Board-to-board-stik i arkitekturer til bilers elektriske systemer
Alle data om kabinepersonale
Moderne bilelektriske systemer er under forandring, især på grund af kravene fra elektrisk mobilitet, autonom kørsel og 4K-HD-infotainment. Board-to-board-stik spiller med deres særlige egenskaber en nøglerolle i denne omstilling, så der kan sikres høje dataoverførselshastigheder med korte ventetider.
Som bekendt er et køretøjs elektriske system et komplekst netværk af elektriske forbindelser, der forbinder alle elektriske og elektroniske komponenter med hinanden. Dette omfatter styreenheder, sensorer, aktuatorer, belysningssystemer, infotainment og stikforbindelser.
De tre store tendenser i bilindustrien i dag – automatiseret, elektrisk og forbundet kørsel – kræver en grundlæggende ændring af den nuværende elektrisk-elektroniske (E/E-)arkitektur. For bilens elektriske arkitekturer er i færd med at skifte fra en klassisk, decentral struktur bestående af op til 100 styreenheder til en domænearkitektur, hvor styreenhederne er samlet i funktionsområder. Hvert domæne har en koordinerende højtydende computer (HPC), hvilket reducerer omfanget af ledningsføring og installation samt omkostninger og vægt. Nyt er zonearkitekturen i køretøjet, hvor funktioner er samlet i en lokal zonecontroller, hvilket reducerer antallet af styreenheder og omkostningerne til kabelføring.
De tre store tendenser i bilindustrien i dag – automatiseret, elektrisk og forbundet kørsel – kræver en grundlæggende ændring af den nuværende elektrisk-elektroniske (E/E-)arkitektur. For bilens elektriske arkitekturer er i færd med at skifte fra en klassisk, decentral struktur bestående af op til 100 styreenheder til en domænearkitektur, hvor styreenhederne er samlet i funktionsområder. Hvert domæne har en koordinerende højtydende computer (HPC), hvilket reducerer omfanget af ledningsføring og installation samt omkostninger og vægt. Nyt er zonearkitekturen i køretøjet, hvor funktioner er samlet i en lokal zonecontroller, hvilket reducerer antallet af styreenheder og omkostningerne til kabelføring.



Stikforbindelser i systemarkitekturen for bilelektriske netværk
Sådanne strukturelle forandringer ændrer også de krav, der stilles til et board-to-board-stik, som understøtter og implementerer disse arkitekturer. Opgaven med nu at overføre betydeligt større datastrømme og behandle disse til et samlet billede i en endnu mere effektiv styreenhed ændrer stikforbindelsens ydeevne betydeligt.
Ansvaret for dataoverførslen omfatter også de forskellige overførselsteknologier, der skal sikre båndbredden. Disse omfatter:
Ansvaret for dataoverførslen omfatter også de forskellige overførselsteknologier, der skal sikre båndbredden. Disse omfatter:
- LIN (Local Interconnect Network) som en meget prisvenlig teknologi til ikke-sikkerhedsrelevante og ikke-tidsfølsomme anvendelser såsom dørlåse, belysning eller klimaanlæg
- CAN (Controller Area Network) som den mest anvendte transmissionsteknologi til styring af motor, gearkasse, starter eller til batteristyringssystemer
- FlexRay med en tvunnet dobbeltledning til datatransmission til tids- og/eller sikkerhedskritiske anvendelser som styring eller bremser
- MOST (Media Oriented System Transport) som fiberoptisk kabel til multimedie- og infotainmentsystemer
- Automotive Single Pair Ethernet (SPE) som en relativt ny teknologi, der vinder stadig større udbredelse på grund
- af båndbreddekapaciteten SerDes (Serializer/Deserializer) til høje dataoverførsler, ideelt til kameraer eller skærme
Det er i bilindustriens interesse at anvende så få forskellige transmissionsteknologier som muligt for at holde kompleksiteten i ledningsføringen på et lavt niveau. I den forbindelse spiller Automotive Ethernet en større rolle, men der satses også på CAN (CAN FD og CAN XL) samt LIN og SerDes. Heraf kan man udlede centrale krav til board-to-board-stik, og standarden LV214 giver også oplysninger om egenskaberne.
Høj hastighed, EMC-beskyttelse samt robusthed og miniaturisering

