Laddade elbilar | Högeffekts- och höghastighetsinterconnect designöverväganden för elektriska och autonoma fordon

Med de konvergerande fordonstrenderna för fordonselektrifiering och Advanced Driver Assistance Systems (ADAS), utvecklas rollen för traditionella bilförbindelser för att möta mer krävande prestandakrav för viktiga fordonsapplikationsområden, inklusive högeffektanslutningar som är specifika för elfordon, och hög- hastighetsdatasammankopplingar som krävs för ADAS-kontrollkomponenter som i slutändan kommer att utvecklas till helt autonoma fordonssystem.

Nästa generation av högeffektiva bilförbindelser inkluderar de för fordonsbatterier/drivtåg och andra interna system; samt externa kontakter för laddstationer för elbilar utformade för att hantera de större fordonsbatterierna med högre strömstyrkor som ger snabbare laddningshastigheter.

Avancerade sammankopplingar och kablage kommer att krävas för att hantera avsevärt ökad bandbredd, flera sensoringångar från kameror, LiDAR och radarenheter, allt med högre dataöverföringshastigheter med mer komplexa nätverksarkitekturer som behövs för ADAS och autonoma fordonssystem.

Interna högeffektsanslutningar

Kraftanslutningar internt i fordonet levererar elektrisk ström från laddningsinloppet till fordonsbatteriet och distribuerar batterikraften till fordonets drivlina och andra system, såsom växelriktare, motorer och hjälpanordningar. Det interna ledningsschemat för ett helt elektriskt fordon kräver vanligtvis rivbeständiga silikonmantlade kablar som är resistenta mot de svåra förhållanden, nötning, vätskeexponering och kemikalier som finns i bilmiljöer. Kablar för fordonets interna strömanslutning sträcker sig vanligtvis från 10 mm till 40 mm i diameter, klassade enligt LV 216-1/2-standarden för mantlad högspänningskraftöverföring. Dessa kablar och kontakterna kräver ett brett temperaturområde från -60°C upp till 150/180/200°C (övre temperaturgräns beror på platsen i fordonet). Kontaktdonen ska utformas så att kabelböjningsradien är så liten som möjligt för att begränsa den mekaniska belastningen på kablaget.

https://www.bizlinktech.com/products/index/240/Motor+Vehicle

Externa laddningskontakter

Snabbladdning med likström (likström) är avgörande för att ge förare en metod för att ladda elfordon på kort tid. Detta gäller långväga körning för enstaka fordon samt laddning av stora flottor av elbilar effektivt. Traditionell elbilsladdning med växelström krävde ofta laddning över natten.

Äldre elfordon var vanligtvis begränsade till en maximal laddning på 50 kW, men nyare elbilar med större batterier kan acceptera en laddning från stationer som är klassade till 270 kW eller till och med 350 kW. Därför måste laddningskontakten för nya konstruktioner vara klassad för att klara denna högre effekt.

Överensstämmelse med nordamerikanska och europeiska DC-snabbladdningsanslutningar för bilar måste uppfylla UL 2251- och IEC 62196-standarderna som fastställts för laddningssystem för elfordon. Dessa standarder är CCS-1 (Nordamerika) och CCS-2 (Europa) som är luftkylda laddningskontakter klassade till 300A DC-ström, och vätskekylda CCS-1/2-enheter klassade för minst 500A DC.

Höghastighetsanslutningar för ADAS och autonoma fordonssystem

Ökad bandbredd och dataöverföringshastigheter krävs för nästa generations avancerade förarassistanssystem, inklusive fordonssäkerhetsanordningar som sensorer, kameror, radar/LiDAR och telematik, såväl som infotainment och andra icke-säkerhetssystem. Koaxialkablarna och de sammankopplade kablarna för dessa flera sensorer måste ha ökad datakapacitet och överföringshastigheter för att stödja volymen av denna sensordata, särskilt när bilindustrin övergår från förarstödda system till helt autonoma fordon.

