電動自動駕駛汽車的連接標準不斷發(fā)展

來源：線束世界?作者：線束世界?2024-08-19 09:30

車輛系統(tǒng)產(chǎn)生和消耗大量數(shù)據(jù)，引發(fā)了人們對數(shù)據(jù)完整性和安全性的擔憂。

插電式混合動力汽車和電動汽車的增長，以及高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛系統(tǒng)日益復雜的發(fā)展，正在改變電氣和電子連接器的行業(yè)標準。電力傳輸只是連接性的一個方面，但隨著車輛系統(tǒng)產(chǎn)生和消耗大量數(shù)據(jù)，人們也擔心數(shù)據(jù)完整性和安全性，以及電磁兼容性始終存在的挑戰(zhàn)。在這種瞬息萬變的場景中，設計人員需要牢記哪些行業(yè)標準？

汽車行業(yè)正在經(jīng)歷一場巨大的變革

汽車行業(yè)在不斷變化，這在這十年中變得尤為普遍。隨著一個領域的技術變革發(fā)生，最終的演變是技術可以刺激其他幾個領域的變革。

向半自動駕駛或全自動駕駛汽車邁進。自動駕駛汽車需要在其身體周圍安裝大量傳感器才能安全地導航。現(xiàn)代車輛已經(jīng)具有多種 ADAS 功能，例如自適應巡航控制、緊急制動和盲點檢測。隨著這些功能越來越多，整合和解釋傳感器數(shù)據(jù)的能力成為可能，從而實現(xiàn)了基本的自主性。位于車輛周圍的傳感器需要聯(lián)網(wǎng)，而單對以太網(wǎng)（SPE）協(xié)議的及時創(chuàng)新，例如多點 10Base-T1S 和長距離 10Base-T1L，使這成為可能。

另一個重要的行業(yè)趨勢是電氣化。對電動汽車（EV）的需求不斷增長，推動了汽車工程師開發(fā)方式的轉變。例如，電動汽車電池的重量相當大，而且車輛周圍布線的增加，要求汽車工程師考慮采用一種新的車輛電氣/電子（E/E）架構方法，以減輕重量、降低成本并簡化實施。大多數(shù)汽車制造商都采用了區(qū)域架構，從而大大減少了到達特定位置的電纜數(shù)量。例如，駕駛員的車門區(qū)域只需要電源和網(wǎng)絡連接，區(qū)域控制器管理與車門后視鏡、盲點傳感器、鎖、車窗電機和轉向指示燈的通信。

任何電氣和電子安裝的基礎是將電子控制單元和計算機連接到傳感器、執(zhí)行器和電機的電纜和連接器。

汽車領域連接的可靠性

汽車環(huán)境對所有必需的部件都提出了要求。設備、電纜和連接器會承受極端溫度、濕度和灰塵。由于每個部件不僅對車輛的性能至關重要，而且對車輛的安全性也至關重要，因此保持可靠和堅固的連接至關重要。測量從駕駛室溫度到車輪牽引效果等一切條件的傳感器需要適合用途。

在為汽車應用選擇連接器時，工程團隊應考慮多個因素。

環(huán)境的：

無論是在車內(nèi)還是車外，環(huán)境對布線和連接器都具有挑戰(zhàn)性，從溫度和濕度到振動和沖擊，每個因素都具有極端性。振蕩運動會使電纜和相關的連接器接頭疲勞，因此需要特別注意連接器的放置、安裝和構造。對于某些應用，連接器可能會經(jīng)常浸入水中，因此密封至關重要。

應用：

該應用將決定指定的布線和連接器類型，范圍從非屏蔽雙絞線數(shù)據(jù)電纜和同軸天線饋電到電動汽車中使用的高電流、高壓電源連接器。還應審查暴露于環(huán)境條件的情況。

機械：

連接器的機械強度和堅固性至關重要。不受環(huán)境因素和應用要求影響的保護將指導連接器規(guī)格，例如使用鎖定環(huán)或鎖扣、入口保護、連接的電纜質(zhì)量以及隔板或直插式固定。其他機械考慮因素包括插入力和保持力。

