Elektronische Steckverbinder für Kraftfahrzeuge

Die Einführung von Elektrofahrzeugen erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Komponentenherstellern und OEMs. Neben den Elektrofahrzeugen sind selbstfahrende Autos die zweitgrößte Herausforderung. In verschiedenen Fahrerassistenzsystemen müssen Daten von einer großen Anzahl von Sensoren gesammelt und verarbeitet werden, und die Aktoren werden entsprechend gesteuert. Nur ein zuverlässiges und sicheres Netzwerk oder eine sichere Verbindung ermöglicht eine gute Interaktion zwischen den verschiedenen Systemen. In rauen und oft motornahen Umgebungen müssen Steckverbindersysteme nicht nur möglichst kompakt, sondern auch hochgradig vibrations-, dichtungsund temperaturbeständig, hoch belastbar und einfach zu bedienen sein. Um dies zu erreichen, gibt es eine Vielzahl von Steckverbinderlösungen, die für den Automobilbereich optimiert sind. Schließlich erfordert die Verwirklichung von Elektromobilität und Automatisierung eine noch nie dagewesene Konnektivität im Fahrzeug, die wiederum leistungsstarke, platzsparende und zuverlässige Steckverbinderlösungen voraussetzt. Die Anwendungen reichen von hochsensiblen Front- und Rückfahrkameralösungen über komplexe Scheinwerfersysteme mit dynamischem Kurvenlicht bis hin zu Airbags, die sich exakt auf das Gewicht der Insassen einstellen lassen. Koshiri-ähnliche Steckverbinder werden in elektronisch gesteuerten Lenksystemen und Systemen zur Leuchtweitenregulierung eingesetzt. Platzsparende Kabelstecker finden sich auch in Rückfahrkameras und Einparkhilfe-Sensoren. In vielen Fällen verfügen die entsprechenden Steckverbinder nicht nur über Zertifizierungen wie ISOTS16949 oder entsprechen der Koshiri-Spezifikation, sondern bieten auch ausreichend Spielraum, um größere Ströme oder Spannungen bei kleinen Rastermaßen zu verarbeiten. miniBridge (1,27 mm Raster), MaxiBridge (2,54 mm) und MicroBridge (1,27 mm) Kabelsteckverbinder entsprechen ebenfalls der Koshiri-Spezifikation. mm) entsprechen ebenfalls der geltenden LV214-Spezifikation. In 29 Tests wurden die elektrisch, klimatisch, mechanisch und korrosiv zu ertragenden Beanspruchungen ermittelt. Das Batteriemanagementsystem (BMS) und die dazugehörige Leistungselektronik (Wechselrichter) spielen in Elektrofahrzeugen eine wichtige Rolle: Das BMS sorgt für das sichere Laden und Entladen der Batterie und überwacht die Batteriezellen. Es ist in der Regel nicht direkt in der Hochvoltbatterie installiert, sondern über ein entkoppeltes Bussystem (z.B. CAN) angeschlossen. Grundsätzlich muss der Übergangswiderstand des Ladeeingangs so gering wie möglich sein. Aus diesem Grund muss der Steckverbinder einen minimalen Übergangswiderstand aufweisen, der auch bei hohen Temperaturen im Wesentlichen konstant bleibt. Die zunehmende Marktdurchdringung der LED-Technologie ist ein weiterer Wachstumstreiber für Kfz-Beleuchtungssysteme. Es gibt eine klare Tendenz hin zu LEDs, insbesondere bei Scheinwerfern. Die entsprechenden Stecksysteme, die nach Fahrzeugnormen getestet werden, müssen sicherstellen, dass die Komponenten bei allen Wetter- und Straßenbedingungen einwandfrei funktionieren. Gute Verriegelungseigenschaften und starke SMD-Lötstellen widerstehen starken Vibrationen. Selbst hohe Temperaturen auf engstem Raum in einem Scheinwerfer (150 °C) sollten keine Probleme verursachen. Flexible und kleinteilige Wire-to-Board-Lösungen und eine hohe Steckbarkeit sind hier der Schlüssel. Confined Space LED-Systeme werden in der Regel verdrahtet oder modular mit einer Leiterplatte verbunden. Der Einsatz von entsprechend bestückten Mini Bridge Kabelsteckern, die an Flachbandkabel und Einzelkabel angepasst werden können, ermöglicht eine besonders einfache, flexible und kostengünstige Installation. Für solche kompakten Beleuchtungsaufgaben sind die Mini Bridge Steckverbinder auch mit weißer Isolierung erhältlich. Steckverbinder mit farbloser Isolierung vermeiden Schatteneffekte bei Beleuchtungsanwendungen wie LED-Streifen mit transparenten Streuscheiben, um eine gleichmäßige Lichtverteilung zu gewährleisten. Die Automobilindustrie stellt hohe Anforderungen an die Prozesssicherheit von Steckverbindern. Die Koshiri-Version des Mini-Bridge-Steckverbinders stellt sicher, dass diese Anforderung beim Steckvorgang erfüllt wird. Seine 4-polige Version misst nur 10mmx10mmx3mm und erreicht dank eines speziellen Kontaktmaterials eine hohe Strombelastbarkeit über einen weiten Temperaturbereich von -55°C bis +125°C mit dem richtigen Kabel. Für eine Vielzahl von Anwendungen sind Stiftleisten mit rechtwinkligen, rechtwinkligen