技术畅谈:Molex 耐用连接器、48V 系统与 “车载数据中心”

Molex(莫仕)

主题问答:

问:能否详细介绍一下 “Beyond the Garage(走出车库)” 系列,以及您为何决定推出这一系列?

虽然我们的交通系统部门传统上为汽车领域设计产品,但该项目的重点在于通过分销合作伙伴,将这些解决方案拓展至非汽车应用场景。为了打破思维局限,我们提出了 “走出车库” 这一概念,体现了我们将汽车级零部件应用于更广泛领域的目标。

问:在 “走出车库” 系列中,有没有哪个应用案例让您印象深刻?其中有什么独特的发现吗?

随着业务拓展出汽车领域,我们不断看到产品令人兴奋的新应用场景。在系列访谈中,我们会解释为何我们的元件最初是为车辆开发的 —— 旨在经受住恶劣的汽车环境考验 —— 并鼓励设计师们思考自己的应用是否需要类似的耐用性。一个典型的例子是我们的 NX 150 系列,这是一款应用广泛的中电流、中压汽车系统产品,也是我们全球最大的产品线。现在,我们将其供应给一家家电制造商,用于工业洗碗机中。其密封设计能保护控制板免受潮气侵蚀。与以往潮湿时易故障的裸露电路板不同,密封的 NX 150 即使在水管破裂的情况下也能防止昂贵的损坏,这展示了汽车级解决方案在 “车库之外” 价值。

问:工程师们常因振动、热循环和腐蚀而导致产品失效。您如何定义 “耐用(Rugged)”?

对我们而言,“耐用” 指的是一个系统必须经受住的恶劣环境。用于燃油喷射模块的 M150 连接器 ,同样应用于安装在车轮上的防抱死制动系统(ABS)—— 这些组件必须承受冰雪、水浸、振动以及持续的撞击,尤其是在像底特律这样坑洼路面常见的地方。这些真实的汽车工况证明了我们连接器的耐用性。正是数十年的车辆应用经验,使它们非常适合建筑和物料搬运等行业的苛刻应用。

问:还有哪些行业需要耐用型连接器?

农业是我们的第二大主力市场,目前我们向北美及全球大多数主要农机制造商供应产品。我们还服务于建筑应用场景,如反铲挖土机和叉车,它们都在恶劣环境下运行。除此之外,我们正拓展至海洋市场,在那里持续的水暴露和恶劣环境带来的强烈振动,为我们的产品提供了理想的用武之地。

问:随着向 48V 系统的转型,哪些设计考虑(如爬电距离、电气间隙和材料)变得至关重要?

在 48V(我们称之为中压,即 20-60V)系统中,最大的设计考量之一是满足爬电距离和电气间隙要求 —— 即穿过绝缘材料和引脚之间的距离,用以防止电弧放电。虽然大多数传统汽车系统工作在 20V 或更低电压,不需要过多关注这些因素,但 48V 系统要求更严格的间距和保护,特别是为了管理 热插拔(hot plugging) 和电弧等问题。我们通过适当的镀层以及 “先通后断(make-first/break-last)” 配置等设计特征,来安全且具成本效益地应对这些工况。

向 48V 的转型是由电气化进程加速驱动的 —— 不仅是在纯电动汽车领域,也包括在内燃机平台上增加电动助力转向、涡轮增压和制动系统。从 12V 转换到 48V,根据欧姆定律,可用功率要么变为四倍,要么允许在显著更低的电流下提供相同功率 —— 将电流从约 80 安培降低到 20 安培。这实现了更小的接线端子和电线,降低了成本、重量和封装复杂度,同时提升了整体系统效率。

问:随着数据速率提升至 10Gbps 及以上(以满足计算机视觉和高级驾驶辅助系统 ADAS 需求),连接器设计有哪些创新来维持信号完整性?

我们专注于两大核心领域:高速摄像头连接车载网络。随着 2015 年倒车摄像头成为强制标配,行业从多针模拟系统转向了使用 FAKRA 连接器 的同轴供电(PoC)解决方案。我们通过 mini-FAKRA(HFM)系统 对此进行了升级,它体积更小,在单个外壳内支持多重连接,并提供高达20Gbps的数据速率 —— 是当今环视系统和 ADAS 平台的理想之选,每辆车可能配备 4 至 13 个摄像头。这些高速传输还支持 5G 连接和车联网(V2X) 等功能。

第二个重点是基于以太网的车载网络。虽然传统以太网使用两对双绞线,但汽车领域越来越依赖单对以太网(SPE,基于 IEEE 802.3 标准),允许通过一对电线进行收发传输。这支撑了自动驾驶和高级安全系统日益增长的 “车载数据中心”现实。我们还看到向区域架构(zonal architecture)的转变,通过在本地对传感器进行分组并通过高速骨干网连接区域控制器,从而缩短布线长度。所有这些都实现了更高的冗余、更高的效率,并向着软件定义汽车(SDV) 演进,其功能可通过软件进行后续添加和更新。


Molex(莫仕)

Molex 坚信建立连接的变革力量。作为全球领先的连接器解决方案提供商,Molex 以卓越的工程技术、值得信赖的合作关系以及对质量和可靠性的无与伦比的承诺,帮助跨行业客户改善生活。80 多年来备受信赖,Molex 提供世界级的设计、制造以及超过 100,000 种创新产品组合。我们所做的不仅仅是开发解决方案,我们更是创造终身连接(Creating Connections for Life)。