趋势
支持新一代重型车辆
了解我们在为重型车辆设计以太网连接器时所考虑的因素。
作者
作者：TE Connectivity 产品开发和数据连接经理 Joachim Barth，数据连接产品经理 Christian Manko
适用于不断变化的工业和商用车市场的以太网连接
随着法规升级和客户对重型车辆更安全、更环保、更高效的需求，他们意识到 CAN 总线网络根本无法支持高级功能所需且日益增长的数据连接要求。随着高级功能需求和数据需求的不断增加，速度为 100 Mb/秒 (100BASE-T1) 或 1 Gb/秒 (1000BASE-T1) 的单对以太网协议对于重型车辆设计师来说变得越来越重要。
工业和商业运输制造商对此协议还不太了解，专门针对该市场的以太网组件产品开发受到限制。然而，自 2005 年起，汽车行业确实受益于在乘用车中采用以太网这一事实。重型车辆设计师可以使用汽车行业和专门开发的以太网连接器来应对工业和商业（如工程机械、采矿和农业）作业点的严苛环境。
应用汽车以太网
在商用车辆应用中使用汽车以太网技术
由于工业和商用车辆设计师希望升级其车辆中的连接系统和网络，因此可以使用过去几年开发的用于汽车行业的连接器技术来设计许多高速数据应用。
乘用车和轻卡设计师一直在使用以太网网络和组件来实现诊断、车内信息娱乐、后视和侧视摄像系统、自适应巡航控制等功能。使用以太网可增加带宽，满足日益增长的数据需求。随着驾驶员驾驶辅助系统 (ADAS) 和其他自动化功能变得越来越普遍（最终实现完全自主控制，需要雷达、激光雷达和更多传感器），设计师必须将以太网网络纳入其设计才能满足当今和未来的数据连接需求。
重型车辆设计师可以选择将汽车以太网连接器置于不会暴露于其他元件或极端冲击的位置（例如驾驶舱内），在这些位置，不需要更坚固的连接器和较长的电缆。这也将有助于控制成本、节省空间和减轻重量。
例如，我们的 MATEnet 连接器最初是专为 IEEE 汽车以太网联网而开发的。MATEnet 连接器是可扩展的模块化连接器，可用于多端口应用或密封/屏蔽应用等不同结构。它们可用于 ADAS 传感器、360° 摄像系统、车载信息系统装置、板载诊断、仪表盘上的信息娱乐应用，以及其他需要中等到大量数据和低延迟的类似应用。根据 IEEE 100BASE-T1/1000BASE-T1，MATEnet 连接器可使数据传输速率高达 100 Mb/秒到 1 Gb/秒，并且该连接器可与非屏蔽或屏蔽双绞线电缆结合使用。MATEnet 连接器采用可靠的 NanoMQS 端子，这是一种小型化的汽车级端子，可提供高可靠的抗振动性能。
我们拥有十多年的汽车以太网应用经验，以及在传感器、工业和商业运输领域的专业工程知识，这让我们能够在早期设计阶段为车辆制造商提供价值。我们的工程师和产品专家携手帮助 OEM 设计师设计出车辆架构以优化重量、空间和成本，并通过在理想区域使用汽车以太网连接器来实现高速数据处理，满足客户对高级功能的需求。
开发以太网产品
开发适用于重型车辆的以太网产品的注意事项
与乘用车和轻卡面临的情况相比，工业和商用车面临的环境和挑战可能要严峻得多。此外，仅尺寸差异就给以太网应用的信号完整性带来了更多挑战。在汽车中，以太网信号的最大传输距离为 15 米。在公路货运、工程机械、采矿等领域的重型车辆中，信号必须在最长可达 40 米的传输距离里保持完整性，同时还要承受这些更严苛的条件。
在汽车中，为安全或自动化功能提供实时视图的传感器和摄像系统通常需要在没有太多障碍物且模式和地形保持相似的街道上工作。在工程机械和农业车辆中，此类系统需要识别更多信息。系统需要能够查看、感知和传输数据，评估地面上的物体是棍子、绳索、钢管还是电缆，例如，是可以安全碾过的物体还是可能导致安全风险或车辆损坏的物体。在这种情况下，需要具有更高清晰度的摄像头和传感器，或者需要多光谱传感器。还有许多类似或其他高级功能依赖于 1 Gb/秒的以太网。
用于这些重型车辆的传感器、电缆和以太网连接器必须坚固耐用，足以应对底盘内外的严苛环境。需要将它们设计用于灰尘、污垢、湿度、极端温度和高振动等这些十分常见的应用。理想情况下，它们还需要支持进行现场维修。