Som følge af sensorudviklingen og den præsenterede E/E-arkitektur bliver de datamængder, der skal overføres, i stigende grad højhastighedsdata, hvilket hovedsageligt afhænger af styringen af stikforbindelsens impedans. Hvis denne svinger, opstår der resonanser, som igen medfører tab i signaloverførslen. På grund af sin geometri udgør et stik altid en potentiel risiko for impedansudsving, der blandt andet forårsages af ændringer i materiale eller geometri. Impedansen
bestemmes nemlig af induktive og kapacitive egenskaber, som afhænger af stiftens størrelse, placering og design. Især ændringer i tværsnittet har en negativ indvirkning, hvorfor disse skal minimeres så vidt muligt. Desuden kan dielektrikum (elektrisk svagt ledende eller ikke-ledende stoffer) i nærheden af signalvejen have negative virkninger, hvorfor valget af det rigtige isoleringsmateriale er lige så vigtigt. Derudover er der også påvirkninger fra koblingstab, dvs. tab ved kontaktpunktet mellem stift og fjedre. Endelig kan impedansudsving forårsages af fremspringende ledningselementer, der fungerer som antenner. Alle disse effekter sammenfattes som indsættelsestab (forholdet mellem udgående og indgående signal), også kaldet indsættelsesdæmpning. Derudover findes der også return loss (returdæmpning), som beskriver andelen af det returnerede signal i forhold til det signal, der skal overføres.I forbindelse med den fortsatte miniaturisering af komponenter spiller EMC-beskyttelse en særlig rolle: De højfrekvente signaler, der opstår her, er nemlig særligt følsomme over for forstyrrelser fra uønskede elektromagnetiske effekter. Selv de mindste forstyrrelser er nok til at forvrænge datatransmissionen i vid udstrækning, give forkerte målesignaler fra sensorerne og uhensigtsmæssige styrekommandoer – et scenarie, der er absolut uacceptabelt for sikkerheden.
Et afskærmet stik hjælper, da et stik i et modul altid fungerer både som støjdræn og som støjkilde. Desuden kan komponenten forstyrres af andre komponenter og har selv en elektromagnetisk indvirkning på omgivende komponenter. En afskærmning reducerer her begge effekter med en faktor på ca. 100 til 200.
bestemmes nemlig af induktive og kapacitive egenskaber, som afhænger af stiftens størrelse, placering og design. Især ændringer i tværsnittet har en negativ indvirkning, hvorfor disse skal minimeres så vidt muligt. Desuden kan dielektrikum (elektrisk svagt ledende eller ikke-ledende stoffer) i nærheden af signalvejen have negative virkninger, hvorfor valget af det rigtige isoleringsmateriale er lige så vigtigt. Derudover er der også påvirkninger fra koblingstab, dvs. tab ved kontaktpunktet mellem stift og fjedre. Endelig kan impedansudsving forårsages af fremspringende ledningselementer, der fungerer som antenner. Alle disse effekter sammenfattes som indsættelsestab (forholdet mellem udgående og indgående signal), også kaldet indsættelsesdæmpning. Derudover findes der også return loss (returdæmpning), som beskriver andelen af det returnerede signal i forhold til det signal, der skal overføres.I forbindelse med den fortsatte miniaturisering af komponenter spiller EMC-beskyttelse en særlig rolle: De højfrekvente signaler, der opstår her, er nemlig særligt følsomme over for forstyrrelser fra uønskede elektromagnetiske effekter. Selv de mindste forstyrrelser er nok til at forvrænge datatransmissionen i vid udstrækning, give forkerte målesignaler fra sensorerne og uhensigtsmæssige styrekommandoer – et scenarie, der er absolut uacceptabelt for sikkerheden.
Et afskærmet stik hjælper, da et stik i et modul altid fungerer både som støjdræn og som støjkilde. Desuden kan komponenten forstyrres af andre komponenter og har selv en elektromagnetisk indvirkning på omgivende komponenter. En afskærmning reducerer her begge effekter med en faktor på ca. 100 til 200.

