Board-to-board-connector in architecturen voor het autoboordnet
Alle gegevens over het cabinepersoneel
Moderne boordneten in auto’s ondergaan een transformatie, met name als gevolg van de eisen die worden gesteld door e-mobiliteit, autonoom rijden en 4K-HD-infotainment. board-to-board-connector spelen met hun speciale eigenschappen een sleutelrol bij het omgaan met deze transformatie, zodat hoge datasnelheden bij korte latentietijden worden gewaarborgd.
Zoals bekend is het boboordnet van een voertuig een complex netwerk van elektrische verbindingen dat alle elektrische en elektronische componenten met elkaar verbindt. Daartoe behoren regeleenheden, sensoren, actuatoren, verlichtingssystemen, infotainment en ook connector.
De drie grote trends van vandaag in de auto-industrie – geautomatiseerd, elektrisch en geconnecteerd rijden – vereisen een fundamentele verandering van de huidige elektrisch-elektronische (E/E-)architectuur. De E/E-architecturen ondergaan namelijk een transformatie van een klassieke, decentrale structuur – bestaande uit maximaal 100 regeleenheden – naar een domeinarchitectuur, waarin regeleenheden zijn gegroepeerd in functionele domeinen. Elk domein beschikt over een coördinerende high-performance computer (HPC), waardoor de bedradings- en installatie-inspanningen, evenals de kosten en het gewicht, worden verminderd. Nieuw is de ‘zonale architectuur’ in het voertuig, waarbij functies worden gebundeld in een lokale zonecontroller, waardoor het aantal regeleenheden en de bekabelingsinspanning worden verminderd.
De drie grote trends van vandaag in de auto-industrie – geautomatiseerd, elektrisch en geconnecteerd rijden – vereisen een fundamentele verandering van de huidige elektrisch-elektronische (E/E-)architectuur. De E/E-architecturen ondergaan namelijk een transformatie van een klassieke, decentrale structuur – bestaande uit maximaal 100 regeleenheden – naar een domeinarchitectuur, waarin regeleenheden zijn gegroepeerd in functionele domeinen. Elk domein beschikt over een coördinerende high-performance computer (HPC), waardoor de bedradings- en installatie-inspanningen, evenals de kosten en het gewicht, worden verminderd. Nieuw is de ‘zonale architectuur’ in het voertuig, waarbij functies worden gebundeld in een lokale zonecontroller, waardoor het aantal regeleenheden en de bekabelingsinspanning worden verminderd.



connector in de systeemarchitectuur van boordnetten
Dergelijke structurele veranderingen veranderen ook de eisen die aan een board-to-board-connector worden gesteld, die deze architecturen ondersteunt en implementeert. De taak om nu aanzienlijk grotere datastromen over te dragen en deze in de nog krachtigere regeleenheid tot een totaalbeeld te verwerken, verandert de prestatiefactoren van de connector aanzienlijk.
Bij de verantwoordelijkheid voor een gegevensoverdracht horen ook de verschillende overdrachtstechnologieën die de bandbreedte moeten waarborgen. Hiertoe behoren:
Bij de verantwoordelijkheid voor een gegevensoverdracht horen ook de verschillende overdrachtstechnologieën die de bandbreedte moeten waarborgen. Hiertoe behoren:
- LIN (Local Interconnect Network) als zeer voordelige technologie voor niet-veiligheidsrelevante en niet-tijdkritische toepassingen zoals deursloten, verlichting of airconditioning
- CAN (Controller Area Network) als meest gebruikte transmissietechnologie voor de besturing van de motor, de versnellingsbak, de startmotor of voor accubeheersystemen
- FlexRay met een getwiste dubbele kabel voor gegevensoverdracht voor tijd- en/of veiligheidskritische toepassingen zoals besturing of remmen
- MOST (Media Oriented System Transport) als glasvezelkabel voor multimedia- en infotainmentsystemen
- Automotive Single Pair Ethernet (SPE) als relatief nieuwe technologie die vanwege de bandbreedtecapaciteit steeds meer aan populariteit wint
- SerDes (Serializer/Deserializer) voor hoge gegevensoverdrachten, ideaal voor camera's of displays
Het is in het belang van de auto-industrie om zo min mogelijk verschillende transmissietechnologieën te gebruiken, om de complexiteit van de bedrading laag te houden. In die zin speelt Automotive Ethernet een grotere rol, waarbij ook wordt ingezet op CAN (CAN FD en CAN XL) en LIN en SerDes. Hieruit kunnen centrale eisen aan board-to-board-connector worden afgeleid, waarbij ook de norm LV214 informatie over de eigenschappen onthult.
Highspeed, EMC-bescherming, robuustheid en miniaturisatie

