设计电动汽车和自动驾驶应用的四个考虑因素

电动汽车和自动驾驶功能的发展迅速推动汽车行业追求技术变革，带来了汽车制造方式的范式转变。

Molex Moshi最近通过第三方研究公司Dimensional Research采访了230位汽车制造决策者。调查结果显示，91%的受访者认为，2030年所有新购买的汽车都将是纯电动或混合动力汽车。94%的受访者预计，上述期间所有新车都将具备一定程度的自动驾驶功能。

这意味着在十年左右的时间里，几乎所有的轿车和卡车在技术上都将与以前完全不同。从设计角度来看，两个最重大的挑战是DC电源和高速数据。那么，鉴于设计的复杂性，电动和自动驾驶汽车设计师必须考虑哪些关键问题，以确保实现适当的功能、性能和竞争力？

设计

高压电力系统

随着各种形式的电动汽车系统取代机械和液压系统，对DC电源的需求越来越大，这是普通的12V DC系统无法提供的。即使是内燃机和“轻混”汽车也经历了基本电气系统的演变，电压通常会提高4倍，达到48V DC，而全电动汽车的功率要求超过400V DC。此外，更高的电压意味着可以使用更小直径的电线，从而降低成本和重量，缩短充电时间并提高效率。

为了保证电力系统在高压环境下的适当安全，互连元件需要更高程度的隔离。此外，恶劣运行环境下的车辆动力总成系统需要牢固连接，以承受各种高温、潮湿和振动条件。操作可靠性对于防止车辆故障和相关维护成本也非常重要。

设计

正确管理电源。

电池管理系统(BMS)可以监测电池的健康状况和充电状态，对保证电动汽车电池的安全性和可靠性起到关键作用。BMS依靠分布在整个电池中的各种传感器来监控电流输出、温度和其他因素。因此，互连组件在保证BMS的连接方面起着非常重要的作用。

电源连接解决方案

汽车厂商竞相满足混合动力汽车和电动汽车的市场需求，因此一级供应商有机会为他们提供越来越多的BMS和动力总成电机控制模块，但也存在挑战。面对当前的市场形势，Molex Moshi充分利用其在汽车行业的专业知识和在消费类设备方面的经验，开发出足够强大的微互联解决方案，具备最新EV技术所需的设计功能，在恶劣条件下也能可靠运行。

例如，Molex Morse为BMS应用设计了FPC板对板连接器。这些连接器具有薄而轻且略微凹陷的触点，因此即使在配合过程中外壳被“挖”入其中，它们也不会损坏。此外，即使在高强度振动和热冲击下，双梁触点也能提供连接完整性。因此，客户可以放心，这些高质量的微互联产品可以为电池管理提供可靠稳定的电源。

对于高压电力系统，Molex Morse设计了一种紧凑的1.00毫米间距大功率板对板连接器，其介电耐受值为《100mA（施加低于500V电压时），加上》100兆欧(小于1000伏交流电/1600伏DC)。此外，这些连接器的擦拭长度为1.75毫米，并带有防尘端子盖，有助于降低短路风险，同时为汽车和消费者客户提供Molex Molex的可靠性和安全性。

设计

满足数据要求

让我们专注于高速数据需求。几十年来，汽车一直依赖于CAN和LIN技术。然而，由于这些协议数据速率的限制，它们无法处理现代车辆中电子控制单元(ECU)、摄像头、雷达、激光雷达等数据生成设备产生的大量数据。因此，基于以太网的连接和分区架构在行业中被广泛使用，以提高整车的数据传输效率，降低布线重量和成本。在面向区域的架构中，域控制器单元(DCU)被用来取代ECU，因此预计DCU的数量将大幅增加。

设计

高性能摄像机

随着车辆向更高水平的自动驾驶迈进，车内外ADAS摄像头数量不断增加，部分车型已经拥有10至12个摄像头。这些摄像头需要具备高速数据传输和低延迟的特点，才能快速向驾驶员安全系统报告潜在危险。此外，与如今常见的130万像素分辨率摄像头相比，这些车载摄像头必须提供800万像素分辨率。

随着相机模块变得越来越小，它们需要单个PCB布局，而更密集的组件布局会产生更大的电磁干扰(EMI)。最后，摄像机和电缆必须在高冲击、振动力和极端温度等恶劣条件下可靠运行。

高速数据解决方案

为了满足高数据速率的要求，Molex摄像头电缆组件的带宽为3至6GHz，并具有提供稳健连接的特性，例如可承受110 N的强大握持力，一体式塑料后壳不仅取代了笨重的铝制后壳，还能防止EMI影响信号完整性。在电路板层面，PCIe Gen 4的Molex连接器触点多达200个，支持高达20 Gbps的数据速率，完全可以满足车联网的带宽需求，绰绰有余。

在设计前期了解并处理好这四个关键考虑，将有助于优化性能和功能，从而发挥EV和ADAS/AD应用的潜力，实现人们的期待。