Nøgleord: robusthed: Stød og vibrationer udgør en trussel mod datatransmissionens stabilitet, ligesom kemiske og termiske miljøpåvirkninger i form af ekstreme temperaturer, store temperatursvingninger, skadelige gasser, fugt og snavs. Kontaktfladen er afgørende for stikforbindelsens levetid, da der under drift opstår mikrobevægelser mellem de to dele af stikforbindelsen, som på sigt fører til slid på overfladen og dermed til øget overgangsmodstand og følgelig en mindre effektiv signaloverførsel. En højkvalitets og holdbar kontaktbelægning hjælper med at reducere dette overfladeslid til et minimum.
I kontaktsystemet fungerer en dobbeltsidet stikliste godt, da der altid er garanteret et kontaktpunkt uanset ydre påvirkninger. Det bliver endnu mere robust med et "kønsneutralt" kontaktsystem, da kontakterne fletter sig ind i hinanden, når de stikkes sammen, og dermed sikrer maksimal kontaktsikkerhed.
I kontaktsystemet fungerer en dobbeltsidet stikliste godt, da der altid er garanteret et kontaktpunkt uanset ydre påvirkninger. Det bliver endnu mere robust med et "kønsneutralt" kontaktsystem, da kontakterne fletter sig ind i hinanden, når de stikkes sammen, og dermed sikrer maksimal kontaktsikkerhed.
Ved stikforbindelser i ét stykke undgår man et sårbart kontaktområde, hvilket giver den højeste modstandsdygtighed over for ydre påvirkninger. Tilslutningen sker ved hjælp af indpressningsteknik, hvor en indpressningsstift presses ind i et gennemgående hul i printpladen, hvilket resulterer i koldsvejsninger mellem kobberhylsteret og indpressningszonen. Dette skaber en gasæt, støbbelig forbindelse til printpladen, som har en ti gange bedre fejlrate end automatisk loddede stikforbindelser.

I bilindustrien, hvor pladsen er begrænset, er der trængsel for sensorer og styreenheder, hvilket igen betyder, at stikforbindelserne skal gøres endnu mindre, samtidig med at ydeevnen forbliver den samme eller endda øges. Dette er ideelt til overflademonteringsteknologi (SMT), da den i modsætning til indstøbningsteknikken muliggør et betydeligt mindre raster samt montering på begge sider af printkortet.
Tendensen til at montere stadig flere og stadig mindre stik i komponenterne medfører, at tolerancekæderne bliver længere, og at stikkene skal udligne stadig større tolerancer både ved montering og under drift. Til dette formål findes der allerede stik, der kan absorbere stød og vibrationer endnu bedre.
Tendensen til at montere stadig flere og stadig mindre stik i komponenterne medfører, at tolerancekæderne bliver længere, og at stikkene skal udligne stadig større tolerancer både ved montering og under drift. Til dette formål findes der allerede stik, der kan absorbere stød og vibrationer endnu bedre.
Tre passende produktfamilier fra ept

Zero8-produkterne tilbyder maksimal skalerbarhed med individuelt tilpasselige udformninger, stabelhøjder og antal poler, idet de muliggør printpladeafstande på 6 til 21 mm og et variabelt antal poler fra 12 til 80. Stikkene er indbyrdes stikkompatible og kan kombineres frit, med afskærmning på den ene eller begge sider. Den robuste ScaleX-tilslutningsteknologi sikrer pålidelig kontakt ved stød og vibrationer, kompenserer for tolerancer og tilbyder EMC-beskyttelse ved en dataoverførselshastighed på 16 Gbit/s.
Detaljer om Zero8
Detaljer om Zero8

Colibri-produkterne er afskærmede, to-række SMT-stik med 0,5 mm raster, der er kompatible med PICMG COM Express®, SFF-SIG CoreExpress® og nano-ETXexpress. Stikhusene til COM-moduler har 196 signal- og 24 jordben, mens stikkene til carrierboards fås med guidepinde, afskærmning og SMT-fastgørelse som tilvalg. COM Express-systemet Colibri tilbyder fremragende signalintegritet på over 25 Gbit/s, hvilket er ideelt til højhastighedsapplikationer med begrænset monteringsplads.
Detaljer om Colibri
Detaljer om Colibri

Som den tredje produktfamilie tilbyder One27 robuste og kompakte printkortforbindelser i SMT med et raster på 1,27 mm. De understøtter printkortafstande fra 8 til 20 mm og fås med 12 til 80 kontakter samt som kabelkonfektion. Både parallelle og vinkelrette forbindelser er mulige; de er særdeles robuste og nemme at bearbejde, samtidig med at de sikrer pålidelig kontakt og stor fleksibilitet i placeringen af printkortene.
Detaljer om One27
Detaljer om One27
Ser man fremad, vil selvkørende biler være tæt forbundet med den videre udvikling af dataoverførsels- og kommunikationsteknologier. Nøgleaspekter som 5G-forbindelse, cybersikkerhed, V2X-kommunikation samt edge computing og blockchain-teknologi vil præge dataoverførslen i høj grad, men det står fast, at bilnetværk og stikforbindelser vil fortsætte med at eksistere side om side, hvilket på et tidspunkt vil gøre en bil uden rat til virkelighed.
Leder du efter en bestemt stikforbindelse?
Produktliste

Er der yderligere spørgsmål?
Så kontakt os gerne!
Forespørgsel via formularen
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
Så kontakt os gerne!
Forespørgsel via formularen
+49 8861 2501 0
sales@ept.de

