Vďaka integrácii vysoko výkonnej technológie vozidiel do rôznych druhov vozidiel v dopravnom sektore a prechodom na elektrické vozidlá dosahujú svoje limity tradičné decentralizované architektúry elektrických systémov. Zložitosť a vysokorýchlostné charakteristiky potrebné pre pokročilú informačnú zábavu, bezpečnostné systémy, autonómnu jazdu a vozidlo do komunikačných sietí infraštruktúry vyžadujú na riešenie týchto problémov nové stratégie dizajnu a konektory.
Elektrický systém vozidla: distribuovaná, doména a regionálna architektúra
Tradičná decentralizovaná architektúra vozidla pozostáva z až 100 ovládacích jednotiek, z ktorých každá je priradená definovanou funkciou, ako je napríklad ovládanie riadiacej jednotky motora (ECU), airbagov atď. ABS/ESP, systém nastavenia sedadla alebo klimatizačný riadok. Každý ovládač pracuje autonómne a komunikuje s inými ovládacími jednotkami cez bránu. S pridaním alebo zlepšením funkcií vozidla sa pre každú novú funkciu pridá riadiaca jednotka. V posledných rokoch došlo k významným zmenám vo všetkých druhoch vozidiel, od flotíl van po autobusy a potom do automobilov. Zvýšenie počtu funkcií výrazne zvýšilo obsah zapojenia a prepojenia každého vozidla.
Riadiace jednotky v architektúre domény sú rozdelené do rôznych funkčných oblastí, z ktorých každá je zodpovedná za špecifickú oblasť vozidla, ako je napríklad systém pohonných jednotiek, infotainmentový systém alebo bezpečnostné funkcie. Nezávislý vysokovýkonný počítač (HPC) vykonáva primárnu kontrolu domény a koordinuje kontrolné jednotky v rámci jej domény. Napríklad bezpečnostná doména je zodpovedná za dohľad nad riadiacimi jednotkami systémov asistencie vodiča, ABS/ESP a systémov riadenia. Architektúra domény znižuje počet kontrolných jednotiek a v porovnaní s tradičnou decentralizovanou architektúrou znižuje požadované práce v oblasti zapojenia a inštalácie, čím účinne znižuje hmotnosť a náklady. Ďalšie funkcie sa dajú ľahko integrovať do aktualizácií alebo nových návrhov.
V regionálnej architektúre nie je výstavba založená na doménach, ale na miestnych regiónoch. Napríklad viac funkcií je zviazaných v jednej oblasti vo vozidle. Funkcie prenosového systému a informačného zábavného systému je možné kombinovať a spracovať v jednom regionálnom radiči. Centrálna HPC vykonáva primárnu kontrolu rôznych regionálnych regulátorov, čím sa znižuje počet kontrolných jednotiek a výsledné zapojenie o 50%.
Požiadavky na vysokú spoľahlivosť a výkonnosť
HPC a jeho zodpovedajúce prepojené moduly musia byť navrhnuté podľa najvyšších požiadaviek na výkon. Napríklad údaje o spracovaní zobrazovacích a senzorov v autonómnych systémoch bezpečnosti jazdy si vyžadujú bezpečnú vysokorýchlostnú mieru prenosu údajov a kratšiu latenciu. Zároveň nesmie prenos signálu za žiadnych okolností zlyhať. Vysoký výkon, rýchlosť a najmä spoľahlivé miery prenosu údajov - niekedy v tvrdých podmienkach prostredia - sú požiadavky na konektory v týchto systémoch.
„Čítateľnosť“ signálu je možné ilustrovať očným diagramom, ktorý ukazuje, či prenášaný signál v prijímači môže byť jedinečne priradený k digitálnemu stavu 1 alebo 0. Na tento účel sa signál zaznamenáva, prekrýva a zobrazuje sa pomocou osciloskopu cez definovanú prenosovú cestu. Týmto spôsobom je možné signálne trasy zmapovať, aby sa prekrývali. Podľa teórie je prechod logických stavov nekonečne strmý a signálne línie sú úplne prekrývané. Vonkajšie interferenčné faktory a vnútorné poškodenie páru signálu spôsobujú zvýšenie a sploštenie signálu, zatiaľ čo úroveň amplitúdy sa mení.
Elektromagnetický vplyv môže ohroziť prenos vysokorýchlostných signálov. Konektory, najmä vo vysokovýkonných aplikáciách vozidiel, sú vystavené extrémnym podmienkam prostredia, ako sú vibrácie a náraz. Konektor musí byť obzvlášť robustný, aby sa zabezpečil nepretržitý prenos signálu aj v tvrdých prostrediach. V tomto prípade sú hlavnými rozhodujúcimi faktormi dizajn kontaktu, kontaktný systém a technológia ukončenia.
Dizajn viacerých kontaktov zaisťuje spoľahlivosť v drsnom prostredí
Tradičný dvojdielny konektor má jeden mužský kontakt a jeden ženský kontakt. Podľa silného vplyvu sa však mužský konektor môže oddeliť od ženského konektora. Aby sa zabránilo takýmto prerušeniam kontaktu, môže sa obojstranný ženský konektor použiť na zabezpečenie redundancie a zlepšenie spoľahlivosti kontaktu, pretože druhý ženský kontakt zaisťuje, že signál je vždy prenášaný aspoň jedným kontaktom
Konektory používajúce „rodovo neutrálny“ terminálny systém sú robustnejšie. Špeciálnou vlastnosťou je, že geometrický tvar kontaktov medzi konektorom a zástrčkou a zásuvkou je rovnaký. Preto majú ženské aj mužské dotykové body. Preto je každý kolík kontaktovaný dvoma ženskými kontaktmi a zástrčka a zásuvka sú blokované a nemožno ich navzájom zdvihnúť. Obojstranný ženský konektor vždy zaisťuje aspoň jeden kontakt, keď je vystavený mechanickým zaťaženiam, zatiaľ čo vzájomne prepojená geometria v neutrálnom kontaktnom systéme zaisťuje, že prenos signálu sa vždy vyskytuje prostredníctvom dvoch kontaktov. Preto tento vysoký stupeň redundancie dosahuje maximálnu spoľahlivosť kontaktu
Práve z dôvodu tohto posunu smerom k centralizovanému spracovaniu údajov prostredníctvom HPC sa ich úloha stáva čoraz dôležitejšou. Spoľahlivosť prenosu signálu nikdy nebola dôležitejšia ako v súčasnosti.
