Molex의 견고하고 신뢰할 수 있으며 소형화된 커넥터: 차세대 차량 구현

이전에 비해 차량에는 점점 더 많은 연결 기능이 추가되고 있습니다. 이는 운전자에게 추가된 안전 및 엔터테인먼트 옵션 덕분에 흥미로운 일이지만, 설계자들에게는 이러한 모든 기능이 더 많은 공간을 요구하므로 추가 구성 요소를 추가하는 것이 도전 과제가 될 수 있습니다. 이 문제를 해결하는 검증된 방법은 회로 설계를 위해 컴팩트하고 공간 절약형 커넥터를 선택하는 것입니다. 아래의 Molex 기사에서는 견고한 소형화 커넥터가 차세대 자동차 운송을 어떻게 가능하게 하고 있는지에 대해 탐구합니다.

자동차 산업이 대체 동력원에서 완전 자율 주행차에 이르는 새로운 기술과 기능의 급증을 경험함에 따라 이제 전자 장치는 차량 가치의 절반 이상을 차지하는 경우가 일반적입니다. 추가되는 각 새로운 기능은 전자 제어 장치(ECU)로 알려진 새로운 모듈이 필요합니다. 최신 차량은 각각 고유한 전용 연결 및 배선을 가진 100개에서 150개의 ECU를 사용합니다. 이들 ECU와 점점 늘어나는 수의 센서, 모터 및 기타 구성 요소들이 결합하여 연결 솔루션에 대한 막대한 수요를 창출하고 있습니다.
 
자동차 제조업체들은 이러한 확장된 시스템을 수용하기 위한 차량 내 공간 감소라는 중요한 과제에 직면하고 있습니다. 수백 개의 구성 요소를 연결하는 데 필요한 배선으로 인해 케이블 하네스는 이제 자동차 제조에서 가장 복잡한 구조 중 하나가 되었으며, 다음 세대의 차량은 더 많은 기능을 제공할 것입니다. 차량이 더 높은 기능을 제공하도록 발전함에 따라 열악한 조건을 견딜 수 있는 컴팩트하고 높은 성능의 커넥터에 대한 수요가 증가하고 있습니다.

증가하는 복잡성 해결

차세대 차량은 자동차 산업에 도입되고 있는 새로운 기술들에 의해 정의될 것입니다. 제조업체들은 최신 5G 무선 통신을 활용하여 안전성과 사용자 경험을 향상시키려 합니다. 차량은 다른 도로 사용자 및 심지어 교통 제어 인프라와 정보를 공유하는 동적 네트워크의 일부가 되어, 여행을 더 안전하고 효율적으로 만들 것입니다. 이 차량-사물 간 통신(V2X)은 차량에 더 많은 센서, 제어 장치 및 일반적인 컴퓨팅 성능 이상의 것이 필요하게 할 것입니다.
 
이는 많은 주목을 받고 있으며 많은 기대를 받고 있는 자율 주행 또는 자율 차량으로의 전환 과정에서 더욱 중요해질 것입니다. 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)은 이미 운전자들에게 도로 안전을 위한 정교한 솔루션을 제공하고 있습니다. 다른 도로 사용자와의 상호작용은 주변 환경에 관한 정보를 수집, 분석 및 실행할 수 있는 시스템에 따라 달라지며 가장 낮은 대기 시간을 필요로 합니다.
 
그러나 자동차 환경은 안전이 중요한 시스템에 도전 과제를 안겨줍니다. 진동으로 인한 순간적인 연결 중단조차도 중요한 정보의 중요한 손실로 이어질 수 있습니다. 설계자들은 현재 자동차 산업에서 볼 수 있는 것보다 몇 배 더 높은 데이터 속도를 제공하면서 진동에 강한 소형 커넥터 솔루션을 필요로 할 것입니다.

새로운 차량 아키텍처 활성화

매 차량에 대략 1마일의 전선과 수백 개의 커넥터가 사용되며, 구리 케이블의 양은 차량 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 특히 작고 효율적인 운송 수단으로의 트렌드가 강조될수록 이러한 영향을 더 크게 받을 수 있습니다. 이처럼 대량의 구리 케이블 무게는 차량의 주행 거리와 성능에 부담을 주는 요인이 됩니다. 이 문제를 해결하기 위한 시도는 존 아키텍처(zonal architecture)라는 개념으로 이어졌습니다.
 
존 아키텍처는 차량 전자 장치를 구조화하는 접근 방식입니다. 시스템을 기능별로 그룹화하는 도메인 아키텍처(domain architecture)와는 달리, 존 아키텍처는 더욱 효율적인 솔루션을 제공합니다. 차량 내 기능은 위치에 따라 여러 구역으로 그룹화됩니다. 각 구역은 차량 특정 섹션에 설치된 장치들을 담당하며, 근처의 존 컨트롤러(zonal controller)나 게이트웨이(gateway)와 연결됩니다. 존 게이트웨이는 제어하는 장치들 근처에 위치하므로, 연결하는 데 필요한 케이블 길이가 상대적으로 짧아지고 이러한 짧은 케이블에 적합한 신뢰성 높은 소형 커넥터의 수요가 증가합니다.
 