Door de ontwikkeling van sensoren en de gepresenteerde E/E-architectuur neigen de over te dragen gegevensvolumes steeds meer naar hoge snelheden, die voornamelijk afhangen van de regeling van de impedantie van de connector. Als deze fluctueert, ontstaan er resonanties, die op hun beurt leiden tot verliezen in de signaaloverdracht. Een connector vormt vanwege zijn geometrie altijd een potentieel risico voor impedantieschommelingen, die onder andere worden veroorzaakt door materiaal- of geometriewijzigingen. De impedantie wordt
namelijk bepaald door inductieve en capacitieve eigenschappen, die afhankelijk zijn van de grootte, de opstelling en het ontwerp van de pin. Vooral veranderingen in de dwarsdoorsnede hebben een negatief effect, waardoor deze zoveel mogelijk moeten worden geminimaliseerd. Verder kunnen ook diëlektrica (elektrisch slecht of niet-geleidende stoffen) in de buurt van het signaalpad negatieve effecten hebben, waardoor de keuze van het juiste isolatiemateriaal eveneens van groot belang is. Daarnaast zijn er ook invloeden door koppelingsverliezen, de verliezen op het contactpunt tussen mes en veer. Ten slotte kunnen impedantieschommelingen worden veroorzaakt door uitstekende geleidende elementen die als antenne fungeren. Al deze effecten worden samengevat als ‘insertion loss’ (verhouding tussen uitgaand en inkomend signaal), ook wel ‘invoegdemping’ genoemd. Daarnaast is er nog de ‘return loss’ (reflectiedemping), die de verhouding beschrijft tussen het teruggekaatste signaal en het te verzenden signaal.Met het oog op de voortschrijdende miniaturisering van de componenten speelt de EMC-bescherming een bijzondere rol: de hoogfrequente signalen die hierbij optreden, zijn namelijk bijzonder gevoelig voor storingen door ongewenste elektromagnetische effecten. Zelfs de kleinste storingen volstaan al voor een ingrijpende verstoring van de gegevensoverdracht, onjuiste meetsignalen van de sensoren en onjuiste besturingsopdrachten – een scenario dat vanuit veiligheidsoogpunt absoluut onaanvaardbaar is.
Een afgeschermde connector helpt, want in een module fungeert een connector altijd zowel als storingsafleider als storingsbron. Het onderdeel kan ook door andere componenten worden gestoord en heeft zelf ook een elektromagnetische invloed op omliggende componenten. Een afscherming vermindert beide effecten hier met een factor 100 tot 200.
namelijk bepaald door inductieve en capacitieve eigenschappen, die afhankelijk zijn van de grootte, de opstelling en het ontwerp van de pin. Vooral veranderingen in de dwarsdoorsnede hebben een negatief effect, waardoor deze zoveel mogelijk moeten worden geminimaliseerd. Verder kunnen ook diëlektrica (elektrisch slecht of niet-geleidende stoffen) in de buurt van het signaalpad negatieve effecten hebben, waardoor de keuze van het juiste isolatiemateriaal eveneens van groot belang is. Daarnaast zijn er ook invloeden door koppelingsverliezen, de verliezen op het contactpunt tussen mes en veer. Ten slotte kunnen impedantieschommelingen worden veroorzaakt door uitstekende geleidende elementen die als antenne fungeren. Al deze effecten worden samengevat als ‘insertion loss’ (verhouding tussen uitgaand en inkomend signaal), ook wel ‘invoegdemping’ genoemd. Daarnaast is er nog de ‘return loss’ (reflectiedemping), die de verhouding beschrijft tussen het teruggekaatste signaal en het te verzenden signaal.Met het oog op de voortschrijdende miniaturisering van de componenten speelt de EMC-bescherming een bijzondere rol: de hoogfrequente signalen die hierbij optreden, zijn namelijk bijzonder gevoelig voor storingen door ongewenste elektromagnetische effecten. Zelfs de kleinste storingen volstaan al voor een ingrijpende verstoring van de gegevensoverdracht, onjuiste meetsignalen van de sensoren en onjuiste besturingsopdrachten – een scenario dat vanuit veiligheidsoogpunt absoluut onaanvaardbaar is.
Een afgeschermde connector helpt, want in een module fungeert een connector altijd zowel als storingsafleider als storingsbron. Het onderdeel kan ook door andere componenten worden gestoord en heeft zelf ook een elektromagnetische invloed op omliggende componenten. Een afscherming vermindert beide effecten hier met een factor 100 tot 200.

