Connettori robusti, affidabili e miniaturizzati di Molex: Dare vita ai veicoli di prossima generazione

Più che mai, i veicoli dispongono di un numero crescente di funzionalità 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 funzionalità richiedono più spazio. Un modo comprovato per risolvere questo problema è scegliere connettori compatti e salvaspazio per i progetti dei circuiti. L'articolo di Molex qui sotto esplora come i connettori miniaturizzati e robusti stiano abilitando la prossima generazione di trasporti automobilistici.

Con l'industria automobilistica che sta vivendo una crescita di nuove tecnologie e funzionalità, dalle fonti di alimentazione alternative ai veicoli completamente autonomi, l'elettronica rappresenta ormai 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 utilizzano tra 100 e 150 di queste ECU, ognuna con le proprie connessioni e cablaggi dedicati. Questi, insieme a un numero sempre crescente di sensori, motori e altri componenti, hanno generato una domanda enorme di soluzioni di connettività.   I produttori di veicoli si confrontano con una sfida critica: lo spazio sempre più ridotto all'interno del veicolo per ospitare questi sistemi in espansione. Il cablaggio necessario per collegare centinaia di componenti implica che i fasci di cavi siano ora tra le strutture più complesse nella produzione dei veicoli, e la prossima generazione di veicoli offrirà ancora più funzionalità. Man mano che i veicoli si evolvono per offrire capacità sempre maggiori, aumenta la domanda di connettori compatti e ad alte prestazioni che resistano a condizioni difficili.

Soluzione per la complessità crescente

La prossima generazione di veicoli sarà definita dalle nuove tecnologie che stanno facendo il loro ingresso 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 saranno parte di una rete dinamica in cui le informazioni verranno condivise con altri utenti della strada e persino con le infrastrutture di controllo del traffico, rendendo il viaggio più sicuro ed efficiente. Questa comunicazione veicolo-a-tutto (V2X) richiederà che i veicoli siano dotati di un maggior numero di sensori, controlli e potenza di calcolo rispetto al solito.   Questo sarà ancora più cruciale nel tanto pubblicizzato e atteso passaggio verso veicoli autonomi, ovvero a guida autonoma. I sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) già forniscono ai conducenti soluzioni sofisticate per la sicurezza stradale. L'interazione con gli altri utenti della strada dipenderà da sistemi in grado di raccogliere, analizzare e reagire alle informazioni provenienti dall'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 di connettori miniaturizzati che siano tolleranti alle vibrazioni e capaci di garantire velocità di trasmissione dati molte volte superiori rispetto a quelle attualmente presenti nel mondo automobilistico.

Abilitazione di nuove architetture veicolari

Con circa un miglio di cavi e centinaia di connettori in ogni veicolo, il volume di cablaggio in rame ha un impatto diretto sulle prestazioni del veicolo, soprattutto quando le tendenze favoriscono mezzi di trasporto più piccoli ed efficienti. Il peso di una quantità così grande di cablaggio in rame influisce negativamente sull'autonomia e sulle 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 domini, in cui i sistemi sono raggruppati in base alla 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 per i dispositivi installati in una determinata sezione del veicolo ed è collegata a un controller zonale o gateway nelle vicinanze. Poiché un gateway zonale è vicino ai dispositivi che controlla, le lunghezze dei cavi necessarie per collegarli sono relativamente brevi, aumentando la necessità di connettori miniaturizzati affidabili per questi cavi corti.   Ogni gateway zonale è collegato al cluster di calcolo centrale che si trova nel cuore del veicolo. La comunicazione tra i gateway zonali e il computer centrale somiglia a una rete informatica. Di conseguenza, la comunicazione interzonale può avvenire tramite 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 anche creando un nuovo modo di vedere la distribuzione dell'energia e della comunicazione ad alta velocità. L'energia convenzionale dei veicoli è fornita a 12V, ma l'adozione di tensioni fino a 48V permette una riduzione corrispondente della corrente necessaria per fornire la stessa quantità di energia ai dispositivi. Questo, a sua volta, consente ai progettisti di utilizzare fili di diametro più piccolo e connettori più piccoli. Ad esempio, un sistema a 48V può utilizzare un filo AWG 10 invece di AWG 4 per fornire la stessa energia di un equivalente a 12V. Ciò può generare risparmi di peso fino all'85% solo nei cablaggi e, in tutta la rete di cablaggi di un veicolo, può avere un impatto significativo sull'efficienza.

I connettori miniaturizzati uniscono tutto

L'architettura zonale introduce cambiamenti nella produzione di veicoli che influenzano il design dei connettori. La connettività tra un dispositivo e un gateway zonale richiederà una nuova generazione di connettori ibridi o misti in grado di trasportare sia energia che segnali ad alta velocità, come il sistema di connettori stAK50h di Molex. Questo offre capacità di contatto misto, permettendo al progettista di combinare funzionalità di segnale, dati e potenza in ogni connettore, riducendo al minimo lo spazio richiesto. Il suo alloggiamento impilabile semplifica il design e l'installazione del cablaggio, rispettando gli standard USCAR-2 e quelli dei principali OEM automobilistici globali, facilitando l'adozione.   Non tutti i connettori sono esposti a condizioni esterne: sono richieste anche nuove soluzioni "all'interno del box". I connettori progettati per l'uso nel cluster di calcolo centrale dovranno garantire alta densità e profili bassi, pur offrendo un gran numero di circuiti. Le soluzioni wire-to-board attuali offrono la connettività necessaria, ma mancano di prestazioni robuste per resistere agli shock e alle vibrazioni costanti delle applicazioni automobilistiche.   I connettori wire-to-board DuraClik di Molex sono progettati per garantire un accoppiamento stabile e una forte forza di ritenzione sul PCB in applicazioni che richiedono una capacità di forte resistenza alle vibrazioni. I connettori DuraClik, testati ampiamente, sono conformi alle specifiche LV214 e ES91500-03 per i mercati automobilistici europeo, cinese e statunitense.   I connettori miniaturizzati sono fondamentali per offrire funzionalità sempre più avanzate. Il sistema di connettori Molex ConnTAK50 offre un sistema di connettori a fila singola e doppia in dimensioni compatte che rendono più semplice l'integrazione di nuove capacità. Il terminale ConnTAK50 utilizza un design a doppio fascio, offrendo una maggiore resistenza alle vibrazioni garantendo al contempo prestazioni elettriche superiori. Con un massimo di 22 circuiti e una capacità di corrente fino a 6,0 ampere per contatto, il sistema ConnTAK50, con il suo package compatto, offre risparmi di spazio anche rispetto al connettore Molex Mini50.

Molex: Una soluzione per il futuro

L'introduzione dell'architettura zonale rappresenta il cambiamento più significativo da decenni nella progettazione dei veicoli. I veicoli che adottano l'architettura zonale richiederanno meno cablaggi, riducendo peso e costi, aumentando al contempo le prestazioni. Tuttavia, la crescente funzionalità dei veicoli di nuova generazione comporterà maggiori esigenze di spazio. I progettisti dovranno sviluppare metodi per connettere alimentazione e alta velocità di trasmissione dati nell'ambiente difficile dell'industria automobilistica, garantendo 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 difficili dell'ambiente automobilistico. Queste soluzioni garantiscono prodotti compatti e leggeri per massimizzare efficienza e affidabilità nel settore automobilistico.

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