Mit dem zunehmenden Elektronikanteil im Automobil unterliegt die Automobilarchitektur einem tiefgreifenden Wandel.TE Connectivity(TE) befasst sich eingehend mit den Konnektivitätsherausforderungen und -lösungen für Automobilelektronik-/Elektrikarchitekturen (E/E) der nächsten Generation.
Transformation intelligenter Architektur
Die Nachfrage moderner Verbraucher nach Autos hat sich vom bloßen Transport hin zu einem personalisierten, anpassbaren Fahrerlebnis verlagert. Dieser Wandel hat das explosionsartige Wachstum elektronischer Komponenten und Funktionen in der Automobilindustrie vorangetrieben, wie etwa Sensoren, Aktoren und elektronische Steuergeräte (ECUs).
Allerdings ist die aktuelle Fahrzeug-E/E-Architektur an die Grenzen ihrer Skalierbarkeit gestoßen. Daher erforscht die Automobilindustrie einen neuen Ansatz, um Fahrzeuge von stark verteilten E/E-Architekturen in stärker zentralisierte „Domänen“- oder „regionale“ Architekturen umzuwandeln.
Die Rolle der Konnektivität in einer zentralisierten E/E-Architektur
Steckverbindersysteme spielen seit jeher eine Schlüsselrolle beim Design der E/E-Architektur im Automobilbereich und unterstützen hochkomplexe und zuverlässige Verbindungen zwischen Sensoren, Steuergeräten und Aktoren. Da die Anzahl elektronischer Geräte in Fahrzeugen immer weiter zunimmt, stehen auch die Konstruktion und Herstellung von Steckverbindern vor immer größeren Herausforderungen. In der neuen E/E-Architektur wird die Konnektivität eine wichtigere Rolle spielen, um den wachsenden funktionalen Anforderungen gerecht zu werden und die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems zu gewährleisten.
Hybride Konnektivitätslösungen
Da die Anzahl der Steuergeräte abnimmt und die Anzahl der Sensoren und Aktoren zunimmt, entwickelt sich die Verkabelungstopologie von mehreren einzelnen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zu einer geringeren Anzahl von Verbindungen. Das bedeutet, dass Steuergeräte Verbindungen zu mehreren Sensoren und Aktoren ermöglichen müssen, was den Bedarf an Hybrid-Steckerschnittstellen schafft. Hybridsteckverbinder können sowohl Signal- als auch Stromverbindungen aufnehmen und bieten Automobilherstellern eine effektive Lösung für immer komplexere Konnektivitätsanforderungen.
Darüber hinaus steigt mit der Weiterentwicklung von Funktionen wie autonomem Fahren und fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS) auch die Nachfrage nach Datenkonnektivität. Hybridsteckverbinder müssen auch Datenverbindungsmethoden wie Koaxial- und Differentialverbindungen unterstützen, um den Verbindungsanforderungen von Geräten wie hochauflösenden Kameras, Sensoren und Steuergerätenetzwerken gerecht zu werden.
Herausforderungen und Anforderungen beim Steckverbinderdesign
Beim Design von Hybridsteckverbindern gibt es mehrere kritische Designanforderungen. Erstens ist mit zunehmender Leistungsdichte eine fortschrittlichere thermische Simulationstechnologie erforderlich, um die thermische Leistung von Steckverbindern sicherzustellen. Zweitens sind, da der Steckverbinder sowohl Datenkommunikations- als auch Stromanschlüsse enthält, Simulationen und Emulationen elektromagnetischer Interferenzen (EMI) erforderlich, um optimale Abstände und Designkonfigurationen zwischen Signalen und Strom sicherzustellen.
Darüber hinaus ist die Anzahl der Stifte innerhalb eines Stiftleisten- oder Gegenstücksteckers höher, sodass zusätzliche Schutzmaßnahmen erforderlich sind, um eine Beschädigung der Stifte während des Zusammensteckens zu verhindern. Dazu gehört die Verwendung von Funktionen wie Pin-Schutzplatten, koscheren Sicherheitsstandards und Führungsrippen, um die Passgenauigkeit und Zuverlässigkeit sicherzustellen.
Vorbereitung für die automatisierte Kabelbaummontage
Da die ADAS-Funktionalität und der Automatisierungsgrad zunehmen, werden Netzwerke eine immer wichtigere Rolle spielen. Die aktuelle E/E-Architektur von Fahrzeugen besteht jedoch aus einem komplexen und schweren Netzwerk von Kabeln und Geräten, deren Herstellung und Montage zeitaufwändige manuelle Produktionsschritte erfordert. Daher ist es äußerst wünschenswert, die manuelle Arbeit während des Kabelbaummontageprozesses zu minimieren, um potenzielle Fehlerquellen zu beseitigen oder zu minimieren.
Um dies zu erreichen, hat TE eine Reihe von Lösungen entwickelt, die auf standardisierten Steckverbinderkomponenten basieren und speziell für die Unterstützung maschineller Verarbeitung und automatisierter Montageprozesse entwickelt wurden. Darüber hinaus arbeitet TE mit Werkzeugmaschinenherstellern zusammen, um den Gehäusemontageprozess zu simulieren, um die Machbarkeit zu überprüfen und die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Einfügungsprozesses sicherzustellen. Diese Bemühungen werden den Automobilherstellern eine effektive Lösung bieten, um den immer komplexeren Konnektivitätsanforderungen und steigenden Anforderungen an die Produktionseffizienz gerecht zu werden.
Ausblick
Der Übergang zu einfacheren, stärker integrierten E/E-Architekturen bietet Automobilherstellern die Möglichkeit, die Größe und Komplexität physischer Netzwerke zu reduzieren und gleichzeitig die Schnittstellen zwischen den einzelnen Modulen zu standardisieren. Darüber hinaus wird die zunehmende Digitalisierung der E/E-Architektur eine vollständige Systemsimulation ermöglichen, die es Ingenieuren ermöglicht, Tausende von funktionalen Systemanforderungen in einem frühen Stadium zu berücksichtigen und zu vermeiden, dass kritische Designregeln übersehen werden. Dies wird den Automobilherstellern einen effizienteren und zuverlässigeren Design- und Entwicklungsprozess ermöglichen.
In diesem Prozess wird das Design hybrider Steckverbinder zu einem Schlüsselfaktor werden. Hybride Steckverbinderdesigns, unterstützt durch thermische und EMV-Simulation und optimiert für die Kabelbaumautomatisierung, werden in der Lage sein, den wachsenden Konnektivitätsanforderungen gerecht zu werden und Systemzuverlässigkeit und -sicherheit zu gewährleisten. Um dieses Ziel zu erreichen, hat TE eine Reihe standardisierter Steckverbinderkomponenten entwickelt, die Signal- und Stromverbindungen unterstützen, und entwickelt weitere Steckverbinderkomponenten für verschiedene Arten von Datenverbindungen. Dadurch erhalten Automobilhersteller eine flexible und skalierbare Lösung, um künftigen Herausforderungen und Anforderungen gerecht zu werden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 10. April 2024