Stiftleisten, Buchsenleisten mit rechtwinkligen und geraden Kabelabgängen erhältlich. Die Stiftleisten verfügen über SMT-Anschlüsse für eine wirtschaftliche Verarbeitung, während die Federleisten in Schneidklemmtechnik (IDC) ausgeführt sind. Die Produktpalette bietet auch Buchsen mit zuverlässiger Verriegelung für besonders hohe Vibrations- und Schockbelastungen. ERNI hat sich bei der Entwicklung von MicroBridge-Kabelsteckverbindern stets an den Bedürfnissen der Kunden aus der Automobilindustrie orientiert, die ursprünglich speziell für Anwendungen im Automobilbereich entwickelt wurden. Zunächst wurden Wire-to-Board-Steckverbinder entwickelt, um die strengen Automobil-Prüfvorschriften VW75174 und USCAR-2 zu erfüllen. Koshiri-Sicherheit, optionale elektronische CPA (Connector Position Assurance) sowie farbliche und mechanische Kodierung einer beliebigen Anzahl von Pins gewährleisten eine sichere und korrekte Verbindung. Bei Micro Bridge ermöglichen die Zunge an der Federleiste und die Rillen an der Stiftleiste eine Vorausrichtung des Steckergehäuses, um einen präzisen Verbindungsvorgang zu gewährleisten. Der Stecker der Stiftleiste wird durch falsches, schiefes Stecken nicht zerstört. Auch bei Synergien kann die elektrische CPA den sicheren Kontakt zwischen Federleiste und Messerleiste prüfen. Dazu verwendet die Stiftleiste verkürzte Prüfstifte ohne Signal- und Leistungsfunktionen. Die oben beschriebenen Funktionsmerkmale der hohen Stecksicherheit und des sicheren Kontakts tragen dazu bei, mögliche Ausfälle in der Produktion und im Feld zu reduzieren. Trotz des geringen Rastermaßes von nur 1,27 mm ist die Micro Bridge sehr robust. Das bedeutet, dass dieser Steckverbinder in der Lage ist, den rauen Umgebungen standzuhalten, die durch Vibrationen oder Stoßbelastungen (wie in VW75174 beschrieben) und hohe Temperaturen in Fahrzeugen entstehen. Dieser Punkt wird durch den beidseitigen Verriegelungsmechanismus und die Hitzebeständigkeit bestimmt. Während des Zusammenwirkens geben die beiden Gehäuseverriegelungsmechanismen eine akustische und taktile Rückmeldung über die Verriegelung. Zum Lösen des Verriegelungsmechanismus sind keine Werkzeuge erforderlich. Die Lötvorrichtung der Stiftleiste absorbiert mechanische Belastungen und widersteht Schock- und Vibrationsbelastungen. Die hohe Temperaturbeständigkeit von bis zu 150°C ermöglicht den Einsatz unter rauen Temperaturbedingungen, z.B. in der Nähe von LEDs in Scheinwerfern. 9,0A pro Kontakt, 20°C (2-Pin-Format). Die Micro Bridge kann als einreihige Stiftleiste sowohl in gerader als auch in abgewinkelter SMT-Ausführung verwendet werden. Die Stiftleisten sind für die automatische Montage auf Band und Spule verpackt. Die einreihigen Federleisten können als Schneidklemmkontakte (IDC) verwendet werden. Sie sind jetzt auch mit 90°-Kabelabgang nach international anerkannten Normen erhältlich. Die doppelte Ausführung der Schneidklemmen gewährleistet die Zuverlässigkeit der Kontakte. Darüber hinaus eliminiert die integrierte Zugentlastung die durch die Kabelbewegung entstehenden Spannungen bei der Schneidklemmung. Die SMC-Serie mit einem doppelten Sicherheitsabstand von 1,27 mm empfiehlt sich auch für den Einsatz in der Automobilindustrie, wo der Platz knapp ist. Die SMC-Steckverbinderserie ist beispielsweise auch in einer 50-poligen Version mit Secure Lock Verriegelungsfunktion erhältlich. Die Secure-Lock-Version bietet einen äußerst zuverlässigen elektrischen Kontakt nach einer langen Nutzungsdauer mit einem doppelstrahligen Buchsenkontakt. Um eine sichere mechanische Verbindung dieser beiden Komponenten zu erreichen, wurde die Wire-to-Board-Lösung (Steckverbindersystem mit IDC-Federleiste und SMT-Stiftleiste) entsprechend modifiziert und optimiert. Damit können auch anspruchsvollste Anwendungen, wie z.B. Wechselrichter für Elektro-/Hybridfahrzeuge, gelöst werden. Die Zuverlässigkeit des Verriegelungszustandes (z.B. bei Vibrations- und Schockbelastungen) ist ebenso wichtig wie ein präziser und fehlerfreier Steckvorgang. Die spezielle Konstruktion von abgewinkelten IDC-Buchsen und SMT-Stiftleisten erfordert einen gewissen Kraftaufwand, um den Draht mit der Leiterplatte zu verbinden. Auf diese Weise erhält der Benutzer eine klare Bestätigung (hörbar, fühlbar), dass die Verbindung sicher hergestellt ist. Durch die Verwendung zusätzlicher Schienen und breiterer Verriegelungshebel ist es praktisch unmöglich, den Kontakt während des Steckvorgangs zu unterbrechen. Zum Lösen der Verbindung wird ein kostengünstiges Entriegelungswerkzeug verwendet.

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