堅牢で信頼性が高く小型化されたMolexのコネクタ：次世代車両を実現

これまで以上に、多くの車両が接続機能を増やしています。 これは、追加の安全機能やエンターテイメントオプションによりドライバーにとって魅力的なものとなっていますが、設計者にとっては、これらすべての機能がより多くのスペースを要求するため、追加のコンポーネントを組み込むことが課題となります。この問題を解決するための実績のある方法は、回路設計にコンパクトでスペースを節約できるコネクタを選ぶことです。以下のMolexの記事では、堅牢な小型化コネクタが次世代の自動車輸送を実現する方法を探っています。

自動車業界では、代替エネルギー源から完全自動運転車まで、新しい技術や機能が急増しており、エレクトロニクスが車両の価値の半分以上を占めることが一般的になっています。追加されるすべての新機能には、電子制御ユニット（ECU）と呼ばれる新しいモジュールが必要です。最新の車両では、100〜150のECUが採用されており、それぞれに専用の接続および配線が備わっています。これらは、増え続けるセンサー、モーター、その他の部品とともに、接続ソリューションへの非常に大きな需要を生み出しています。
 
車両メーカーは重要な課題に直面しています。それは、これらの拡大するシステムを収容するための車両内のスペースが減少していることです。何百もの部品を接続するために必要な配線により、ケーブルハーネスは現在、車両製造において最も複雑な構造の一つとなっています。そして次世代の車両はさらに多くの機能を提供します。車両がより多くの能力を提供する進化を遂げる中で、過酷な環境に耐えるコンパクトで高性能なコネクタの需要が高まっています。

増大する複雑性への解決

次世代の自動車は、自動車業界に導入されている新技術によって形作られます。メーカーは、安全性とユーザーエクスペリエンスを向上させるために最新の5Gワイヤレス通信を活用することに積極的です。車両は、情報を他の道路利用者や交通制御インフラと共有し、より安全で効率的な移動を実現する動的なネットワークの一部となります。このすべてのモノとの通信（V2X）には、通常以上のセンサー、コントロール、コンピューティング能力を車両に装備することが求められます。
 
このことは、広く報道され、期待されている自律走行車や自動運転車への移行においてさらに重要になります。高度運転支援システム（ADAS）はすでに道路安全のための高度なソリューションを提供しています。他の道路利用者との相互作用は、周囲の情報を収集、分析し、可能な限り低遅延で対応できるシステムに依存します。
 
しかし、自動車環境は安全性が重要なシステムにとって挑戦的です。振動によって引き起こされる瞬間的な接続の途切れでも、重要な情報の大きな損失につながる可能性があります。設計者は、振動に耐性がありながら、現在の自動車業界で見られるデータ速度を数倍上回る性能を持つ小型コネクタソリューションが必要になります。

新しい車両アーキテクチャの実現

車両内には約1マイルの配線と数百個のコネクタが存在しており、銅配線の量は車両の性能に直接影響を与えます。特に、輸送手段がより小型で効率的になるというトレンドにおいて、その影響は顕著です。このような大量の銅配線の重量は、車両の航続距離とパフォーマンスに負担をかけます。この問題を解決するための試みから、「ゾーンアーキテクチャ」のコンセプトが生まれました。
 
ゾーンアーキテクチャは、車載電子機器を構成するためのアプローチです。システムを機能ごとにグループ化するドメインアーキテクチャとは対照的に、ゾーンアーキテクチャはより効率的なソリューションを提供します。車両内の機能は、複数のゾーンに分けられた場所ごとにグループ化されます。各ゾーンは、特定の車両セクション内に設置されたデバイスを担当し、その近くにあるゾーンコントローラーやゲートウェイに接続されます。ゾーンゲートウェイは制御するデバイスに近いため、それらを接続するために必要なケーブルの長さが比較的短くなり、この短いケーブル用に信頼性の高い小型コネクタの需要が増加しています。
 
各ゾーンゲートウェイは、車両の中核である中央コンピューティングクラスターに接続されています。ゾーンゲートウェイと中央コンピュータ間の通信は、コンピュータネットワークに似ています。その結果、ゾーン間の通信は、小型で高速なネットワークケーブルを介して行われ、車両全体に設置する必要のあるハーネスの量とサイズを大幅に減らします。
 
ゾーンアーキテクチャはまた、電力と高速通信の分配方法に関する新しい視点をもたらしています。従来の車両電力は12Vで供給されますが、48Vまでの電圧を採用することで、同じ量のエネルギーをデバイスに供給するために必要な電流が対応して低減されます。これにより、設計者はより小さなゲージのワイヤと小型のコネクタを採用することが可能になります。例えば、48Vシステムでは、12V相当のエネルギーを供給するために4 AWGの代わりに10 AWGワイヤを使用することができます。これにより、配線だけで最大85%の重量削減が可能となり、車両全体のハーネス全体を通じて効率に大きな影響を与えることができます。

小型化コネクターがすべてをまとめます

ゾーンアーキテクチャは、自動車製造に変化をもたらし、コネクタ設計に影響を及ぼします。デバイスとゾーンゲートウェイ間の接続には、MolexのstAK50hコネクタシステムのように、電力と高速信号の両方を運ぶことができる新世代のハイブリッドまたは混合コネクタが必要です。このシステムは混合コンタクト機能を提供し、設計者が各コネクタ内で信号、データ、および電力機能を組み合わせることを可能にし、必要なスペースを最小限に抑えます。また、積層型ハウジングによってハーネス設計と設置が簡素化され、USCAR-2およびグローバルな自動車OEM標準に準拠しており、採用を簡素化します。
 
すべてのコネクタが外部条件に曝されるわけではありません—「ボックス内」で使われる新しいソリューションも必要です。中央演算クラスターで使用されるコネクタは、高密度で低プロファイルを提供しつつ、多くの回路を供給する必要があります。既存のワイヤ対ボードソリューションは必要な接続を提供しますが、自動車用途の衝撃や振動に耐える十分な性能が不足しています。
 
MolexのDuraClikワイヤ対ボードコネクタは、強力な防振性が求められる用途で安定した接続と高いPCB保持力を提供するよう設計されています。徹底的にテストされたDuraClikコネクタは、欧州、中国、米国の自動車市場向けのLV214およびES91500-03仕様に準拠しています。
 
小型コネクタは、拡張する機能を提供する鍵となります。Molex ConnTAK50コネクタシステムは、新しい能力を設計に組み込むのを容易にする小型パッケージで、単列および複列コネクタシステムを提供します。ConnTAK50端子は二部構成のビーム設計を使用しており、振動に対する耐性を向上させつつ、優れた電気性能を提供します。最大22回路および最大6.0アンペアの電流定格を持つConnTAK50システムのコンパクトなパッケージは、Molex Mini50 Connectorと比較してもスペースを節約できます。

Molex: 未来へのソリューション

ゾーナルアーキテクチャの導入は、車両設計において数十年ぶりの最大の変化をもたらします。ゾーナルアーキテクチャを採用した車両は、配線が少なくて済むため、重量とコストを削減しながら能力を向上させることができます。しかし、次世代車両の機能の向上に伴い、スペースに対する要求は大きくなるでしょう。設計者は、高信頼性を維持しながら厳しい自動車環境での電力と高データ速度を接続する方法を必要とします。
 
Molexの革新的な小型化接続ソリューションは、自動車環境の過酷な条件に耐えうる堅牢で信頼性の高い性能を提供します。これらのソリューションは、自動車業界における全体的な効率性と信頼性のために、コンパクトで軽量な製品を提供します。