從新能源車到自動駕駛系統，汽車產業正面臨技術與功能革新的洪流。目前，電子元件往往占汽車價值的一半以上。每增加一個新功能，汽車系統都需要新增一個電子控制單元(ECU)。最新的車輛每台需要100到150個ECU，每個ECU都配置專用接線和線路。隨著汽車功能增加，以及不斷新增的感測器、馬達和其他元件，市場對車用連接解決方案的需求也愈發迫切。
汽車系統的持續擴張占據了更多的車輛空間，空間配置成為目前汽車製造商面臨的重大挑戰。車內用來連接數百個元件的電纜線束，已成為汽車製造中最複雜的結構之一。且隨著下一代汽車功能不斷增加，這一挑戰將更加嚴峻。為了應對汽車技術的發展，業界對於能耐受嚴苛條件的小型高效能連接器的需求不斷上升。
車聯網挑戰待解決
新技術將成為定義新世代汽車的重要因素。汽車製造商正積極採用最新的5G技術，來提升車聯網的安全性和用戶體驗。車輛將成為行動網路的一部分，預期能與其他用路人，甚至交通控制設施共用資訊，這使得開車更安全且汽車系統的運作效率更高。上述的車輛對萬物(V2X)通訊，要求車輛配備更多的感測器、控制裝置和運算能力。
對於備受關注和期待的自動駕駛車輛而言，V2X技術尤為關鍵。先進駕駛輔助系統(ADAS)已為駕駛者，提供了複雜的道路安全解決方案。汽車系統與其他用路人的互動是否安全，取決於系統能否盡可能降低資料傳輸的延遲時間、分析周圍環境資訊並迅速作出反應。
然而，汽車環境為安全關鍵型系統帶來了挑戰。像是震動瞬間所造成的連接中斷，也會導致系統丟失大量的關鍵資訊的。設計人員需要一系列能承受震動，且資料傳輸速率高於目前汽車系統的微型連接器解決方案。
實現新型車輛架構
每輛汽車大約有一英里(約1.6公里)長的電線和數百個連接器，這些銅纜/電線的體積直接影響汽車效能。尤其在新能源車時代，人們越來越傾向採用更小巧、效率更高的交通工具，因為沉重的銅纜會減弱車輛的續航力和效能。為了解決這一問題，業界提出了區域架構(Zonal Architecture)的概念。
區域架構是一種建構汽車電子裝置的方式，與按照功能對系統分組的功能域架構相比，區域架構提供了更有效率的解決方案。車輛內部的功能按位置被分為若干區域，各區域安裝了在車輛特定部分的相關裝置，並與附近的區網域控制器或閘道器互相連接。因為區域閘道器靠近其所控制的裝置，因此使用電纜長度可以相對減少，這就更需要可靠的微型連接器來完成短距離的連接。
每個區域閘道都連接到車輛中心的中央運算叢集。區域閘道器和中央電腦之間的通訊類似於電腦網路。因此，區域間的通訊可以透過小型高速網路電纜進行，大幅降低車輛中安裝的電纜數量和尺寸。
區域架構也為電源分配和高速通訊創造了全新的局面。傳統車載電源電壓為12V，但若採用高達48V電壓，在提供同等量電力的情況下，所需電流會相對減小，這反過來促使設計人員可以採用更小規格的電線和連接器。舉例來說，48V系統可以使用10 AWG電線，而不是4 AWG電線，來提供與12V同等的電能。這樣，僅在布線就能減輕高達85%的重量，對車輛能源使用與系統運作效率的提升影響甚鉅。
微型連接器整合汽車功能
區域架構為汽車製造帶來變革，也影響了連接器設計。各裝置與區域架構閘道器之間的連接，需要能同時乘載電源與高速訊號的新一代混合連接器，產品如莫仕(Molex)的stAK50h連接器系統具有混合觸點功能，可以結合訊號、資料和電源功能，最大限度地減少所需的空間。其堆疊外殼簡化了線束設計和安裝流程，符合USCAR-2和全球汽車OEM標準，汽車製造商可以更簡易地採用。
並非所有的連接器都處在外部環境，汽車還需要新的箱內(Inside the Box)解決方案。用於中央運算叢集的連接器必需高度整合和體積輕薄，同時支援大量電路。市面上的線對板解決方案可提供Zonal架構所需的連接性，但它們在耐用性尚不足承受汽車應用中的持續衝擊和震動。
在需要強大抗震性的應用中，產品如DuraClik線對板連接器，提供穩固的插配和高PCB保持力。DuraClik系列經過廣泛的測試，符合歐洲、中國和美國汽車市場的LV214和ES91500-03標準。
微型連接器是實現功能擴展的關鍵，例如ConnTAK50系統採用小型封裝，提供單排和雙排連接器系統，更易於新功能的設計。該產品的端子採用兩件式橫樑設計，增強的抗震能力，並提供了良好的電氣性能。上述系統提供22條電路，以及每個觸點最高6A的額定電流，其小型封裝接近於小型連接器的設計，能夠有效節省空間。
Zonal架構帶動車用新技術需求
區域架構的導入，是汽車產業近幾十年來車輛設計領域最大的變革。採用分區結構的車輛將減少布線需求，藉此降低重量與成本，並提升效能。然而，下一代汽車功能日益增加，對優化空間配置的要求將更為迫切。設計人員須在汽車嚴苛環境下連接電源和高速資料，同時還要滿足消費者對高可靠性的期待。
(本文作者任職於Molex)
