– تشهد صناعة السيارات طفرة في التقنيات والميزات الجديدة، بدءًا من مصادر الطاقة البديلة إلى المركبات ذاتية القيادة بالكامل.
– تمثل الإلكترونيات الآن بشكل شائع أكثر من نصف قيمة السيارة، إذ تتطلب كل ميزة جديدة يتم إضافتها وحدة نمطية جديدة، تعرف باسم وحدة التحكم الإلكترونية (ECU).
– تستخدم أحدث المركبات ما بين 100 و150 من وحدات التحكم الإلكترونية هذه، ولكل منها اتصالات وتوصيلات خاصة بها.
– وقد أدى ذلك، إلى جانب عدد متزايد من المستشعرات والمحركات والمكونات الأخرى، إلى خلق طلب هائل على حلول الاتصال.
– إن الأسلاك اللازمة لتوصيل مئات المكونات العديدة تعني أن حزم الكابلات أصبحت الآن من بين أكثر الهياكل تعقيدًا في تصنيع المركبات، كما أن الجيل القادم من المركبات سيقدم المزيد من الوظائف.
– يواجه مصنعو المركبات تحديًا خطيرًا؛ ألا وهو المساحة المتناقصة داخل السيارة لاستيعاب هذه الأنظمة المتوسعة.
– ومع تطور المركبات لتقديم قدرات أكبر، يزداد الطلب على الموصلات المدمجة عالية الأداء التي تتحمل الظروف القاسية.
معالجة مشكلة تزايد التعقيد
– سيتم رسم ملامح الجيل القادم من المركبات من خلال التقنيات الجديدة التي يتم إدخالها الآن في صناعة السيارات، ويحرص المصنعون على الاستفادة من أحدث اتصالات الجيل الخامس اللاسلكية لتحسين السلامة وتجربة المستخدم.
– ستكون المركبات جزءًا من شبكة ديناميكية يتم فيها مشاركة المعلومات مع مستخدمي الطريق الآخرين وحتى البنية التحتية لمراقبة حركة المرور لجعل تجربة السفر أكثر أمانًا وكفاءة.
– يتطلب اتصال السيارة بكل شيء (V2X) هذا تجهيز المركبات بمزيد من المستشعرات وعناصر التحكم وقوة الحوسبة أكثر من أي وقت مضى، سيكون هذا أكثر أهمية في المركبات المستقلة أو “ذاتية القيادة”.
– توفر أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) بالفعل لسائقي السيارات حلولاً متطورة للسلامة على الطرق.
– سيعتمد التفاعل مع مستخدمي الطريق الآخرين على الأنظمة التي يمكنها جمع المعلومات حول محيطهم وتحليلها والعمل بناءً عليها بأقل زمن انتقال ممكن.
– ومع ذلك، تشكل بيئة السيارات تحديًا للأنظمة الحيوية للسلامة، حتى انقطاع الاتصال اللحظي الذي تسببه الاهتزازات يمكن أن يؤدي إلى فقدان كميات هائلة من المعلومات المهمة.
– سيحتاج المصممون إلى مجموعة من حلول الموصلات المصغرة التي تتحمل الاهتزاز مع توفير سرعات بيانات أعلى بكثير مما هو موجود في عالم السيارات اليوم.
تمكين تصاميم المركبات الجديدة
– باستخدام حوالي ميل من الأسلاك ومئات من الوصلات في كل مركبة، يؤثر حجم الكابلات النحاسية بشكل مباشر على أداء السيارة، خاصةً عندما يتم تشجيعنا على تبني وسائل نقل أصغر وأكثر كفاءة.
– تستنزف هذه الكمية الكبيرة من الكابلات النحاسية نطاق وأداء المركبات، أدت محاولات معالجة هذه المشكلة إلى ظهور مفهوم البنية المناطقية “zonal architecture“.
– تُعد البنية المناطقية نهجًا لتنظيم إلكترونيات المركبات، على عكس بنية المجال التي يتم فيها تجميع الأنظمة حسب الوظيفة، يقدم التقسيم المناطقي حلاً أكثر كفاءة.
