当智能汽车遇上KMD铜合金

  • 15. January 2021

随着人工智能和车联网技术的不断发展,未来汽车发展方向也朝着时间更长、层次更深、频率更高的人机交互方向发展。为了满足这些特点并赋予乘客极致的驾驶体验,在基础材料选择是也尤为重要。

未来智能汽车市场规模

未来智能汽车市场规模被预测以20.62%的复合增长率不断增长,预期到2023年国内市场规模可达到2000亿人民币以上。而从传统汽车过渡到智能汽车的过程中,因为智能以及功能部件的增加,连接器市场也会呈高倍速增长。

纵观历史长河,汽车行业经历了蒸汽时代、机械时代、电子时代。分别对应着无自动化阶段,到驾驶系统辅助的阶段,再到部分自动化与有条件自动化,再到目前在这研发的L4高度自动化的阶段。
根据IHS预测,全球自动驾驶渗透率将快速提升,
从下图的预测看来,至2040年,所有新车都将配备自动驾驶功能,其中L4/L5级自动驾驶渗透率将高达50%。

连接器的新挑战

相比传统汽车,智能汽车会新增大量部件如相机、雷达(激光,毫米波,超声波)、传感器、定位导航、网联通信(多传感器)等等部件。这些部件应用在诸如智能传感、辅助驾驶、智能计算、智能公交、影音娱乐等系统中。

连接器将这些部件与系统相连,是整个体系中非常重要的一环,能够在很大程度上影响这些功能部件的运作。

在缺少人工干预的智能驾驶中,连接器的高速传输性能以及其稳定性,是智能汽车能够安全运行的决定性的因素。同时,由于部件的成倍增加,对连接器的小型化要求也成了必然的趋势。

高速传输性

汽车智能化发展意味着数据传输量的剧增,从高速网络连接到高清娱乐系统,再到具有高分辨率高精度传感器、雷达的自动驾驶辅助系统,这些部件极大增加高速数据节点的数量。在不同的应用环境下,如车载网络、娱乐系统、GPS天线、ADAS、雷达等,产品的传输速率由1Gbps到12Gbps及以上。速率不同的产品,所选用铜材的导电性会呈现差异性。产品的传输速率提升越大,对铜材的导电性要求越高。

稳定性

安全关乎生命,在高速传输的条件下,要保障数据传输的安全性和可靠性是行业的重大挑战。

汽车行业对于连接器有着极高的要求,产品需要适用于严苛和复杂的环境,同时满足长时间运行的需求。这一系列的要求转化为连接器的保持力、化学抗性、耐温度机械冲击、插拔与温度循环等指标。对连接器产品的电气、机械以及环境特性都有着很高的要求。如此,在铜合金材料的选择上就要关注与材料的抗应力松弛性能,屈服强度,以及耐高温等性能。

小型化

在高速传输以及安全信赖性之外,小型化也是一大要求。

试想一下,在保持同样的机械以及电气特性的要求下,将连接器尺寸缩小,会面临很多问题。譬如如何保证端子的接触阻抗、电流导通率、保持力、抗电磁干扰能力等等。面对这些情况,对于铜材的强度、电导率、耐应力松弛提出了更高的要求。比如,之前选用青铜的,在小型化之后,材料导电率是否还跟得上。原本材料是全硬状态的,在小型化之后,强度是否还跟的上。

KMD的材料解决方案

联想到不久前任正非关于加大基础研究投入的谈话,我们国家的基础材料还存在短板。在铜合金相关领域,高端连接器的部分铜合金还是依赖于欧美、日本的进口材料。这些材料被大量应用于汽车、高铁等领域,因为材料对于产品的安全、性能以及使用寿命起到决定性的作用。KMD集团在国内的生产线已于2018年全线贯通,旨在于替代从日本、德国进口的高性能铜合金。

连接器的高速传输离不开原材料的助力,针对不同的传输要求,需要选择不同电导率的铜材。导电性能越高的材料,对产品的传输速率提升越大。同时兼具一定的弹性以帮助降低接触阻抗。例如Fakra和HSD连接器,传输速率的不同,选材会存在差异。比如pin针会用黄铜或青铜,弹片会用到磷铜或铜镍硅等。针对不同材料的需求, KMD可提供完备的铜带方案。

安全和信赖性是产品的重中之重,从被动安全、主动安全到功能安全,这些都是汽车厂商在研发设计的时候不惜一切代价要解决的问题。

对于材料而言,良好的抗应力松弛性能以及屈服强度可保证系统的长期有效连接,良好的导电性保证高温工作条件下对于温升的有效控制。

KMD的CuNiSi系列产品,具有高强度、良好的导电性以及优良的抗应力松弛性能,所应用的鱼眼端子可广泛用于汽车模组连接器以及电子控制单元中,采用CuNiSi系列的鱼眼端子具有良好的结合力以及保持力,极大提升系统的稳定性与安全性。

产品的小型化可提升系统的集成度。但连接器小型化会导致铜材厚度降低,使得产品的导电量降低、正向力降低,此时就要选择更高强度、更高导电性的材料。

小型化线束连接器支持高达100Mbps的数据传输速率,KMD正在量产高弹性的青铜产品以应用于此类产品。
除此之外,镀锡层在智能汽车连接器应用方面也是一种优秀的解决方案。

比如汽车线束端子如采用锡银镀层,相比于传统的镀锡层,锡银镀层可提供更高导电、更高正向力以及良好的焊锡性。
除了锡银镀层外,KMD还能提供纯锡、热锡镀层。KMD集团在热浸镀锡方面传承了德国的传统工艺和成熟的经验。 热浸镀锡具有降低插拔力、提高铜基板之间的焊接能力、腐蚀和氧化保护、抗锡须生长等优秀性能。能够帮助客户在各种工作环境条件下的的产品提供不同的解决方案。

KMD集团助力客户选择正确的铜合金方案,以期在竞争激烈的汽车电子行业中脱颖而出。

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