Electronica vehiculelor depinde de conectori din ce în ce mai mici

Producătorii de automobile adaugă sau îmbunătățesc în mod continuu caracteristici și funcții la vehiculele lor, multe dintre acestea depinzând de unitățile de control electronic (ECU). Cu toate acestea, spațiul este limitat, ceea ce determină o căutare continuă de conectori miniaturizați și mai eficienți care să gestioneze fluxul de energie și comunicațiile pentru a asigura funcționarea sistemelor electronice și electrice.

Oglinzile retrovizoare de astăzi sunt un exemplu grăitor: nu este neobișnuit ca aceste dispozitive să încorporeze motoare, indicatoare de monitorizare a unghiului mort, lumini de semnalizare a virajelor, elemente de încălzire, lămpi de iluminare la sol, antene pentru sistemul de acces fără cheie și chiar generatoare de unde ultrasonice pentru îndepărtarea picăturilor de apă. Într-o carcasă relativ compactă sunt incluse multe componente electronice, iar toate trebuie să fie rezistente la apă și foarte rezistente la vibrații.

Industria auto se află în plin proces de transformare masivă, alimentată de informatizarea continuă a caracteristicilor și funcțiilor, dar și de investițiile masive ale guvernelor și ale industriei, menite să accelereze tranziția de la motoarele cu combustie internă.

Autovehiculele sunt sisteme informatice din ce în ce mai mobile, care, potrivit constructorilor de automobile, deschid calea către noi servicii de conectare a autovehiculelor, ce pot genera venituri. Sistemele avansate de asistență pentru șoferi (ADAS), conducerea autonomă, întreținerea predictivă și modelele cu responsabilitate comună contribuie, de asemenea, la schimbarea orientării către vehiculele bazate pe software.

Aceste forțe vor avea un impact și asupra furnizorilor de componente, care trebuie să se adapteze în contextul unei tranziții extrem de perturbatoare, pe măsură ce producătorii de automobile își ajustează strategiile pentru a răspunde așteptărilor și cerințelor consumatorilor, care se pot schimba rapid. De exemplu, mai mulți producători de automobile și-au accelerat sau încetinit planurile de trecere la vehiculele electrice (EV), iar gestionarea lanțului de aprovizionare rămâne o problemă persistentă care poate complica relațiile cu furnizorii.

O certitudine care trebuie luată în calcul este cererea continuă de miniaturizare a componentelor, pe măsură ce producătorii auto încearcă să adauge mai multe funcții electronice pe o amprentă generală a vehiculelor care variază puțin de la an la an.

Furnizorii de componente trebuie să proiecteze produse mai mici și, în plus, trebuie să planifice creșterea performanțelor acestor produse, deoarece producătorii încearcă să profite de faptul că mai multe unități ECU ocupă un spațiu limitat. Conectorii – care sunt adesea pe ultimul loc atunci când proiectanții planifică produse noi – devin din ce în ce mai importanți în procesul de proiectare, deoarece producătorii caută module și cabluri de rutare mai mici.

Spre măreție cu componente mai mici și mai fiabile

În esență, cablurile și conectorii reprezintă sistemul nervos central și au nevoie de mai multă inovare și trebuie să devină mai compacți pentru a susține rolul tot mai mare al computerelor și al senzorilor. În unele cazuri, conectorii tradiționali din vehiculele de astăzi pot fi mai mari decât modulele care depind de ei. Aceștia trebuie să devină mai mici, mai fiabili și să permită configurații mai flexibile în spații înguste și aglomerate, ceea ce face tot mai dificilă întreținerea lor.

Miniaturizarea conectorilor a fost adesea realizată cu prețul performanței, ceea ce este inacceptabil pentru producătorii care operează în limita unor criterii de testare stricte și care caută avantaje competitive.

Oglinzile retrovizoare citate anterior ilustrează necesitatea unor capacități mai sofisticate care să ducă cerințele tehnice pentru conectori la un nivel superior. Clienții din industria auto și furnizorii de componente solicită conectori care să ocupe puțin spațiu, să transporte curenți mari, să îmbunătățească capacitatea de lucru și să reziste la apă și la vibrații puternice.

Inginerii de la JAE Electronics, unul dintre cei mai buni 10 furnizori globali de soluții de interconectare, au acceptat provocarea prin proiectarea unui conector auto rezistent la apă, care oferă performanța, designul și flexibilitatea necesare pentru a răspunde cerințelor clienților în ceea ce privește progresele tehnologice din domeniul auto.

JAE a dezvoltat seria MX80 de conectori cu pini și mufe în linie pentru automobile, care corespund unor dimensiuni de cablu de la 0,13 la 1,0 mm² și au o gamă de temperaturi de funcționare de la -40 °C la +125 °C. Începând cu terminalele din interiorul conectorilor, inginerii au evaluat mai multe aspecte, inclusiv geometria arcului, gestionarea curentului, blocarea mecanică, gama de dimensiuni a firelor, optimizarea sertizării, prevenirea deteriorării, accesul sondei de testare, instalarea și îndepărtarea, temperatura amplă de funcționare, etanșarea și performanța la vibrații.

După definirea acestor cerințe, echipa JAE a abordat proiectarea efectivă a conectorului, inclusiv turnarea, selecția materialelor și asamblarea. Bazându-se pe experiența companiei în producția de conectori miniaturizați de înaltă calitate, echipa a început să dezvolte un conector compact cu performanțe ridicate care să îndeplinească cerințele exigente privind rezistența la apă, curenții mari și fiabilitatea ridicată.

