Board-to-board-kontakter i bilens elektriske systemarkitekturer
Flyvertinner og flyvert
Moderne bilnettverk er i endring, særlig på grunn av kravene som stilles av elektrisk mobilitet, autonom kjøring og 4K-HD-infotainment. Board-to-board-kontakter spiller en nøkkelrolle i denne omstillingen takket være sine spesielle egenskaper, slik at høye dataoverføringshastigheter med korte ventetider kan sikres.
Som kjent er et kjøretøys elektriske system et komplekst nettverk av elektriske forbindelser som knytter alle elektriske og elektroniske komponenter sammen. Dette omfatter styreenheter, sensorer, aktuatorer, belysningssystemer, infotainment og også kontakter.
De tre store trendene i bilindustrien i dag – automatisert, elektrisk og nettverkstilkoblet kjøring – krever en grunnleggende endring av den nåværende elektrisk-elektroniske (E/E-)arkitekturen. Dette skyldes at bilnettverkets arkitekturer er i ferd med å endres fra en klassisk, desentralisert struktur bestående av opptil 100 styreenheter til en domenearkitektur, der styreenheter er samlet i funksjonsområder. Hvert domene har en koordinerende High Performance Computer (HPC), slik at kabling og installasjonsarbeid samt kostnader og vekt reduseres. Nytt er sonearkitekturen i kjøretøyet, der funksjoner er samlet i en lokal sonekontroller, noe som reduserer antall styreenheter og kabling.
De tre store trendene i bilindustrien i dag – automatisert, elektrisk og nettverkstilkoblet kjøring – krever en grunnleggende endring av den nåværende elektrisk-elektroniske (E/E-)arkitekturen. Dette skyldes at bilnettverkets arkitekturer er i ferd med å endres fra en klassisk, desentralisert struktur bestående av opptil 100 styreenheter til en domenearkitektur, der styreenheter er samlet i funksjonsområder. Hvert domene har en koordinerende High Performance Computer (HPC), slik at kabling og installasjonsarbeid samt kostnader og vekt reduseres. Nytt er sonearkitekturen i kjøretøyet, der funksjoner er samlet i en lokal sonekontroller, noe som reduserer antall styreenheter og kabling.



Koblinger i systemarkitekturen for bilelektriske nettverk
Slike strukturelle endringer endrer også kravene til en board-to-board-kontakt som støtter og implementerer disse arkitekturene. Oppgaven med å overføre betydelig større datastrømmer og behandle disse til et helhetsbilde i en enda kraftigere styreenhet, endrer ytelsesfaktorene til kontakten betydelig.
Ansvaret for dataoverføring omfatter også de ulike overføringsteknologiene som må sikre båndbredden. Disse inkluderer:
Ansvaret for dataoverføring omfatter også de ulike overføringsteknologiene som må sikre båndbredden. Disse inkluderer:
- LIN (Local Interconnect Network) er en svært kostnadseffektiv teknologi for ikke-sikkerhetskritiske og ikke-tidsavhengige applikasjoner som dørlåser, belysning eller klimaanlegg
- CAN (Controller Area Network) som den mest brukte overføringsteknologien for styring av motor, girkasse, starter eller for batteristyringssystemer
- FlexRay med en tvunnet dobbel ledning for dataoverføring til tids- og/eller sikkerhetskritiske applikasjoner som styring eller bremser
- MOST (Media Oriented System Transport) som fiberoptisk kabel for multimedia- og infotainmentsystemer
- Automotive Single Pair Ethernet (SPE) som en relativt ny teknologi som blir stadig mer akseptert på
- grunn av båndbreddekapasiteten SerDes (Serializer/Deserializer) for høye dataoverføringer, ideelt for kameraer eller skjermer
Det ligger i bilindustriens interesse å bruke så få ulike overføringsteknologier som mulig for å holde kompleksiteten i kablingen nede. I denne sammenheng spiller Automotive Ethernet en større rolle, samtidig som man også satser på CAN (CAN FD og CAN XL) samt LIN og SerDes. Sentrale krav til board-to-board-kontakter kan utledes av dette, og standarden LV214 gir også informasjon om egenskapene.
Høy hastighet, EMV-beskyttelse samt robusthet og miniatyrisering

