整体集成方法对于成功至关重要
概述
全球汽车市场是当今充满活力且挑战重重的行业细分领域，其中涌现出许多创新和变革的浪潮，包括：汽车电气化、高级驾驶辅助系统（ADAS）、全自动驾驶应用、安全性提升、污染减少、通信/信息娱乐系统的增强等等！
在所有这些新的变革性应用中，成功的关键因素将是使用牢固、定制化且高度集成的互连器解决方案，高效地实现各种传感器、电子控制单元（ECU）、执行器、电动机和其他元素的互连。
本技术公告概述了主要挑战，并深入研究了先进汽车传感器应用在设计和生产方面的考量。传感器领域具有较大挑战性，整体定制的互联器集成方法在此可以发挥极大的益处。
图1.下一代汽车中的多数据流
成功实现下一代汽车互联的关键要素
在新一代汽车应用领域中处理更密集、更快的通信速度需要持续创新的互连设计实践。此外，“扩大视野”，缜密审视，进而优化整体集成也很重要。
成功的关键因素包括：
- 优化信号接口并尽可能缩短信号通道；
- 管理热问题
- 降低噪音和电磁干扰/射频干扰
- 采用成型和垂直整合策略。
在下文中，我们将深入探讨以上问题与先进传感器集成的相关性。先进传感器已经成为高级驾驶辅助系统等汽车应用，以及最终的全自动驾驶应用能否成功的关键因素。
优化信号接口并尽可能缩短信号通道；
在驾驶辅助和自动驾驶场景中，汽车应用中传感器的实时性能和最小延迟可能是生死攸关的因素。
以上应用通常会集成许多雷达和/或激光雷达传感器，用于覆盖车辆周围，为周围环境提供全方位的视图，持续产生多个内容丰富的实时数据流，而为了实现即时决策，所述数据流需要得到快速处理并传输给电子控制单元。
汽车设计师在适应更高数据速率的挑战上，经历与通信行业在向5G电信过渡时的情况颇为相似，因为数据速率已从100 Mbps提升至数千兆位的带宽。过去的汽车应用很少需要处理如此高的数据速率，也未曾面临过实时整合来自众多不同传感器的数据的挑战，而这些数据直接关乎到关键的安全结果。
图2.具备优化信号完整性性能的高速连接器设计
除了应对更高的速度，汽车行业的传感器还需精心地集成到盖板中，满足密封和机械强度的要求。
优化信号接口和最小化信号路径的需求意味着，为汽车应用创建有效的传感器接口不能仅仅依赖现成的标准组件，也不能被视为简单的按图生产规格。
为了创建性能优化的传感器接口，新的先进设计要求汽车制造商和连接器设计合作伙伴之间采取全面协同的策略，覆盖从最初的概念、原型设计、测试，一直到全面量产的整个过程。
管理热问题
在新型紧凑传感器模块设计中，更高的速度和更紧凑的功能集成显著提高热管理的要求。
与信号优化一样，有效的热管理通常也需要能够整合多种缓解策略的综合方法。在许多传感器部署中，高速行驶的车辆产生的自然气流起到了基本的冷却效果，但这本身往往不足以满足冷却需求。一些复杂的传感器，如前视摄像头，甚至可能配备动力通风扇，但对于大多数小型雷达或激光雷达传感器来说，这种做法通常过于昂贵且笨重，尤其是考虑到在高级驾驶辅助系统或全自动驾驶应用中使用的传感器数量之多。风扇也会消耗大量电力，并产生额外的潜在故障点，对于拥有大量传感器的汽车而言，这些问题将被数倍放大。
图3.热管理解决方案——用于高级驾驶辅助系统传感器模块的嵌入式散热器
智能集成先进的被动热管理技术，能够有效平衡冷却效果、使用寿命和成本效益。方法之一是在传感器模块包装中嵌入散热器。通过高导热性材料（如铜或铝）制成的材料（板或块），被动散热器可以在操作过程中持续地帮助模块散热，无需依赖外部供电的风扇或其他主动热管理方式。
降低噪音和电磁干扰/射频干扰
处理电磁干扰/射频干扰也是先进汽车传感器阵列能否成功实施的关键要素。从外部对传感器操作的干扰以及防止模块本身产生不必要的干扰的需求来看，电磁噪声问题都值得关注。
在多年与汽车制造商合作，帮助他们设计并集成有效的电磁干扰/射频干扰屏蔽方案的过程中，ENNOVI开发了一系列可定制的屏蔽策略、材料方案和集成方法。
图4.通过真空金属化工艺屏蔽电磁干扰
电磁干扰/射频干扰的减少量取决于所使用的材料、其厚度、受屏蔽元件的尺寸、需要屏蔽的频率，以及屏障中孔的尺寸、形状和方向。在材料方面，传统的屏蔽方法有效地使用了如铜、黄铜、镍、银、钢或锡等导电金属。此外，向使用非金属材料转变的趋势正在推动由导电复合材料、塑料等制成的屏蔽技术的发展。ENNOVI 正在与在业内领跑的塑料材料供应商紧密合作，开发并融合此类增强型电磁干扰解决方案。
成功的关键还是在于对从概念到最终生产的整个设计过程采取综合、端到端、协作的策略，并在考虑特定应用的设计方法时尽早地引入知识渊博的合作伙伴。在整个设计过程中，为确保有效的电磁干扰性能，测试和模拟也很重要。
利用先进的成型和垂直整合策略
对于设计新一代集成高性能互连的传感器，最重要的因素可能是对整个传感器模块的设计和制造技术采取综合的策略。与能够提供一系列垂直制程整合方案的合作伙伴合作也很重要。
在集成传感器设计方面，注塑经验和工艺能力尤为重要，因为需要将多个功能元素和外部通信接口智能地组合在一个紧凑的可插拔模块中。
ENNOVI设计团队发现，如聚苯硫醚（PPS）、聚邻苯二甲酰胺（PPA）或聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）等高温、玻璃填充的塑料模塑解决方案能够提供成功产品所需的理想热特性、电气性能、耐化学性和材料强度组合，具体取决于实际需求。
图5.先进的成型和垂直整合采用嵌入式成型工艺制造的雷达外壳
在避免填充物中出现空隙，从而降低热导性和/或使用寿命的稳定性方面，成型过程的顺序也很关键。此外，为了确保传感器模块设计在汽车行业所需的大批量生产中万无一失，进行严格的热分析和有限元分析的能力变得至关重要。
小结
正如本技术公告所述，对于优化下一代汽车应用的互连，尤其是支持高级驾驶辅助系统或自动驾驶应用的关键传感器设计，没有“放之四海而皆准”的方法。
因此，汽车公司需要采取综合的端到端方法，创建定制的互联器解决方案，无缝集成特定应用的需求。为了实现这一目标，从最初的概念到批量生产，与本技术公告所述在所有领域均有良好业绩记录的供应商密切合作非常重要。
ENNOVI 不仅拥有丰富的经验和专业知识，而且还积极地创建了一套基础深厚的配置灵活性且适应性强的互连技术和垂直整合方法，可用于设定并制作定制互连器解决方案。
这些能力得到了ENNOVI全球设计、分布式制造和物流组织的支持，该组织为全球汽车制造商提供优质的本地支持。
如需了解更多信息，请发送电子邮件至communications@ennovi.com.cn。