각 존 게이트웨이는 차량 중심에 위치한 중앙 컴퓨팅 클러스터와 연결됩니다. 존 게이트웨이와 중앙 컴퓨터 간의 통신은 마치 컴퓨터 네트워크와 유사하게 이루어집니다. 결과적으로, 존 간 통신은 작고 고속의 네트워킹 케이블을 통해 이루어질 수 있으며, 이는 차량에 설치해야 하는 하니스(harness)의 양과 크기를 크게 줄여줍니다.
 
존 아키텍처는 전력 분배 및 고속 통신에 대한 새로운 시각을 형성하고 있기도 합니다. 기존 차량 전압은 12V로 공급되지만, 최대 48V 전압을 채택하면 동일한 에너지를 장치에 공급하기 위해 필요한 전류를 감소시킬 수 있습니다. 이는 설계자가 더 작은 게이지의 전선과 커넥터를 사용할 수 있게 합니다. 예를 들어, 48V 시스템은 동일한 에너지를 전달하기 위해 12V 시스템의 4 AWG 대신 10 AWG 전선을 사용할 수 있습니다. 이를 통해 배선 자체의 무게를 최대 85%까지 줄일 수 있으며, 전체 차량 하니스 전반에 걸쳐 효율성에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.

소형화된 커넥터가 모든 것을 연결합니다

지역 아키텍처는 커넥터 설계에 영향을 미치는 차량 제조의 변화를 도입합니다. 장치와 지역 게이트웨이 간의 연결은 Molex의 stAK50h 커넥터 시스템과 같은 전력 및 고속 신호를 동시에 전달할 수 있는 신세대 하이브리드 또는 혼합 커넥터를 필요로 합니다. 이 시스템은 신호, 데이터 및 전력 기능을 각 커넥터에 결합할 수 있는 혼합 접점 기능을 제공하여 필요한 공간을 최소화합니다. 적층 하우징은 하니스 설계 및 설치를 단순화하고 USCAR-2 및 글로벌 자동차 OEM 표준을 준수하여 채택을 용이하게 합니다.
 
모든 커넥터가 외부 조건에 노출되는 것은 아니며, "박스 내부"에서의 새로운 솔루션도 필요합니다. 중앙 컴퓨팅 클러스터에서 사용되는 커넥터는 높은 밀도와 낮은 프로파일을 제공해야 하며, 동시에 다수의 회로를 지원해야 합니다. 기존의 와이어-투-보드 솔루션은 필요한 연결성을 제공하지만, 자동차 애플리케이션의 지속적 충격과 진동을 견딜 수 있는 강력한 성능이 부족합니다.
 
Molex의 DuraClik 와이어-투-보드 커넥터는 강력한 진동 방지 기능이 요구되는 애플리케이션에서 안정적인 접합과 높은 PCB 유지력을 제공하도록 설계되었습니다. 철저히 테스트된 DuraClik Connectors는 유럽, 중국, 미국 자동차 시장을 위한 LV214 및 ES91500-03 사양을 준수합니다.
 
초소형 커넥터는 확장된 기능을 제공하는 데 필수적입니다. Molex의 ConnTAK50 Connector System은 새로운 기능을 설계에 쉽게 통합할 수 있도록 소형 패키지 크기로 단일 및 이중 열 커넥터 시스템을 제공합니다. ConnTAK50 터미널은 2피스 빔 설계를 사용하여 진동에 대한 저항력을 높이는 동시에 우수한 전기적 성능을 제공합니다. 최대 22개의 회로와 접점당 최대 6.0암페어의 전류 등급을 갖춘 ConnTAK50 시스템의 컴팩트한 패키지는 Molex Mini50 Connector와 비교해도 공간 절약이 가능합니다.

Molex: 미래를 위한 솔루션

지역 아키텍처의 도입은 수십 년 만에 차량 설계에 있어 가장 큰 변화를 나타냅니다. 지역 아키텍처를 사용하는 차량은 배선이 줄어들어 무게와 비용을 절감하는 동시에 성능을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 차세대 차량의 증가하는 기능은 공간에 더 큰 요구를 가할 것입니다. 설계자들은 까다로운 자동차 환경에서 전력 및 고속 데이터 연결을 제공하면서 소비자가 기대하는 높은 신뢰성을 유지할 수 있는 방법이 필요합니다.
 
Molex의 혁신적인 소형 연결 솔루션은 가혹한 자동차 환경에서 견고하고 신뢰할 수 있는 성능을 제공합니다. 이러한 솔루션은 자동차 산업에서 효율성과 신뢰성을 높이기 위해 컴팩트하고 가벼운 제품을 제공합니다.