På grunn av utviklingen innen sensorteknologi og den presenterte E/E-arkitekturen blir datamengdene som skal overføres stadig større og krever høyere hastighet, noe som hovedsakelig avhenger av styringen av kontaktenes impedans. Hvis denne svinger, oppstår det resonanser som igjen fører til tap i signaloverføringen. På grunn av sin geometri utgjør en kontakt alltid en potensiell risiko for impedanssvingninger, som blant annet forårsakes av endringer i materiale eller geometri. Impedansen
bestemmes nemlig av induktive og kapasitive egenskaper, som er avhengige av størrelsen, plasseringen og utformingen av stiftene. Endringer i tverrsnittet har en særlig negativ innvirkning, og må derfor minimeres så langt det er mulig. Videre kan også dielektriske materialer (elektrisk svakt ledende eller ikke-ledende stoffer) i nærheten av signalveien ha negative effekter, og derfor er valg av riktig isolasjonsmateriale like viktig. I tillegg er det også påvirkninger fra koblingstap, tapene ved kontaktpunktet mellom kniv og fjær. Til slutt kan impedanssvingninger forårsakes av utstående ledningselementer som fungerer som antenner. Alle disse effektene oppsummeres som innkoblingstap (forholdet mellom utgående og innkommende signal), også kalt innkoblingsdemping. I tillegg til dette finnes det returtap (return loss), som beskriver andelen av det tilbakesendte signalet i forhold til det signalet som skal overføres.Med tanke på den stadig økende miniatyriseringen av komponentene spiller EMC-beskyttelse en særlig viktig rolle: De høyfrekvente signalene som oppstår her er nemlig spesielt utsatt for forstyrrelser fra uønskede elektromagnetiske effekter. Selv de minste forstyrrelser er nok til å forårsake omfattende forvrengning av dataoverføringen, feilaktige målesignaler fra sensorene og feilaktige styrekommandoer – et scenario som er helt uakseptabelt for sikkerheten.
En skjermet kontakt hjelper, fordi en kontakt i en komponent alltid fungerer både som en støydemper og en støykilde. Komponenten kan også forstyrres av andre komponenter, og den påvirker selv elektromagnetisk på omkringliggende komponenter. En skjerming reduserer her begge effektene med omtrent en faktor 100 til 200.
bestemmes nemlig av induktive og kapasitive egenskaper, som er avhengige av størrelsen, plasseringen og utformingen av stiftene. Endringer i tverrsnittet har en særlig negativ innvirkning, og må derfor minimeres så langt det er mulig. Videre kan også dielektriske materialer (elektrisk svakt ledende eller ikke-ledende stoffer) i nærheten av signalveien ha negative effekter, og derfor er valg av riktig isolasjonsmateriale like viktig. I tillegg er det også påvirkninger fra koblingstap, tapene ved kontaktpunktet mellom kniv og fjær. Til slutt kan impedanssvingninger forårsakes av utstående ledningselementer som fungerer som antenner. Alle disse effektene oppsummeres som innkoblingstap (forholdet mellom utgående og innkommende signal), også kalt innkoblingsdemping. I tillegg til dette finnes det returtap (return loss), som beskriver andelen av det tilbakesendte signalet i forhold til det signalet som skal overføres.Med tanke på den stadig økende miniatyriseringen av komponentene spiller EMC-beskyttelse en særlig viktig rolle: De høyfrekvente signalene som oppstår her er nemlig spesielt utsatt for forstyrrelser fra uønskede elektromagnetiske effekter. Selv de minste forstyrrelser er nok til å forårsake omfattende forvrengning av dataoverføringen, feilaktige målesignaler fra sensorene og feilaktige styrekommandoer – et scenario som er helt uakseptabelt for sikkerheten.
En skjermet kontakt hjelper, fordi en kontakt i en komponent alltid fungerer både som en støydemper og en støykilde. Komponenten kan også forstyrres av andre komponenter, og den påvirker selv elektromagnetisk på omkringliggende komponenter. En skjerming reduserer her begge effektene med omtrent en faktor 100 til 200.