在产品开发过程中，功能安全需要是设计师从设计初期就需要秉持的。随着自动化的发展，车辆上的许多基本驾驶功能和自动功能都得到安全保障，这降低了驾驶员、工作场所的其他人员以及高速公路上其他汽车和轻型卡车的风险。系统故障的可能性必须保持在较低水平，如果发生故障，系统必须使车辆能够做出适当应对措施。制造商的设计、质量管理和开发流程需要将这些安全问题放在首位。
可以应对这些挑战的制造商将为其客户带来竞争优势，因为他们可以使用新的以太网网络和连接器将更多设备无缝集成到网络上，并加速车辆中的数据连接，从而提高安全性和最终用户的工作效率。
用于严苛环境的全新以太网连接器
目前，适用于工业和商用车辆的耐用以太网连接器分为两类，分别用于数据传输速率高达 100 MB/秒的应用和需要数据传输速率达到 1 Gb/秒的应用。在某些情况下，专为工业和商用车辆行业设计的以太网连接器使用汽车连接器作为基础，或作为最初用于乘用车的系列的延伸。
在 TE，我们将汽车 MCON 端子与更坚固的外壳配合使用，并升级了设计以符合 100BASE-T1 规范，创造出称为 enetSEAL+ 的新型密封以太网连接器。这种新一代enetSEAL+ 连接器可实现高达 100 MB/秒的数据连接速度，为多功能显示器、车载信息系统、遥感仪器、信息娱乐模块和媒体访问控制器提供坚固耐用的全双工、线对线连接。可以使用这些连接器来连接外部摄像头和传感模块，从而使用以太网差分信号传输通信协议来增强操作员的态势感知和安全性。重要的是，对重型车辆市场，密封的 enetSEAL+ 连接器还支持进行现场维修。
其他功能包括：
- 高品质的优异设计可帮助降低制造和维修成本。
- IP67 和 IP69（带连接器尾盖）级密封，防尘防水。
- 旨在提高可靠性的多触点技术。
- 内置二次锁功能旨在固定端子位置。
- 模块化应用有两种编码和多种面板厚度可供选择，可用于直通应用或 ECU 应用。OEM 可以使用现成的线束制作供应链。
我们的 HDSCnet 系列密封连接器是一种坚固耐用的重型热塑性连接器，可使数据传输速率高达 1 Gb/秒。它与 TE 的 MATEnet 互连系统兼容，提供线对线连接和线对设备连接。它专为在极其严苛的环境下使用而设计，通过使用非屏蔽或屏蔽双绞线电缆为重型车辆设计师提供实现多个混合接口的灵活性和可扩展性。
HDSCnet 系列密封连接器的优点包括：
- 连接器经过优化，可提高长期使用的可靠性，降低制造和维修成本。
- 通过内置二次锁以提供连接保护。
- 在预锁定位置提供清晰操作、低对配力以及可靠的滑块锁定机制。
- 采用以模块化应用为中心的线对线和线对板设计，可提供多种安装选项：线对线、密封法兰和 PCB 板安装。
- IP67 和 IP69（带连接器尾盖）级密封，防尘防水。
这两种解决方案几乎适应所有严苛环境应用，包括：雷达、激光雷达、摄像头、车载信息系统装置、板载诊断、平视显示器、仪表组、信息娱乐应用和以太网架构。
专家设计目标
在设计阶段早期咨询以太网通信专家
设计的目标是保持领先的技术趋势，尤其是在设计使用寿命长的车辆时。为了在市场中保持竞争力，并在满足客户对安全性、效率和可持续性不断提高的需求中保持领先地位，制造商必须在其所有最新设计中采用以太网，以便能够满足当今和未来增加的数据连接需求。由于以太网对于工业和商业运输行业是一个相对较新的解决方案，因此必须尽早咨询在汽车、卡车和重型车辆以太网和其他通信协议设计方面具备专业知识的工程师和产品经理。
TE 在汽车、工业和商业运输以及数据通信行业具有广泛的应用和系统专业知识。我们的工程师和产品专家与客户密切合作，就设计高级功能所需的拓扑和技术提供建议，这些功能需要提高感应和计算能力，同时在严苛条件下维持信号完整性。我们拥有在高速数据方面的丰富经验和成功实践，我们的产品在极端环境下坚固可靠，能够设计和制造用于可靠车辆中的以太网网络核心端子、连接器和线缆。
最初在《ATZheavy duty worldwide》中发表
