汽車電子設備的傳統(tǒng)布線方法往往不夠靈活,造成車輛的重量上升,提高成本與操作復雜程度,而同時并未帶來相應 的價值提升。對于數(shù)字時代互連技術進 步的五個層次,Molex做出了充分的詮釋。
電子設備使幾乎每一種車輛功能都成為了現(xiàn)實。日趨流行的車載信息娛樂系 統(tǒng)、集成的智能手機連接、路線規(guī)劃導航,以及駕駛輔助應用,都在將車內(nèi)帶 寬與連接性推向新的高度。
在十年前,汽車電子設備的平均成本約 占總制造成本的五分之一。到了今天, 這一數(shù)字躍升至30%至35%,甚至更高。 汽車制造商都意識到了使用電子設備來 實現(xiàn)車型差異化所帶來的價值:汽車買 家都希望高端的車載信息娛樂系統(tǒng)、安 全功能以及其他功能逐漸成為新車型的 標準配置?!断M者報告》最近開展的 研究發(fā)現(xiàn),駕駛員對品牌的忠誠度日益 降低,開始趨向于配有標準的“豪華” 嵌入式電子設備的車型。然而,設備的 可靠性與設計的復雜性也至關重要。根 據(jù)2014年對車主意見的調(diào)查,過于復雜 的車載信息娛樂設備成為了最易出現(xiàn)問 題的功能。
使用端子、電線、線夾、壓刺、密封件 和線束裝配板的傳統(tǒng)布線方法往往不夠 靈活,使車輛的重量上升,并且也提高 了成本與復雜程度,而并未帶來相應的 價值提升。汽車連接器和線纜方面的巨大 發(fā)展幫助簡化數(shù)字汽車時代的設計過程。 汽車連接器技術可以節(jié)省內(nèi)部空間,同 時降低車輛內(nèi)精密電子系統(tǒng)的總成本。
如上圖所示,在汽車的世界中,連接器 的使用趨勢存在五個迥然不同的層次。 對于過去幾代更為傳統(tǒng)的汽車連接器系 統(tǒng)來說,每一層次都有其各自不同的挑 戰(zhàn)與影響。
傳統(tǒng)的“壓刺”方法代表了第一層。 密封和非密封連接器解決方案支持信 號或電源,端子的接線頭尺寸為2.8 毫米、1.5毫米、1.2毫米、0.64毫米 和 0.50毫米,設計滿足OEM的偏好和 應用需求。塑性功能則可實現(xiàn)鍵控、 端子定位組件(TPA)和連接器定位組件 (CPA),并在半鎖緊位置上有所創(chuàng)新, 確保配對效果。
對帶寬的需求將 CAN、FlexRay、MOST總線和其他相 關技術引入了車輛應用當中。雙絞線則 提高了連接器和線束的投入和基礎設施 的復雜性。從早期簡單的編織后端接的 電線跨越到采用高度自動化的設備,在 線纜路徑上精密編織并定位拼接連接 器,汽車行業(yè)實現(xiàn)了流程上的改進。在大幅改進了雙絞線技術的同時,布線方式僅僅將連接性能提升了一個層次。雙絞線技術實際上僅僅將第一層使用的相 同線纜與連接器系統(tǒng)融合到了一起。
屏蔽線纜的應用滿足了第四層存在的部 分挑戰(zhàn)。同軸線纜最初僅用于AM/FM 天線應用,在第四層當中最具特色。最近,隨著USB的引入,屏蔽差分雙絞線 所帶來的挑戰(zhàn)更為突出,因為USB的 功能超越了設備充電,成為電子設備與 車輛交互的一個重要接口。USB可使 數(shù)據(jù)通路為駕駛員和乘客提供存儲的數(shù) 字音樂、有聲讀物和其他形式的移動娛 樂。USB是迄今為止用于車輛的速度最 快的數(shù)據(jù)總線,可以提供傳統(tǒng)的第一層 連接器所無法實現(xiàn)的480Mb/s的數(shù)據(jù) 速率以及所需的屏蔽功能。
USB代表了車載娛樂信息系統(tǒng)領域 的巨大進步,而同時串并轉(zhuǎn)化器(并 串/串并轉(zhuǎn)換電路)也進入了汽車行 業(yè)。RGB(紅綠藍)合并布線一般常 部署于個人電腦和消費品應用當中,可 以為內(nèi)置的 GPS 地圖提供增強的控制 臺顯示功能,并可優(yōu)化后座乘客的視頻 娛樂效果。
屏蔽雙絞線連接系統(tǒng)可以實現(xiàn)分辨率更 高的堆棧顯示、備用攝像頭、數(shù)字儀表 板、平視顯示,以及擴展的客戶便捷端 口(CCP)功能接收數(shù)字媒體中心獲得頂 尖的影音感受。屏蔽雙絞線的通道數(shù)可 以增加,用于電路數(shù)更高的汽車連接 器。例如,Molex結(jié)構(gòu)牢固的五針屏蔽 式HSAutoLink組件具有更佳的屏蔽功 能和額外的針數(shù),滿足汽車領域嚴格的 力學要求。該系統(tǒng)符合USCAR-30標 準,針對OEM系統(tǒng)認證支持USB 2.0 要求。
在傳統(tǒng)的線束裝配中,我們注意到銅纜 和屏蔽的成本成為了障礙。過渡到第五 層的光纜布線系統(tǒng),在技術上的跨越需 要慎之又慎。部分從業(yè)者傾向于使用塑 料光纖(POF),雖然成本與復雜性飆升 但卻可以銜接起傳統(tǒng)的銅纜產(chǎn)品和光纖 之間的技術鴻溝。未來的技術可能會充 分利用POF和其他進步成果,為光纖和 收發(fā)器提供新的技術路徑。 汽車的數(shù)字內(nèi)容并未表現(xiàn)出止步不前或 者減少的趨勢。未經(jīng)定義的第三層顯示 出行業(yè)正處在技術變革的狀態(tài)。高度受 管的雙絞線說明之前的方法不足以滿足 性能越來越高的鏈路分段的要求。后端 接雙絞線可產(chǎn)生不一致的線對,這在第 二層系統(tǒng)中是不能接受的。通過線纜屏 蔽對預編織雙絞線的固有改進,可能會 增加汽車連接系統(tǒng)的成本與復雜性。包 含硅片、線纜和連接器在內(nèi)的端對端的 解決方案是可行的,無需使用價格高昂 的屏蔽層,但是需要一定的平衡來滿足 物理要求和電氣要求。IEEE以及行業(yè)內(nèi) 的其他規(guī)范都積極參與了推動以太網(wǎng)標 準,這可能指明最佳的前進道路。