现代车载网络中的插接系统和数据传输

汽车零部件供应商如何适应最新发展

现代车辆高度依赖电子设备。尤其在制动和转向等安全关键功能上，可靠且高性能的数据传输解决方案和插接系统对于处理来自传感器和摄像头的实时数据至关重要。下面将更详细地探讨这里使用的系统和技术。  

从驾驶员到乘客 – 自主驾驶正在塑造对现代车载网络的要求

数据传输技术在未来几代车辆中将发挥着越来越重要的作用。随着自主驾驶的发展，对驾驶员辅助系统（ADAS）的需求将急剧增加，数据连接数量及所需传输速率亦随之大幅提升。其目标是在未来实现更高水平的自主驾驶。尤其是使用越来越多的传感器（如激光雷达和雷达）与摄像头，需要高精度和快速的数据传输。摄像头的分辨率不断提高，今天使用的高清质量也将进一步发展。数据必须实时传输至控制单元并进行评估。延迟时间必须非常低，以确保诸如防撞系统等关键系统的安全性。为了避免事故和可能的人身和财产损失，高延迟时间在这里是不可接受的。 

车辆与基础设施之间快速且安全的通信（V2X通信）同样至关重要。如果智能交通管理系统与高度自动驾驶相结合，则对环境影响做出即时反应至关重要。由此可以预先避免潜在的交通拥堵和堵塞。   

由于集成了极其广泛的信息娱乐系统，所需的数据传输速率也将迅速提高，尤其在向8K高分辨率显示屏传输流媒体内容时。此时不仅必须保证显示屏本身的功能，而且还必须保证多媒体数据的接收和向设备的传输，以避免画面出现像素化或显示卡顿的情况。

供应链的安全性和可持续性

数据传输解决方案在现代车载网络中的重要性日益增加，这使得汽车行业将注意力集中在相应部件的可靠供应上。特别是自新冠疫情以来，零部件供应商在确保供应链稳定方面面临着巨大挑战。传统的“准时制”（Just-in-time）方法，旨在尽可能减少库存，因危机而受到了严重质疑。半导体和其他关键材料的供应短缺导致了生产中断。为了最大限度地降低这些风险，企业越来越多地采用“争取外包”（Right-Shoring）策略，即将生产和采购地点转移到具有最佳成本风险比率的地区。除了传统的向墨西哥或东欧国家的“近岸外包”外，越南、泰国和巴西等国家也被视为生产汽车零部件的替代地点。这种多样化策略旨在避免供应瓶颈并减少对单一地区（如中国）的依赖。此外，企业还依赖于广泛的备选供应商组合（第二或第三来源），以便在出现瓶颈时提供备选方案。现代采购管理中的另一个重要方面是供应链的数字化。企业越来越多地投资于能够实现实时监控供应链的技术。这些措施提供了从原材料供应商到物流过程的整个过程的透明度。  

主机厂正在制定共同的供应商指导原则。改进供应链可持续性的指导原则特别注意实施封闭循环经济和所使用的原材料。主要重点在于减少废物量、重复利用材料以及回收利用。主机厂目前甚至在其交货条件和技术规范中提出了这项要求。因此通过重复利用和节约材料的设计来节约资源对供应商来说将变得越来越重要。

处理电磁干扰（EMC）

对于配备传统内燃机的车辆，电磁兼容性（EMC）问题较小，因为只有在启动过程中存在电池放电的风险。然而对于配有强大电动机的电动车辆，电磁兼容性问题则显著增加。造成这一问题的原因之一是内置的转换器及其不同的电压水平。在最严重的情况下，电磁不兼容可能导致电气设备的重大故障。例如当某些手机靠近方向盘时，安全气囊可能被意外触发。为了提高兼容性，可以采用例如绞合线和屏蔽电缆等方法。作为额外的补救措施，可以在控制单元和高压侧使用被动干扰抑制扼流圈和组合电容器。在部件的开发过程中，也会更加重视电磁兼容性，以便在设计阶段就进行必要的干预和优化。

汽车数据传输的趋势和发展

为了在车辆中从材料和结构空间节省、性能和安全性等方面体现这些数据速率，零部件供应商面临着深远的挑战。

诸如4K显示屏或高分辨率4K摄像头等应用需要相应的连接器解决方案，根据分辨率的不同，必须传输最高20 Gbps的数据速率。因此在数据插拔连接器领域正经历从HSD技术向汽车以太网技术以及H-MTD和GEMnet等连插拔接器解决方案的转变。

此外，在汽车以太网领域，可以看到导线从4线向2线的转变。虽然HSD技术的频率范围仍然最高3 GHz和3 Gbit/s，但在较新的插接系统中，频谱提高到最高20 GHz和56 Gbit/s。而且在某些型号中，空间节省最高可达70％。这种变化在同轴（Coax）插拔连接器领域也有所体现，从FAKRA插接系统转向更小但更高效的迷你同轴（Mini-Coax）系统。最知名的迷你同轴插接系统包括MD ELEKTRONIK公司的ADTCon-MC、TE公司的MATE-AX和Rosenberger公司的HFM。FAKRA的频率范围仍为6 GHz，而迷你同轴则提升至高达20 GHz。

发展与创新

三大主要支柱描述了当前汽车行业在数据传输方面的发展现状：

混合解决方案的灵活性与实施

迈恩德公司开发的C-KLIC插拔连接器既可用于数据传输，也可用于电力传输。这种混合连接器可以替代最多3个单独的连接器这节省了70％的空间并显著降低成本。这使得诸如Display Port或PCIe等视频连接以及标准USB协议（3.x/4.0）的实现成为可能。此外，还可以为设备提供额外的电源。

另一种用于集成数据和信号连接的混合插拔连接器是所谓的“模块化混合插拔连接器”。在未来，越来越多的部件制造商依赖于这种类型的插接系统，因为一方面可以将插拔次数减少到最低限度，另一方面还可以节省安装空间。另一个优点是，差分和同轴插接系统以及用于电力传输的标准触点可以组合在一个插拔连接器中。这样既可以传输简单的控制信号，也可以为传感器提供所需的电流。通过减少车辆布线时需要插拔的部件数量，混合插拔连接器的使用是朝着更高自动化的方向迈出的又一步，从而提高了生产端的效率。最重要的是，这也是简化车载网络的一个重要组成部分。

MD ELEKTRONIK – 独立且多功能

作为插接系统独立的组装商和开发商，迈恩德能够灵活应对市场需求，同时通过自己的部件开发提供创新和量身定制的完整解决方案。此外，迈恩德通过开发和建造自己的生产设备，实现了高度自动化，从而在全球所有生产基地提供最高、可重复的质量，这对于未来自主驾驶的挑战至关重要。迈恩德通过这种定位，提高了零部件供应商的独立性，并为稳定供应链做出了贡献，从而维护了客户的利益。