Ett standardsystem för sammankopplingar för bilar involverar kontaktfamiljen FAKRA (Fachkreis Automobil), utvecklad för att möta de stränga mekaniska och miljömässiga kraven inom bilindustrin. Dessa kontakter finns i flera konfigurationer och har färgkodade mönster för enkel identifiering och för att förhindra felmatchning, med primära och sekundära låssystem för säkra anslutningar. Dessa kontakter är klassade för datahastigheter på upp till 8Gps och är idealiska för att utveckla kablage för höghastighets envägsdataöverföring från sensorer placerade i fordonet, inklusive kameror, GPS-navigering, infotainment, RF-nyckelfri tillgång och förarkomfortsystem.

För säkerhetskritiska anslutningar som kräver högre dataöverföringshastigheter, stödjer kablage som använder mini-FAKRA-interconnect-serien upp till 28 Gbs dataöverföring. Utöver de högre datahastigheterna är mini-FAKRA-kontakterna 80 % mer kompakta än vanliga FAKRA-kontakter, vilket sparar utrymme och vikt i fordonselektroniksystem. Kablage som använder dessa kontakter är idealiska för autonom körning och kritiska förarassistanssystem, eftersom de kan leverera höga datavolymer från flera sensorer, kameror och navigationskällor.

Zonstyrningsarkitektur för att stödja autonoma fordon

Traditionella elektriska/elektroniska system för fordon använder en domänbaserad arkitektur, med specifika moduler, enheter och sensorer kopplade till centrala ECU:er (elektroniska styrenheter). Det här tillvägagångssättet kan bara skalas upp till en viss punkt innan det når begränsningar baserat på storlek, vikt och dataöverföringshastigheter.

Nyare bilsystem har en zonarkitektur som använder Ethernet-kabel speciellt utformad för fordonstillämpningar. Att ersätta de enskilda ledningarna och noderna är ett Ethernet-stamnät som kopplar ihop fordonets alla system med ett mjukvarustyrt nätverk som kan aggregera och överföra data från olika noder i fordonet, med hjälp av ett gemensamt protokoll för att stödja olika datahastigheter för att leverera signaler till olika beräkningsplatser ombord på fordonet. Detta zonbaserade tillvägagångssätt använder Ethernet-switchar, eller gateways, vid varje systemnod för att hantera de ökade dataströmmarna som krävs för avancerade fordonssystem, och möjliggör lokal beräkning för mindre tidskänslig bearbetning samtidigt som tidskritiska säkerhets-/kontrollsystem dirigeras till centrala höghastighetsdatorer för fordon.

Denna typ av zonarkitektur kräver användning av differentiella ledningsnät och kabelsammansättningar Ethernet-kabel för fordon med dataöverföringshastigheter på upp till 25 Gbps, samt kontakter för att länka till varje nod i fordonsnätverket. Dessa kablar måste uppfylla OPEN-alliansstandarden TC2/9 etablerad för Ethernet-kommunikation på fordon.

Med det ökande antalet elfordon och fordon med avancerade förarassistanssystem överträffar behovet av höghastighets- och högdensitetskraft och dataöverföring snabbt de traditionella systemen för interna fordonsledningar och extern laddning av elbilar.

Eftersom varje elfordonsmodell har sina egna unika designkrav och kostnadsbegränsningar, bör bildesigners välja en kabelmonterings-/kabelnätspartner med global verksamhet som kan använda ett brett urval av kontakter, kablar och laddningskomponenter för att möta individuella kunders krav på fordonsdesign. . Det är också viktigt att alla ledningskomponenter tillverkas i ISO/TS 16949 och IATF 16949-certifierade anläggningar med certifierade fordonskvaliteter, inklusive ISO 9001, ISO 4001, OHSAS 18000 och UL.

BizLink strävar kontinuerligt efter att utveckla sina ODM/OEM-gränssnittsmöjligheter och att utveckla innovativa, högpresterande sammankopplingslösningar och teknologier som möter branschens växande krav. För mer information besök BizLinks hemsida.