電氣：

連接器的電氣參數(shù)包括電壓、電流、EMI屏蔽和隔離電壓。越來越多的混合連接器可能包含小信號傳感器輸出、高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡和區(qū)域12V/24V電源軌。E/E工程團隊在采用這種方法時必須考慮多個因素。

組裝和生產(chǎn)：

還應考慮連接器的組裝方式。是否可以使用標準的現(xiàn)成連接器來滿足要求，或者是否需要定制部件？它會在線織機生產(chǎn)過程中安裝嗎？所有這些因素都會影響連接選擇、人工和材料成本。

法規(guī)和標準：

一些汽車應用，如電動汽車充電，需要特定的連接器。工程團隊應與相關的汽車標準機構核實，以確定是否存在針對特定用例的定義規(guī)范。

流行的現(xiàn)成連接器格式已經(jīng)發(fā)展起來，可以從各種供應商處獲得。示例包括 2針至 32針矩形低壓（LV）連接器，用于從單對以太網(wǎng)到混合電源和信號連接器的所有產(chǎn)品，以支持區(qū)域架構。

涉及汽車行業(yè)的標準組織

除了上述因素的演變之外，一些標準組織還發(fā)布了汽車連接器規(guī)格，可以幫助設計人員選擇合適的組件。

·美國汽車工程師協(xié)會（SAE）是一個全球性協(xié)會，由航空航天、汽車和商用車行業(yè)的 128,000多名工程師和相關技術專家組成。它有一個正式的、完善的標準制定過程，涵蓋了車輛系統(tǒng)、材料和方法的各個方面。

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·美國汽車研究委員會（USCAR）與成員組織和 SAE 合作定義和發(fā)布汽車標準。例如，其 EWCAP 規(guī)范規(guī)定了一系列電氣連接的正式性能測試方法。在歐洲，LV214標準與USCAR的標準大致一致。

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·國際電工委員會（IEC）提供的標準涵蓋了電氣和電子設備的所有功能。

汽車連接器標準示例

IEC 62196：本標準適用于電動汽車交流或直流傳導充電用插頭和插座。它有幾個部分，其中-1規(guī)定了一般的連接器要求;-3、直流、交流連接器的尺寸和互換性規(guī)格;-3-1，直流充電連接器的熱管理影響和注意事項。本標準的部分內(nèi)容還與 SAE J1772 的單相連接器和 SAE J3068 的三相連接保持一致。

USCAR12-6：該標準提供了制造商在設計汽車電連接器時必須遵循的具體且可衡量的設計要求。還必須遵循 USCAR2 規(guī)定的相關連接的性能標準。

USCAR2：符合USCAR2是任何汽車連接器的基本組成部分。該規(guī)范為制造商提供了可衡量的性能標準，涵蓋了從低電壓（定義為0到20VDC）到射頻應用的同軸電纜的所有類型。它不包括任何承載超過 20VDC、板級連接或孔眼接線柱的連接器。

SAE J1742：本標準概述了高壓車載電氣線束用連接器的測試方法和性能要求。它涵蓋了完整的開發(fā)和生產(chǎn)測試，涵蓋任何電流水平的 20VDC 至 600 VDC 的車輛系統(tǒng)或承載超過 80A 的任何車輛系統(tǒng)，無論電壓如何。在混合連接器布置中，例如，高壓電池和來自電池管理系統(tǒng)傳感器的數(shù)據(jù)，其他連接必須符合 SAE J2223-2標準。

連接器標準不斷發(fā)展

汽車行業(yè)的主要趨勢，例如轉向 800VDC 基礎設施、區(qū)域布線架構以及移除傳統(tǒng)的 12V 電池，都會對當前的電氣標準產(chǎn)生影響。通過與汽車制造商和設備供應商合作，標準組織確保連接器標準與這些進步保持同步。