nelle vicinanze. Poiché un gateway zonale è vicino ai dispositivi che controlla, le lunghezze dei cavi richieste per collegarli sono relativamente corte, risultando in un aumento della necessità di connettori miniaturizzati affidabili per questi cavi corti.   Ogni gateway zonale è connesso al cluster di calcolo centrale al cuore del veicolo. La comunicazione tra i gateway zonali e il computer centrale assomiglia a una rete di computer. Di conseguenza, la comunicazione interzonale può avvenire su piccoli cavi di rete ad alta velocità che riducono notevolmente la quantità e la dimensione del cablaggio che deve essere installato intorno al veicolo.   L'architettura zonale sta inoltre creando un nuovo modo di vedere la distribuzione di energia e la comunicazione ad alta velocità. L'energia convenzionale dei veicoli è fornita a 12V, ma l'adozione di tensioni fino a 48V consente una corrispondente riduzione della corrente per fornire la stessa quantità di energia ai dispositivi. Questo a sua volta permette ai progettisti di impiegare fili di calibro più piccolo e connettori più piccoli. Ad esempio, un sistema a 48V può utilizzare un filo da 10 AWG invece di 4 AWG per fornire la stessa energia del suo equivalente a 12V. Questo può generare un risparmio di peso fino all'85% solo nei cablaggi, e attraverso l'intero cablaggio del veicolo può avere un impatto considerevole sull'efficienza.

I connettori miniaturizzati mettono tutto insieme

L'architettura zonale introduce cambiamenti nella produzione di veicoli che influenzano il design dei connettori. La connettività tra un dispositivo e il gateway zonale richiederà una nuova generazione di connettori ibridi o misti in grado di trasportare sia potenza che segnali ad alta velocità, come il sistema di connettori stAK50h di Molex. Offre capacità di contatto misto, permettendo al progettista di combinare funzionalità di segnale, dati e potenza in ciascun connettore, minimizzando lo spazio richiesto. La sua struttura impilabile semplifica la progettazione e l'installazione del cablaggio e rispetta gli standard USCAR-2 e degli OEM automobilistici globali, facilitando l'adozione.   Non tutti i connettori sono esposti a condizioni esterne—sono necessarie anche nuove soluzioni “all'interno della scatola”. I connettori per l'uso nel cluster di calcolo centrale dovranno offrire alta densità e profili bassi, pur fornendo un gran numero di circuiti. Le soluzioni wire-to-board esistenti offrono la connettività richiesta, ma mancano della robusta prestazione necessaria per resistere agli urti e alle vibrazioni costanti delle applicazioni automobilistiche.   I connettori wire-to-board DuraClik di Molex sono progettati per offrire un accoppiamento stabile e un'elevata forza di ritenzione PCB in applicazioni che richiedono una forte capacità anti-vibrazione. Gli ampiamente testati connettori DuraClik sono conformi alle specifiche LV214 e ES91500-03 per i mercati automobilistici europei, cinesi e statunitensi.   I connettori miniaturizzati sono fondamentali per offrire funzionalità in espansione. Il sistema di connettori Molex ConnTAK50 offre un sistema di connettori a fila singola e doppia in dimensioni ridotte che facilitano l'integrazione di nuove capacità. Il terminale ConnTAK50 utilizza un design a doppio raggio, offrendo maggiore resistenza alle vibrazioni pur garantendo prestazioni elettriche superiori. Con fino a 22 circuiti e una capacità di corrente fino a 6,0 ampere per contatto, il pacchetto compatto del sistema ConnTAK50 offre risparmio di spazio, anche rispetto al connettore Molex Mini50.

Molex: Una soluzione per il futuro

L'introduzione dell'architettura zonale rappresenta il più grande cambiamento in decenni per la progettazione dei veicoli. I veicoli che impiegano l'architettura zonale richiederanno meno cablaggi, riducendo peso e costi e aumentando al contempo le capacità. Tuttavia, la crescente funzionalità dei veicoli di nuova generazione imporrà maggiori esigenze di spazio. I progettisti avranno bisogno di metodi per connettere energia e alte velocità di dati nel difficile ambiente automobilistico, fornendo comunque l'elevata affidabilità che i consumatori si aspettano.   Le soluzioni innovative di connettività miniaturizzate di Molex offrono prestazioni robuste e affidabili per le condizioni impegnative dell'ambiente automobilistico. Queste soluzioni forniscono prodotti compatti e leggeri per un'efficienza e un'affidabilità complessive nell'industria automobilistica.