车辆系统产生和使用大量数据,这引起了人们对数据完整性和安全性的关注,以及面对电磁兼容性的不断挑战。在这种快速变化的场景中,设计师需要记住哪些行业标准?
插电式混合动力电动汽车的增长,以及先进的驾驶员辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统的日益复杂,正在改变电气和汽车连接器的行业标准。电力传输只是连接的一个方面,但随着车辆系统产生和使用大量数据,对汽车连接器的数据完整性、安全性以及电磁兼容性提出挑战。在这种快速变化的场景中,设计师需要记住哪些行业标准?
汽车工业正在经历一场巨大变革
近十年来汽车工业在不断变化。随着汽车技术变化发生,也刺激其他几个领域的变化。
自动驾驶汽车需要安装大量传感器才能安全导航。现代车辆已经有了多种ADAS功能,如自适应巡航控制、紧急制动和盲点检测等。随着更多功能使用,需要更多传感器数据。位于车辆周围的传感器需要一起建立网络。为此,创新了单对以太网(SPE)协议,如多通道10Base-T1S和长距离10Base-T1L,使这个网络成为可能。
另一个重要的行业趋势是电气化。对电动汽车(ev)日益增长的需求推动了汽车研发方式的转变。例如,电动汽车电池的巨大重量和汽车周围布线的增长要求汽车工程师考虑一种新的汽车电气/电子架构方法,从而节省重量、降低成本。大多数汽车制造商都采用了区域式结构,显著减少了连接到特定位置的电缆数量。例如,驾驶员的门区域只需要电源和网络连接,通过区域控制器管理与门后视镜、盲点传感器、锁、车窗电机和转向指示灯的通信。
任何电气和电子安装的基础都是将传感器、执行器、电机通过电缆和连接器与电子控制单元、计算机相连接。
汽车领域连接的可靠性
汽车运行环境要求很高。设备、电缆和连接器会经历极端温度、湿度和严重的灰尘影响。由于每一个部件不仅对车辆性能,而且对它的安全至关重要,因此保持汽车连接器可靠和坚固地连接是非常重要的。从机舱温度到车轮牵引效率的所有传感器都需要专门安装。
在为汽车应用选择汽车连接器时,工程团队应该考虑多个因素。
环境因素
无论是车内还是车外,电缆和连接器的环境都具有挑战性,从温度湿度到振动冲击,各种因素都很严苛。振荡可能会使电缆和相关的汽车连接器接头疲劳,需要仔细注意连接器的放置、安装和施工。对于某些应用,连接器可能会定期浸没在水中,所以密封是至关重要的。
应用
汽车应用将规定电缆和连接器产品的类型,范围从未屏蔽、双绞线数据电缆、同轴天线馈线、电动汽车中使用的大电流、高压电力连接器等。还应审查接触环境条件的情况。
机械性
连接器产品的机械强度和鲁棒性至关重要。对环境因素和应用要求的保护将影响连接器的规格,如使用锁紧环或卡扣、入口保护、连接的电缆质量、舱壁或在线固定等。其他机械考虑因素包括插入力和保持力。
电气化
连接器产品的电气参数包括电压、电流、EMI屏蔽和隔离电压等。越来越多的混合连接器具备信号传感器输出、高速数据网络和分区12V/24V供电等功能。机电工程团队在采用这种方法时,必须考虑多种因素。
装配和生产
还应考虑到将如何组装连接器。需要考虑标准的现成连接器能满足要求,还是需要定制部件。所有这些因素都影响着连接的选择,以及劳动力和材料成本等。
规定和标准
一些汽车应用,如电动汽车充电,需要特定连接器产品。工程团队应与相关的汽车标准当局进行沟通,确定是否存在针对特定应用的规范。
标准连接器产品已经流行起来,并可从各种供应商处获得。例如2针到32针矩形低压(LV)连接器,用于单对以太网。混合电源和信号连接器支持区域结构应用。
汽车行业的标准组织
除了上述因素的演变之外,一些标准组织还发布了汽车连接器规范,可以帮助设计师选择适当的组件。
汽车工程师协会(SAE)是一个由超过12.8万名航空航天、汽车和商用车行业的工程师和相关技术专家组成的全球协会。它有一个正式的、完善的标准开发过程,涵盖了车辆系统、材料和方法的各个方面。
SAE所使用的标准开发过程
美国汽车研究理事会(USCAR)成员组织和SAE合作,定义和发布汽车标准。例如,它的EWCAP规范规定了一系列电气连接的性能测试方法。在欧洲,LV214的连接器标准与USCAR的连接器标准基本一致。
USCAR提供了流行连接器产品的技术图纸
国际电工委员会(IEC)提供了涵盖电气和电子设备的各种功能的标准。
汽车连接器标准示例
IEC 62196:本标准适用于电动汽车交流或直流充电的插头和插座。它有几个部分,1,规定了一般连接器产品要求;2,直流和交流连接器的尺寸和互换性规范;3,直流充电连接器的热管理影响和注意事项。
USCAR12-6:本标准提供了制造商在设计汽车电气连接器时必须遵循的具体和可测量的设计要求。还必须遵守USCAR2中规定的相关连接的性能标准。
USCAR2:符合USCAR2是任何汽车连接器的基本组成部分。该规范为制造商提供了可测量的性能标准,并涵盖了各种连接器产品类型,从0到20 VDC定义的低压,到射频应用的同轴电压。超过20 VDC的汽车连接器,板级连接,或小孔端子柱则不属于此规范。
SAE J1742:本标准概述了高压车载车辆电气线束连接器的测试方法和性能要求。它涵盖了完整的开发和生产测试,从20 VDC到600 VDC的任何电流水平,以及任何携带超过80 A的车辆系统。在混合连接器布置中,例如,高压电池和来自电池管理系统传感器的数据等,必须符合SAE J2223-2连接器标准。
连接器标准继续发展
汽车行业不断发展。如向800 VDC基础设施的转移,分区布线架构,以及去除传统12 V电池,所有这些都对当前的电气标准有影响。通过与车辆制造商和设备供应商的合作,标准组织确保连接器产品标准与这些进步保持同步。 |