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车载信息娱乐系统和驾驶辅助应用的连接器趋势
2020-03-16 11:35
汽车电子设备的传统布线方法往往不够灵活，造成车辆的重量上升，提高成本与操作复杂程度，而同时并未带来相应 的价值提升。对于数字时代互连技术进 步的五个层次，Molex做出了充分的诠释。
电子设备使几乎每一种车辆功能都成为了现实。日趋流行的车载信息娱乐系 统、集成的智能手机连接、路线规划导航，以及驾驶辅助应用，都在将车内带 宽与连接性推向新的高度。
在十年前，汽车电子设备的平均成本约 占总制造成本的五分之一。到了今天， 这一数字跃升至30%至35%，甚至更高。 汽车制造商都意识到了使用电子设备来 实现车型差异化所带来的价值：汽车买 家都希望高端的车载信息娱乐系统、安 全功能以及其他功能逐渐成为新车型的 标准配置。《消费者报告》最近开展的 研究发现，驾驶员对品牌的忠诚度日益 降低，开始趋向于配有标准的“豪华” 嵌入式电子设备的车型。然而，设备的 可靠性与设计的复杂性也至关重要。根 据2014年对车主意见的调查，过于复杂 的车载信息娱乐设备成为了最易出现问 题的功能。
使用端子、电线、线夹、压刺、密封件 和线束装配板的传统布线方法往往不够 灵活，使车辆的重量上升，并且也提高 了成本与复杂程度，而并未带来相应的 价值提升。汽车连接器和线缆方面的巨大 发展帮助简化数字汽车时代的设计过程。 汽车连接器技术可以节省内部空间，同 时降低车辆内精密电子系统的总成本。
如上图所示，在汽车的世界中，连接器 的使用趋势存在五个迥然不同的层次。 对于过去几代更为传统的汽车连接器系 统来说，每一层次都有其各自不同的挑 战与影响。
传统的“压刺”方法代表了第一层。 密封和非密封连接器解决方案支持信 号或电源，端子的接线头尺寸为2.8 毫米、1.5毫米、1.2毫米、0.64毫米 和 0.50毫米，设计满足OEM的偏好和 应用需求。塑性功能则可实现键控、 端子定位组件(TPA)和连接器定位组件 (CPA)，并在半锁紧位置上有所创新， 确保配对效果。
对带宽的需求将 CAN、FlexRay、MOST总线和其他相 关技术引入了车辆应用当中。双绞线则 提高了连接器和线束的投入和基础设施 的复杂性。从早期简单的编织后端接的 电线跨越到采用高度自动化的设备，在 线缆路径上精密编织并定位拼接连接 器，汽车行业实现了流程上的改进。在大幅改进了双绞线技术的同时，布线方式仅仅将连接性能提升了一个层次。双绞线技术实际上仅仅将第一层使用的相 同线缆与连接器系统融合到了一起。
屏蔽线缆的应用满足了第四层存在的部 分挑战。同轴线缆最初仅用于AM/FM 天线应用，在第四层当中最具特色。最近，随着USB的引入，屏蔽差分双绞线 所带来的挑战更为突出，因为USB的 功能超越了设备充电，成为电子设备与 车辆交互的一个重要接口。USB可使 数据通路为驾驶员和乘客提供存储的数 字音乐、有声读物和其他形式的移动娱 乐。USB是迄今为止用于车辆的速度最 快的数据总线，可以提供传统的第一层 连接器所无法实现的480Mb/s的数据 速率以及所需的屏蔽功能。
USB代表了车载娱乐信息系统领域 的巨大进步，而同时串并转化器（并 串/串并转换电路）也进入了汽车行 业。RGB（红绿蓝）合并布线一般常 部署于个人电脑和消费品应用当中，可 以为内置的 GPS 地图提供增强的控制 台显示功能，并可优化后座乘客的视频 娱乐效果。
屏蔽双绞线连接系统可以实现分辨率更 高的堆栈显示、备用摄像头、数字仪表 板、平视显示，以及扩展的客户便捷端 口(CCP)功能接收数字媒体中心获得顶 尖的影音感受。屏蔽双绞线的通道数可 以增加，用于电路数更高的汽车连接 器。例如，Molex结构牢固的五针屏蔽 式HSAutoLink组件具有更佳的屏蔽功 能和额外的针数，满足汽车领域严格的 力学要求。该系统符合USCAR-30标 准，针对OEM系统认证支持USB 2.0 要求。
在传统的线束装配中，我们注意到铜缆 和屏蔽的成本成为了障碍。过渡到第五 层的光缆布线系统，在技术上的跨越需 要慎之又慎。部分从业者倾向于使用塑 料光纤(POF),虽然成本与复杂性飙升 但却可以衔接起传统的铜缆产品和光纤 之间的技术鸿沟。未来的技术可能会充 分利用POF和其他进步成果，为光纤和 收发器提供新的技术路径。 汽车的数字内容并未表现出止步不前或 者减少的趋势。未经定义的第三层显示 出行业正处在技术变革的状态。高度受 管的双绞线说明之前的方法不足以满足 性能越来越高的链路分段的要求。后端 接双绞线可产生不一致的线对，这在第 二层系统中是不能接受的。通过线缆屏 蔽对预编织双绞线的固有改进，可能会 增加汽车连接系统的成本与复杂性。包 含硅片、线缆和连接器在内的端对端的 解决方案是可行的，无需使用价格高昂 的屏蔽层，但是需要一定的平衡来满足 物理要求和电气要求。IEEE以及行业内 的其他规范都积极参与了推动以太网标 准，这可能指明最佳的前进道路。