下一代汽车需要更明确的互连策略

作者: Interplex定制型连接器产品组合总监Ralph Semmeling

当前汽车设计日益复杂，为提高舒适性、提升性能和确保更高的安全性，很多汽车的设计中融入了更复杂的功能。安装在汽车上的传感器和成像设备的数量也在急剧增加。这种情况不仅出现在豪华车市场，中档乃至经济车型也在增加额外的功能。

与此同时，其他动态因素也在改变汽车设计的实施方式。为减轻重量以延长电动汽车（EV）的续航里程，过去采用的机械系统正在逐步被淘汰，取而代之的是电子线控系统。
这两种不同的趋势将带来同一个必然的结果。现在普通车辆所产生和传输的数据量会比过去传统汽车要大几个数量级。此外，应该注意的是，随着汽车自动驾驶水平的提高（且我们开始迈向车辆完全无人驾驶的阶段），数据量只会越来越大。

数据爆炸及其影响

据分析公司麦肯锡预计，如今普通车辆每小时产生的数据量已达 25GB 左右，但这仅仅是个开始。安装于车身内外的摄像头数量还在持续增加，且例如激光雷达、飞行时间（ToF）和超声波等3D成像技术也将在短短几年内成为一种常见功能。   

如果汽车系统要做好充分的准备以应对前所未有的数据需求，那么支持性的互连解决方案也需要得到相应发展。此外，构建并向市场提供此类解决方案的方式也将发生根本性变化。

在汽车系统中实施互连器件 

互连器件要想在充满挑战的汽车环境中发挥效用，并符合严格的国际标准（如欧盟的 LV214 和美国汽车工程师学会的 USCAR2），就必须具备多种属性。首先，它们需要能够承受冲击和振动，其次，还要考虑到暴露于高温环境中的问题。不过，随着汽车行业从燃油车转向电动汽车，这一问题会逐渐减少。

电磁干扰（EMI）源的存在如不予解决，则可能会对传输数据的信号完整性产生不利影响。为解决这一问题，需要在模块中加入屏蔽装置。随着时间的推移，锡须的出现会对互连的可靠性造成严重影响，并有可能出现短路，从而导致系统故障。

此外，车辆设计的空间限制意味着汽车级互连器件必须非常紧凑。这通常需要高密度解决方案。在某些情况下，这些解决方案可能需要将电源和数据传输结合起来。

解决组装方面的问题

除了考虑互连器件本身的性能和可靠性，电子控制单元和传感器模块的一级供应商还必须考虑互连器件集成对量产组装制程的影响。若安装互连器件会增加必要的步骤数量，从而减慢工作流程，这将意味着产出会受到影响。例如，如果需要旋转PCB以改变朝向，则会浪费时间。此外，如果互联器件的组装需要人工干预（而不是完全自动化），那么整个流程的耗时也会更久（出错的风险也会大幅增加）。   
  
鉴于上述问题，压接互连技术日益受关注。压接连接能够提供可靠且简单的连接方式。通过使用这种技术，就能大幅提升组装工作效率，还能避免复杂、劳动密集型和混乱的作业流程（如焊接）。

免焊连接还带来了另一项显著优势。锡膏是完全刚性的，因此在受到冲击或振动时容易开裂，而压接连接具有更大的容差。因此，采用压接连接的模块比采用焊接引脚的模块具有更长的使用寿命。

Interplex 开发的压接连接目前已广泛应用于车用系统，并获得了众多一级供应商的认可。其厚度从 0.4 毫米到 0.8 毫米不等，可提供持续可靠的运行，且易于装配。除了机械方面的稳健性外，它们还具有强大的保持力和行业领先的热特性。

通过可应用于压接互连的 IndiCoat 电镀专利技术，Interplex 能够克服锡须这个对于其他连接器供应商来说颇为挑战的困难。基于此，最终产品的质量可得到长期的保证。

图 1：Interplex miniPLX 和 miniEON 压接连接

很多汽车企业都希望将 电子控制单元或传感器模块的设计工作外包，而比起通过公司内部或其一级供应商来进行，许多企业现在都依靠Interplex来承接这些工作，进而将工程资源集中在自身能够获得最大差异化之处。

通过与 Interplex 合作，汽车品牌能够利用高精度机械工程和涂层技术等领域中业界领先的专业知识。图 2 所示的雷达单元和图 3所示安全气囊 电子控制单元都是 Interplex 为汽车部署而设计和制造的众多模块之一。

图 2：Interplex 生产的雷达模块所包含的元件详情

图 3：Interplex 开发的安全气囊 ECU 示例

Interplex 应对客户项目的关键在于其所建立的模块化制造方法，即不同的单元设计之间共享大部分通用元素，但在一些关键专用治具仍可直接进行调整。这意味着能够减少客户需要支付的价格，因为无需为每个模块提供全新的模具，而且可以将额外资本设备的购置降至最低。新的生产线不再需要从头开始，因为只需对早前的模块进行修改。

对所使用的制造技术进行统一，即通过一个强适应性的平台来满足更多汽车客户对模块的要求。客户可为其车型采用独特的单元，降低总成本的同时并维护自身利润，这样的平衡对他们来说非常具有吸引力。
 
结论

显然，现代汽车制造商及其一级合作伙伴需要卓越的互连器件。这些产品不仅必须提供该领域一直以来所期望的更高性能和长期可靠性，还必须超越当下，提供简单的组装和充足的适应范围，从而降低总成本并实现产量最大化。

Interplex技术团队服务汽车领域的客户已有数十载，无论是对于当前处于开发进程中的新车型，还是尚未发布、仍处于概念阶段的车型，Interplex技术团队都能深入洞察其需求。在 电子控制单元和传感器模块中加入压接端子，可使装配更轻松，从而加速生产流程以助力提高盈利能力。此外，在构建这些模块时，通过采用顶部加载、基于平台的方法，能够实现足够的灵活性，从而尽可能地提高生产流程的成本效益。