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連接器在高性能車輛系統(tǒng)中的作用
來源：線束世界
瀏覽次數(shù)：5242 發(fā)布時(shí)間：2024-09-09
隨著交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)⒏咝阅苘囕v技術(shù)集成到各種類型的車輛中，并過渡到電動(dòng)汽車，傳統(tǒng)的分散式電氣系統(tǒng)架構(gòu)正在達(dá)到其極限。高級(jí)信息娛樂、安全系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛和車輛到基礎(chǔ)設(shè)施通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)所需的復(fù)雜性和高速特性需要新的設(shè)計(jì)策略和新的連接器來應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。
車輛電氣系統(tǒng)：分散式、域和區(qū)域架構(gòu) 傳統(tǒng)的分散式車輛架構(gòu)由多達(dá)100個(gè)控制單元組成，每個(gè)控制單元都分配了定義的功能，例如控制發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）、安全氣囊、ABS/ESP、座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)或氣候控制。每個(gè)控制器都自主工作，并通過網(wǎng)關(guān)與其他控制單元通信。隨著車輛功能的添加或改進(jìn)，每個(gè)新功能都會(huì)添加一個(gè)控制單元。近年來，從廂式貨車車隊(duì)車輛到公共汽車再到汽車，所有車輛類型都發(fā)生了巨大變化，功能數(shù)量的增加大大增加了每輛車的布線和互連內(nèi)容。 域架構(gòu)中的控制單元分為不同的功能區(qū)域，每個(gè)區(qū)域負(fù)責(zé)車輛的特定區(qū)域，例如動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)或安全功能。獨(dú)立的高性能計(jì)算機(jī) （HPC）執(zhí)行域的主要控制并協(xié)調(diào)其域內(nèi)的控制單元。例如，安全域負(fù)責(zé)監(jiān)督駕駛員輔助系統(tǒng)、ABS/ESP和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制單元。域架構(gòu)減少了控制單元的數(shù)量，與傳統(tǒng)的分散式架構(gòu)相比，減少了所需的布線和安裝工作，從而有效減輕了重量和成本。附加功能可以很容易地集成到升級(jí)或新設(shè)計(jì)中。 在區(qū)域架構(gòu)中，構(gòu)建不是基于域，而是基于本地區(qū)域。例如，多個(gè)功能捆綁在車輛內(nèi)的一個(gè)區(qū)域中。傳動(dòng)系統(tǒng)和信息娛樂系統(tǒng)等功能可以在一個(gè)區(qū)域控制器中組合和處理。中央HPC執(zhí)行各種區(qū)域控制器的初級(jí)控制，將控制單元的數(shù)量和隨之而來的布線量減少50%。
高可靠性和性能要求
所謂的“眼罩”可以在圖的中間看到。無法在此區(qū)域中明確分配信號(hào)。 兩張眼圖都說明了使用16+Gb/s和10Gb/s ept Colibri插頭連接器的電纜長(zhǎng)度和阻抗的影響。此示例說明了如何通過進(jìn)一步開發(fā)觸點(diǎn)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)信號(hào)完整性的顯著提高。通過使用更短的電纜長(zhǎng)度和 100Ω的阻抗，16+Gb/s Colibri變體的眼圖能夠比以前的 10Gb/s Colibri變體更清晰地形成-信號(hào)對(duì)可以清晰地解釋。 高速信號(hào)需要特殊的信號(hào)保護(hù)，因?yàn)樗鼈兲貏e容易受到電磁影響。在這種情況下，連接器既可以充當(dāng)干擾源，也可以充當(dāng)接收器。屏蔽板將保護(hù)敏感信號(hào)免受外部影響。 可以通過考慮源和灌兩種功能的電氣條件來描述連接器，耦合電感LK作為EMC參數(shù)。亨利（H）用于表示此值。這適用于抗干擾性和干擾發(fā)射。如果感應(yīng)電壓（Uind）、發(fā)電機(jī)電壓（UGen）和發(fā)電機(jī)常數(shù)（kGen）已知，則可以使用以下公式確定應(yīng)用的具體最大允許耦合電感（L）：
LK = Uind / （UGen x kGen） 耦合電感還有助于用戶根據(jù)其電磁兼容性定義合適的連接器，并有助于避免成本高昂且對(duì)時(shí)間敏感的試錯(cuò)測(cè)試。示例如下：在4.4kV電壓下，確定 HDMI信號(hào)的特定情況最大耦合電感為47皮亨（pH）。如果該值高于此值，則信號(hào)將無法再不受干擾地傳輸。 LK = Uind / （UGen x kGen） 耦合電感還有助于用戶根據(jù)其電磁兼容性定義合適的連接器，并有助于避免成本高昂且對(duì)時(shí)間敏感的試錯(cuò)測(cè)試。示例如下：在4.4kV電壓下，確定 HDMI信號(hào)的特定情況最大耦合電感為47皮亨（pH）。如果該值高于此值，則信號(hào)將無法再不受干擾地傳輸。
