電氣化加速，復雜車(chē)內互連環(huán)境給連接帶來(lái)了哪些挑戰？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）電動(dòng)汽車(chē)絕對是現在最復雜的網(wǎng)絡(luò )電子系統之一，這和車(chē)內電子控制單元ECU數量的不斷增加密切相關(guān)。根據富士奇美拉研究所對車(chē)載ECU的調查，截至2021年，每輛車(chē)上安裝的ECU平均數量為29.6個(gè)。這只是平均數量，一些高端車(chē)型中的用量其實(shí)已經(jīng)突破一百個(gè)。

因此產(chǎn)生的物理互連網(wǎng)絡(luò )正在變得高度復雜，這一龐大網(wǎng)絡(luò )將眾多新的安全設備和傳感器相互連接，并與新的更高級別的控制層相連。不論在所有此類(lèi)ECU設備之間，還是下一階段相應的車(chē)內更高控制層之間，建立物理互連網(wǎng)絡(luò )連接都在變得更加富有挑戰。

逐漸復雜化的車(chē)內互連環(huán)境

在不斷復雜化的互連環(huán)境下，單車(chē)的連接器用量在不斷增多，傳統汽車(chē)需要用到的電子連接器在600個(gè)左右，電動(dòng)汽車(chē)內的連接器數量在800到1000個(gè)。不僅僅是數量的增多，其需要面對的連接挑戰也遠超從前。

最明顯的復雜度提高在于數據量的提升，ADAS和基于傳感器數據的功能設備仍在進(jìn)一步增加，這導致通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸的數據量也不斷上升。在車(chē)輛中引入L2或L3級別的自動(dòng)駕駛功能，將大大增加所謂“高帶寬專(zhuān)用鏈路”的份額，更不用說(shuō)以后更高級別的自動(dòng)駕駛功能的引入。

而在更廣泛的自動(dòng)與無(wú)人駕駛環(huán)境中，用于感知的雷達、激光雷達和攝像機也是檢測環(huán)境必不可少的設備，高帶寬專(zhuān)用鏈路的份額肯定會(huì )越來(lái)越高。

除了車(chē)內本身數據量的提升，很多車(chē)輛環(huán)境數據都需要通過(guò)無(wú)線(xiàn)和蜂窩技術(shù)從車(chē)外接入，包括各種基于V2X、云的服務(wù)，天線(xiàn)配置也更加繁瑣，大大增加了連接器互連需要解決的各種射頻問(wèn)題。

以最基礎的ADAS集群來(lái)看，連接鏈路基礎數據傳輸速率起碼在 12Gbps以上，鏈路還需要有冗余能夠支持故障安全操作，帶寬需要進(jìn)一步增加，延遲需要進(jìn)一步縮短。此外，信息娛樂(lè )集群和安全集群是分開(kāi)的，但是要在連接上保證數據完整性和一致性（如連接ADAS攝像頭與顯示）。

這種復雜連接環(huán)境下，正反方向的高數據速率會(huì )帶來(lái)緊迫的通道限制，對連接器和線(xiàn)束提出了很高要求，比如如何縮減尺寸實(shí)現多線(xiàn)道，如何降低插入損耗，如何限制共振效應等等，這都是復雜車(chē)內互連環(huán)境給連接帶來(lái)的挑戰。

隨復雜互連升級的汽車(chē)連接

車(chē)載網(wǎng)絡(luò )和連接的核心是網(wǎng)絡(luò )的物理層—互連系統和布線(xiàn)/線(xiàn)束，對連接提出的挑戰，首先要解決的就是帶寬。車(chē)內連接很快就會(huì )發(fā)展到5到15條100Mbit/秒的汽車(chē)以太網(wǎng)線(xiàn)或是5條1Gbit/秒的線(xiàn)束。

可靠性自然不用多說(shuō)，車(chē)用器件的安全可靠是使用的前提，汽車(chē)并不是網(wǎng)絡(luò )和數據流量的“正?！杯h(huán)境，足夠耐用器件才能發(fā)揮出它的作用。

隨復雜互連升級的汽車(chē)連接，有一點(diǎn)急需解決的問(wèn)題在于EMC。數據量不斷增加，且低工作電壓下的高傳輸頻率需要無(wú)干擾的網(wǎng)絡(luò )，但是，車(chē)內電動(dòng)傳動(dòng)系統的高電流和高電壓不可避免會(huì )產(chǎn)生干擾場(chǎng)，這是影響數據鏈路的額外變量。

可以看到的是汽車(chē)互連系統中越來(lái)越多地通過(guò)非屏蔽雙絞線(xiàn)UTP和屏蔽雙絞線(xiàn)STP類(lèi)型的雙絞線(xiàn)傳輸。連接器的屏蔽和非屏蔽需要充分考慮強磁干擾后進(jìn)行選擇，在需要高等級屏蔽的地方，甚至還需要對線(xiàn)束做高平衡處理以配合帶屏蔽的連接端。

小結

合適的連接器設計、更高性能的電纜，對于滿(mǎn)足車(chē)內傳輸EMC要求都是必要的。不斷發(fā)展的汽車(chē)應用以及E/E架構的轉變，在傳輸組件上不斷提出更具挑戰性的要求，這些挑戰除了更高的傳輸頻率和更大的數據量之外，在可靠性、EMC等各方面的要求也在不斷升級。