– حيث يتم تجميع الوظائف داخل السيارة حسب الموقع إلى عدة مناطق، وكل منطقة مسؤولة عن الأجهزة المثبتة في قسم معين من السيارة ومتصلة بوحدة تحكم أو بوابة منطقة في الجوار.
– نظرًا لأن بوابة المنطقة قريبة من الأجهزة التي تتحكم بها، فإن أطوال الكابلات اللازمة لتوصيلها تكون قصيرة نسبيًا، ما يؤدي إلى زيادة الحاجة إلى موصلات مصغرة موثوقة لهذه الكابلات القصيرة.
– تتصل كل بوابة منطقة بمجموعة الحوسبة المركزية في قلب السيارة. يشبه الاتصال بين بوابات المناطق والكمبيوتر المركزي شبكة كمبيوتر.
– نتيجة لذلك، يمكن أن يحدث الاتصال بين المناطق عبر كابلات شبكية صغيرة وعالية السرعة مما يقلل إلى حد كبير من كمية وحجم الأسلاك الذي يجب تركيبه حول السيارة.
– خلق أيضًا التصميم وفق المناطق طريقة جديدة للنظر في توزيع الطاقة والاتصالات عالية السرعة. يتم توفير طاقة السيارة التقليدية عند 12 فولتاً، ولكن اعتماد الفولتية حتى 48 فولتاً يسمح بتقليل التيار المتوافق لتوصيل نفس كمية الطاقة إلى الأجهزة.
– وهذا بدوره يسمح للمصممين باستخدام أسلاك ذات قياس أصغر وموصلات أصغر. وهذا يخلق وفورات في الوزن تصل إلى 85% في الأسلاك وحدها، ويؤثر هذا التوفير في الوزن بشكل كبير على الكفاءة.
موصلات مصغرة تجمع كل شيء معًا
– تعمل بنية المناطق على إدخال تغييرات على تصنيع المركبات التي تؤثر على تصميم الموصلات. سيتطلب الاتصال بين الجهاز وبوابة المنطقة جيلًا جديدًا من الموصلات الهجينة أو المختلطة التي يمكنها نقل كل من الطاقة والإشارات عالية السرعة.
يوفر قدرة اتصال مختلطة، مما يسمح للمصمم بالجمع بين وظائف الإشارة والبيانات والطاقة في كل موصل، مما يقلل من المساحة المطلوبة.
– ليس بالضرورة أن تتعرض جميع موصلات التشغيل للظروف الخارجية – ستكون هناك حاجة أيضًا إلى حلول جديدة تقليدية.
– ستحتاج الموصلات المستخدمة في مجموعة الحوسبة المركزية إلى توفير كثافة عالية وأنماط تعريف منخفضة، مع توفير عدد كبير من الدوائر.
– توفر حلول توصيل السلك باللوحة الموجودة حاليًا الاتصال المطلوب، لكنها تفتقر إلى الأداء القوي لتحمل الصدمات والاهتزازات المستمرة لتطبيقات السيارات.
حلول مستقبلية
– يُمثل تقديم البنية المناطقية ثورة في تصميم المركبات منذ عقود، إذ ستتطلب هذه المركبات أسلاكًا أقل، مما يوفر الوزن والتكلفة، مع زيادة القدرة.
– ومع ذلك، فإن الوظائف المتزايدة لمركبات الجيل التالي ستفرض متطلبات أكبر على المساحة، وسيحتاج المصممون إلى طرق لتوصيل الطاقة وسرعات البيانات العالية في بيئة السيارات الصعبة، مع الاستمرار في تقديم السيارة عالية الأداء التي يتوقعها المستهلكون.
– لذا هناك حاجة لتوفير حلول الاتصال المصغرة المبتكرة التي تقدم أداءً قويًا وموثوقًا لتحمل لظروف القاسية لبيئة السيارات، يساهم حجمها الصغير ووزنها الخفيف بشكل إيجابي في هذه الصناعة.