車輛電氣系統(tǒng)：分散式、域和區(qū)域架構(gòu) 傳統(tǒng)的分散式車輛架構(gòu)由多達(dá)100個(gè)控制單元組成，每個(gè)控制單元都分配了定義的功能，例如控制發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）、安全氣囊、ABS/ESP、座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)或氣候控制。每個(gè)控制器都自主工作，并通過網(wǎng)關(guān)與其他控制單元通信。隨著車輛功能的添加或改進(jìn)，每個(gè)新功能都會(huì)添加一個(gè)控制單元。近年來，從廂式貨車車隊(duì)車輛到公共汽車再到汽車，所有車輛類型都發(fā)生了巨大變化，功能數(shù)量的增加大大增加了每輛車的布線和互連內(nèi)容。 域架構(gòu)中的控制單元分為不同的功能區(qū)域，每個(gè)區(qū)域負(fù)責(zé)車輛的特定區(qū)域，例如動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)或安全功能。獨(dú)立的高性能計(jì)算機(jī) （HPC）執(zhí)行域的主要控制并協(xié)調(diào)其域內(nèi)的控制單元。例如，安全域負(fù)責(zé)監(jiān)督駕駛員輔助系統(tǒng)、ABS/ESP和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制單元。域架構(gòu)減少了控制單元的數(shù)量，與傳統(tǒng)的分散式架構(gòu)相比，減少了所需的布線和安裝工作，從而有效減輕了重量和成本。附加功能可以很容易地集成到升級(jí)或新設(shè)計(jì)中。 在區(qū)域架構(gòu)中，構(gòu)建不是基于域，而是基于本地區(qū)域。例如，多個(gè)功能捆綁在車輛內(nèi)的一個(gè)區(qū)域中。傳動(dòng)系統(tǒng)和信息娛樂系統(tǒng)等功能可以在一個(gè)區(qū)域控制器中組合和處理。中央HPC執(zhí)行各種區(qū)域控制器的初級(jí)控制，將控制單元的數(shù)量和隨之而來的布線量減少50%。
高可靠性和性能要求HPC及其相應(yīng)的互連模塊必須按照最高性能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，在自動(dòng)駕駛安全系統(tǒng)中處理成像和傳感器數(shù)據(jù)需要安全的高速數(shù)據(jù)傳輸速率和較短的延遲時(shí)間。同時(shí)，信號(hào)傳輸在任何情況下都不得失敗。高性能、快速，尤其是可靠的數(shù)據(jù)傳輸速率 -有時(shí)在惡劣的環(huán)境條件下-是這些系統(tǒng)中連接器的要求。 信號(hào)的“可讀性”可以用眼圖來說明，該眼圖顯示了接收器中發(fā)射的信號(hào)是否可以唯一地分配給數(shù)字狀態(tài)1或0。為此，信號(hào)通過定義的傳輸路徑，用示波器記錄、疊加并顯示。這樣，信號(hào)路線可以映射重疊。根據(jù)理論，邏輯狀態(tài)的過渡是無限陡峭的，信號(hào)線是完全疊加的。信號(hào)對(duì)的外部干擾因素和內(nèi)部損傷使信號(hào)上升變平，而幅度電平發(fā)生變化。
所謂的“眼罩”可以在圖的中間看到。無法在此區(qū)域中明確分配信號(hào)。 兩張眼圖都說明了使用16+Gb/s和10Gb/s ept Colibri插頭連接器的電纜長(zhǎng)度和阻抗的影響。此示例說明了如何通過進(jìn)一步開發(fā)觸點(diǎn)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)信號(hào)完整性的顯著提高。通過使用更短的電纜長(zhǎng)度和 100Ω的阻抗，16+Gb/s Colibri變體的眼圖能夠比以前的 10Gb/s Colibri變體更清晰地形成-信號(hào)對(duì)可以清晰地解釋。 高速信號(hào)需要特殊的信號(hào)保護(hù)，因?yàn)樗鼈兲貏e容易受到電磁影響。在這種情況下，連接器既可以充當(dāng)干擾源，也可以充當(dāng)接收器。屏蔽板將保護(hù)敏感信號(hào)免受外部影響。 可以通過考慮源和灌兩種功能的電氣條件來描述連接器，耦合電感LK作為EMC參數(shù)。亨利（H）用于表示此值。這適用于抗干擾性和干擾發(fā)射。如果感應(yīng)電壓（Uind）、發(fā)電機(jī)電壓（UGen）和發(fā)電機(jī)常數(shù)（kGen）已知，則可以使用以下公式確定應(yīng)用的具體最大允許耦合電感（L）：
LK = Uind / （UGen x kGen） 耦合電感還有助于用戶根據(jù)其電磁兼容性定義合適的連接器，并有助于避免成本高昂且對(duì)時(shí)間敏感的試錯(cuò)測(cè)試。示例如下：在4.4kV電壓下，確定 HDMI信號(hào)的特定情況最大耦合電感為47皮亨（pH）。如果該值高于此值，則信號(hào)將無法再不受干擾地傳輸。 LK = Uind / （UGen x kGen） 耦合電感還有助于用戶根據(jù)其電磁兼容性定義合適的連接器，并有助于避免成本高昂且對(duì)時(shí)間敏感的試錯(cuò)測(cè)試。示例如下：在4.4kV電壓下，確定 HDMI信號(hào)的特定情況最大耦合電感為47皮亨（pH）。如果該值高于此值，則信號(hào)將無法再不受干擾地傳輸。