Nøkkelord: robusthet: Støt og vibrasjoner utgjør en like stor trussel mot stabiliteten i dataoverføringen som kjemiske og termiske miljøpåvirkninger i form av ekstreme temperaturer, store temperatursvingninger, skadelige gasser, fuktighet og smuss. Kontaktflaten er avgjørende for kontaktens levetid, fordi det oppstår mikrobevegelser mellom de to delene av kontakten under drift, noe som over tid fører til slitasje på overflaten og dermed økt overgangsresistans og følgelig en mindre effektiv signaloverføring. En høykvalitets og holdbar kontaktbelegg bidrar til å redusere denne overflateslitasjen til et minimum.
Når det gjelder kontaktsystemet, fungerer en dobbeltsidig fjærlist godt, fordi det alltid er garantert et kontaktpunkt uavhengig av ytre påvirkninger. Det blir enda mer robust med et «kjønnsnøytralt» kontaktsystem, fordi kontaktene fletter seg inn i hverandre når de settes sammen og dermed sørger for maksimal kontaktsikkerhet.
Når det gjelder kontaktsystemet, fungerer en dobbeltsidig fjærlist godt, fordi det alltid er garantert et kontaktpunkt uavhengig av ytre påvirkninger. Det blir enda mer robust med et «kjønnsnøytralt» kontaktsystem, fordi kontaktene fletter seg inn i hverandre når de settes sammen og dermed sørger for maksimal kontaktsikkerhet.
Ved bruk av ett-delte kontakter unngår man et sårbart kontaktområde, noe som gir maksimal motstandsdyktighet mot ytre påvirkninger. Tilkoblingen skjer ved hjelp av innpressingsteknikk, hvor en innpressingspinne presses inn i et gjennomgående hull i kretskortet, noe som fører til kaldsveising mellom kobberhylsen og innpressingssonen. Dette skaper en gasstett, støpbar forbindelse med kretskortet, som gir en ti ganger bedre feilrate enn automatisk loddede kontakter.

Med begrenset monteringsplass i biler er det trangt om plassen for sensorer og styreenheter, noe som igjen betyr at kontaktene må gjøres enda mindre, samtidig som ytelsen skal være den samme eller til og med høyere. Dette er ideelt for overflatemonteringsteknologi (SMT), da den, i motsetning til innpressingsteknikken, muliggjør et betydelig mindre raster samt montering på begge sider av kretskortet.
Tendensen til å montere stadig flere og stadig mindre kontakter i komponentene fører til at toleransekjedene blir lengre, og at kontaktene må kompensere for stadig større toleranser både ved montering og under drift. For dette finnes det allerede kontakter som kan absorbere støt og vibrasjoner enda bedre.
Tendensen til å montere stadig flere og stadig mindre kontakter i komponentene fører til at toleransekjedene blir lengre, og at kontaktene må kompensere for stadig større toleranser både ved montering og under drift. For dette finnes det allerede kontakter som kan absorbere støt og vibrasjoner enda bedre.
Tre passende produktfamilier fra ept

Zero8-produktene tilbyr maksimal skalerbarhet med individuelt tilpassbare utforminger, stabelhøyder og antall poler, og muliggjør kretskortavstander på 6 til 21 mm og et variabelt antall poler fra 12 til 80. Koblingene er innstikkbare med hverandre og kan kombineres fritt, med skjerming på én eller begge sider. Den robuste ScaleX-tilkoblingsteknologien sikrer pålitelig kontakt ved støt og vibrasjoner, kompenserer for toleranser og gir EMV-beskyttelse for en dataoverføringshastighet på 16 Gbit/s.
Detaljer om Zero8
Detaljer om Zero8

Colibri-produktene er skjermede, to-radede SMT-kontakter med 0,5 mm raster, som er kompatible med PICMG COM Express®, SFF-SIG CoreExpress® og nano-ETXexpress. Kontaktene for COM-moduler har 196 signalpinner og 24 jordpinner, mens pluggene for bærerkort er tilgjengelige med guidepinner, skjerming og SMT-feste som tilvalg. COM Express-systemet Colibri tilbyr enestående signalintegritet for mer enn 25 Gbit/s, noe som er ideelt for høyhastighetsapplikasjoner med begrenset installasjonsplass.
Detaljer om Colibri
Detaljer om Colibri

Som sin tredje produktfamilie tilbyr One27 robuste og kompakte kretskortforbindelser i SMT-utførelse med et raster på 1,27 mm. De støtter avstander mellom kretskort på 8 til 20 mm og er tilgjengelige med 12 til 80 kontakter samt som ferdigmonterte kabler. Både parallelle og vinkelrette koblinger er mulige; de er spesielt robuste og enkle å montere, samtidig som de sikrer pålitelig kontakt og stor fleksibilitet i plasseringen av kretskortene.
Detaljer om One27
Detaljer om One27
Ser man fremover, vil autonom kjøring være tett knyttet til videreutviklingen av dataoverførings- og kommunikasjonsteknologier. Nøkkelaspekter som 5G-tilkobling, cybersikkerhet, V2X-kommunikasjon samt edge computing og blockchain-teknologi vil prege dataoverføringen i stor grad, men det som er sikkert, er at bilnettverk og kontakter vil fortsette å eksistere side om side, noe som en dag vil gjøre en bil uten ratt til virkelighet.
Leter du etter en bestemt kontakt?
Produktliste

Har du flere spørsmål?
Ta gjerne kontakt med oss!
Fyll ut skjemaet
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
Ta gjerne kontakt med oss!
Fyll ut skjemaet
+49 8861 2501 0
sales@ept.de