Wat betreft robuustheid: schokken en trillingen brengen de stabiliteit van de gegevensoverdracht net zozeer in gevaar als chemische en thermische omgevingsinvloeden door extreme temperaturen, sterke temperatuurschommelingen, schadelijke gassen, vocht en vuil. Het contactoppervlak bepaalt in belangrijke mate de levensduur van de connector, want tijdens het gebruik treden er microbewegingen op tussen de twee delen van de connector, die op den duur leiden tot oppervlakte-slijtage en daarmee tot een verhoogde contactweerstand en bijgevolg een minder effectieve signaaloverdracht. Een hoogwaardige en duurzame contactcoating helpt deze oppervlakte-slijtage tot een minimum te beperken.
Bij het contactsysteem bewijst een dubbelzijdige vrouwelijke connector-contactstrip goede diensten, omdat er op elk moment, ongeacht externe invloeden, altijd een contactpunt gegarandeerd is. Het wordt nog robuuster met een „hermafrodiet“ contactsysteem, omdat de contacten bij het aansluiten in elkaar vergrendelen en zo zorgen voor maximale contactzekerheid.
Bij het contactsysteem bewijst een dubbelzijdige vrouwelijke connector-contactstrip goede diensten, omdat er op elk moment, ongeacht externe invloeden, altijd een contactpunt gegarandeerd is. Het wordt nog robuuster met een „hermafrodiet“ contactsysteem, omdat de contacten bij het aansluiten in elkaar vergrendelen en zo zorgen voor maximale contactzekerheid.
Bij eendelige connectors wordt afgezien van een kwetsbaar contactgebied, wat zorgt voor een maximale weerstand tegen invloeden van buitenaf. De aansluiting vindt plaats via de ‘press-fit-technologie’, waarbij een press-fit-pen in een doorgemetalliseerd gat in de printplaat wordt geperst, waardoor koudlassen ontstaan tussen de koperen huls en de press-fit-zone. Zo ontstaat een gasdichte, afgietbare verbinding met de printplaat, die een tien keer betere uitvalfrequentie biedt dan geautomatiseerd gesoldeerde connector.

Door de beperkte inbouwruimte in auto’s is er weinig ruimte voor sensoren en regeleenheden, wat op zijn beurt betekent dat de afmetingen van de connector bij gelijke of zelfs hogere prestaties nog verder moeten worden verkleind. Dit is ideaal voor de Surface-Mount-Technologie (SMT), omdat deze in tegenstelling tot de press-fit-technologie een aanzienlijk kleiner rastermaat mogelijk maakt, evenals een dubbelzijdige bestukking van de printplaat.
De tendens om steeds meer en steeds kleinere connector in de assemblages in te bouwen, heeft tot gevolg dat de tolerantieketens langer worden en dat de connector zowel tijdens de montage als tijdens het gebruik steeds grotere toleranties moeten compenseren. Hiervoor bestaan al connector die schokken en trillingen nog beter kunnen opvangen.
De tendens om steeds meer en steeds kleinere connector in de assemblages in te bouwen, heeft tot gevolg dat de tolerantieketens langer worden en dat de connector zowel tijdens de montage als tijdens het gebruik steeds grotere toleranties moeten compenseren. Hiervoor bestaan al connector die schokken en trillingen nog beter kunnen opvangen.
Drie passende productfamilies van ept

De Zero8-producten bieden maximale schaalbaarheid met individueel aanpasbare types, stapelhoogtes en het aantal polen, waarbij ze printplaatafstanden van 6 tot 21 mm en variabele aantallen polen van 12 tot 80 mogelijk maken. De connectoren zijn onderling compatibel en vrij combineerbaar, met eenzijdige of tweezijdige afafscherming. De robuuste ScaleX-aansluittechnologie garandeert een betrouwbaar contact bij schokken en trillingen, compenseert toleranties en biedt EMC-bescherming voor een datasnelheidsnelheid van 16 Gbit/s.
Details over de Zero8
Details over de Zero8

De Colibri-producten zijn afgeschermde, tweerijige SMT-connector met een 0,5 mm rastermaat, die compatibel zijn met PICMG COM Express®, SFF-SIG CoreExpress® en nano-ETXexpress. De receptacles voor COM-modules bieden 196 signaalpinnen en 24 aardingspinnen, terwijl de Plugs voor carrierboards optioneel verkrijgbaar zijn met geleidingspennen, afscherming en SMT-bevestiging. Het COM Express-systeem Colibri biedt uitstekende signaalintegriteit voor meer dan 25 Gbit/s, ideaal voor high-speed-toepassingen met beperkte inbouwruimte.
Details over Colibri
Details over Colibri

Als derde productfamilie biedt One27 robuuste en compacte printplaatverbindingen in SMT-uitvoering met een rastermaat van 1,27 mm. Ze ondersteunen printplaatafstanden van 8 tot 20 mm en zijn verkrijgbaar met 12 tot 80 contacten, evenals als kabelconfectie. Zowel parallelle als haakse verbindingen zijn mogelijk; ze zijn bijzonder robuust en eenvoudig te verwerken, waarbij betrouwbare contactvorming en een hoge flexibiliteit bij de opstelling van printplaten worden gegarandeerd.
Details over de One27
Details over de One27
Als we naar de toekomst kijken, zal autonoom rijden nauw verbonden zijn met de verdere ontwikkeling van technologieën voor gegevensoverdracht en communicatie. Belangrijke aspecten zoals 5G-connectiviteit, cyberbeveiliging, V2X-communicatie, edge computing en blockchaintechnologie zullen de gegevensoverdracht in belangrijke mate bepalen, maar wat zeker blijft, is het naast elkaar bestaan van boordnetten en connectoren, die op een gegeven moment een auto zonder stuurwiel werkelijkheid zullen maken.
Bent u op zoek naar een specifieke stekkerverbinding?
Productlijst

Heeft u nog vragen?
Neem dan gerust contact met ons op!
Aanvraag via het formulier
+49 (0) 8861 2501 0
sales@ept.de
Neem dan gerust contact met ons op!
Aanvraag via het formulier
+49 (0) 8861 2501 0
sales@ept.de