Seria de conectori îmbină forța de fixare și miniaturizarea

JAE a dezvoltat două versiuni de proiecte pentru prototipuri, dintre care, una a fost axată pe cel mai înalt grad de miniaturizare, iar cea de-a doua pe îmbunătățirea forței de fixare reduse care rezultă din miniaturizare. În urma acestor eforturi, JAE a dezvoltat un design unic cu un dispozitiv de fixare instalat în fața garniturii de cauciuc, pentru a îmbunătăți fixarea.

Noul design asigură asamblarea corectă a cablajului și fixarea corectă a terminalelor, și îndeplinește clasa de protecție împotriva pătrunderii apei IPX7, rezistând în apă adâncă de 1 metru timp de 30 de minute. În plus, este disponibilă și o versiune IPX9K cu 4 poziții, capabilă să reziste la jeturi de apă de înaltă presiune și cu temperatură ridicată.

JAE oferă versiuni cu 2, 3 și 4 poziții în linie, cu pin și soclu, ale conectorilor MX80. O versiune cu 6 poziții este disponibilă numai ca și conector de tip soclu. Pentru o fiabilitate crescută și pentru a preveni asamblarea incompletă, conectorii includ o funcție de asigurare a poziției terminalelor (TPA) pe carcase pentru a detecta introducerea incompletă a terminalelor. De asemenea, se aude un clic sonor clar care confirmă cuplarea completă.

Seria MX80 este potrivită pentru o mare varietate de aplicații pentru autovehicule și vehicule de transport, inclusiv:

• Oglinzi și geamuri: oglinzi retrovizoare, sisteme de acoperiș, sticlă electrocromică și module de geamuri
• Iluminat: bara de protecție față și spate, lumini de ceață, lumină de marșarier, stopuri, iluminarea plăcuței de înmatriculare, indicator, lampă pentru portiere și iluminare ambientală
• Senzor: parcare, pedala de frână, camera, modulul de intrare fără cheie, presiunea în pneuri și rezervorul de lichid
• Audio: difuzor (fire anti-zgomot și de mari dimensiuni) și microfon
• Altele: suspensie, hayon, uși și comutator de capotă

Printre componentele din portofoliul JAE se numără conectorul în linie cu 2 pini MX80B02PZ1A (Figura 1) și conectorul cu soclu MX80A02SZ1B (Figura 2). De asemenea, sunt disponibili conectorii în linie cu 3 pini MX80B03PZ1A și MX80A03SZ1B; conectorii în linie cu 4 pini MX80B04PZ1A și MX80B04PZ1B; și conectorul cu 6 pini MX80A06SZ1A. Conectorii cu grad de protecție IPX9K sunt disponibili în formatele MX80D04PZ1A în linie cu 4 pini și MX80E04SZ1A cu soclu.

Figura 1: Carcasa conectorului în linie cu 2 pini MX80B02PZ1A (Sursa: JAE Electronics)

Figura 2: Conectorul MX80A02SZ1B cu 2 poziții. (Sursa: JAE Electronics)

Produsele din seria JAE MX80 sunt conectori în linie compacți, impermeabili, cu o gamă extinsă de capacități de alimentare, în funcție de dimensiunea firului ales: 0,75 – 1,0 mm², 0,3 – 0,5 mm² și 0,13 – 0,22 mm². Cu o dimensiune a firului de 0,13 mm², conectorii cu 2 pini au o putere nominală de 4,2 A, cei cu 3 pini de 3,7 A și cei cu 4 pini de 3,6 A. Cu o dimensiune a firului de 0,35 mm², aceste valori nominale sunt, respectiv, 7,1 A, 6,4 A și 5,4 A, iar pentru un fir de 1,0 mm², valorile nominale respective sunt 10,3 A, 10,0 A și 9,5 A.

Conectorii sunt testați pentru condițiile de mediu în conformitate cu standardul de performanță USCAR-2 V2 pentru sistemele de conectare electrică pentru automobile și cu standardul de testare a conectorilor LV214 (severitatea 3). Aceștia au o dimensiune a lamelei de 0,64 mm, conform standardului ISO/JASO/EWCAP/VDA, sunt compatibili cu contactele cu pin cu pas de 2,54 mm și au un suport integrat pe carcasele pinilor pentru a susține clemele de fixare pe șasiu pentru vehicule.

Capacele din spate, carcasele și dispozitivele de fixare din față (Figura 3) sunt turnate din polibutilen tereftalat și fibră de sticlă (PBT-GF10). Garniturile sunt din cauciuc siliconic. JAE oferă contacte (vândute separat și neintegrate în momentul livrării), inclusiv MX80S08K3F1, realizate din aliaj de cupru și cu un finisaj de acoperire cu staniu. Dopurile oarbe pentru etanșarea cavităților nefolosite sunt disponibile atât în versiunea IPX7 (MX80A000XD1), cât și în versiunea IPX9K (MX60A000XD2).

Figura 3: Vederi extinse ale conectorilor cu pin și soclu în linie MX80. (Sursa: JAE Electronics)

În plus, JAE oferă o serie MX81 de conectori compacți nerezistenți la apă, potriviți pentru conectarea dispozitivelor electronice din vehicul, cum ar fi ECU și senzorii. Conectorii MX81, inclusiv MX81A002SF1, utilizează aceleași terminale de soclu ca și conectorii impermeabili din seria MX80. Acest lucru permite utilizarea acelorași terminale și instrumente de sertizare pentru o gamă largă de zone impermeabile și neimpermeabile ale vehiculului.

Concluzie

Producătorii de autovehicule doresc să adauge mai multe caracteristici și funcții electronice în spațiile existente. Proiectanții de produse care pot profita de o nouă generație de conectori mai compacți și mai eficienți vor putea livra componente mai mici cu performanțe mai mari, oferind producătorilor mai multă flexibilitate pentru a îndeplini cerințele pieței.