connecteur « board-to-board » dans les architectures de réseau de bord automobiles
Données relatives au personnel de bord
Les réseaux de bord modernes dans l’automobile évoluent, notamment en raison des exigences liées à la mobilité électrique, à la conduite autonome et à l’infodivertissement 4K-HD. Les connecteurs « connecteur carte à carte », dotés de propriétés spécifiques, jouent un rôle clé dans la gestion de cette évolution, afin de garantir des débits de données élevés avec des temps de latence courts.
Comme on le sait, le réseau de bord (réseau de bord) d’un véhicule est un réseau complexe de connexions électriques qui relie entre eux tous les composants électriques et électroniques. Parmi ceux-ci figurent les calculateurs, les capteurs, les actionneurs, les systèmes d’éclairage, les systèmes d’infodivertissement ainsi que les connecteur.
Les trois grandes tendances actuelles de l’industrie automobile – la conduite automatisée, la conduite électrique et la conduite connectée – nécessitent une refonte en profondeur de l’architecture électrique et électronique (E/E) actuelle. En effet, les architectures électriques et électroniques évoluent d’une structure classique et décentralisée, composée de jusqu’à 100 calculateurs, vers une architecture par domaines, dans laquelle les calculateurs sont regroupés par domaines fonctionnels. Chaque domaine dispose d’un ordinateur haute performance (HPC) chargé de la coordination, ce qui permet de réduire les efforts de câblage et d’installation, ainsi que les coûts et le poids. Une nouveauté réside dans l’architecture zonale du véhicule, dans laquelle les fonctions sont regroupées au sein d’un contrôleur de zone local, ce qui réduit le nombre de calculateurs et les efforts de câblage.
Les trois grandes tendances actuelles de l’industrie automobile – la conduite automatisée, la conduite électrique et la conduite connectée – nécessitent une refonte en profondeur de l’architecture électrique et électronique (E/E) actuelle. En effet, les architectures électriques et électroniques évoluent d’une structure classique et décentralisée, composée de jusqu’à 100 calculateurs, vers une architecture par domaines, dans laquelle les calculateurs sont regroupés par domaines fonctionnels. Chaque domaine dispose d’un ordinateur haute performance (HPC) chargé de la coordination, ce qui permet de réduire les efforts de câblage et d’installation, ainsi que les coûts et le poids. Une nouveauté réside dans l’architecture zonale du véhicule, dans laquelle les fonctions sont regroupées au sein d’un contrôleur de zone local, ce qui réduit le nombre de calculateurs et les efforts de câblage.



connecteur dans l’architecture des réseaux de bord
De telles évolutions structurelles modifient également les défis auxquels doit faire face un connecteur «connecteur carte à carte», qui soutient et met en œuvre ces architectures. La nécessité de transmettre désormais des flux de données nettement plus importants et de les traiter dans un calculateur encore plus performant pour en obtenir une vue d’ensemble modifie considérablement les facteurs de performance du connecteur.
La responsabilité de la transmission des données incombe également aux différentes technologies de transmission, qui doivent garantir la bande passante. Parmi celles-ci, on peut citer :
La responsabilité de la transmission des données incombe également aux différentes technologies de transmission, qui doivent garantir la bande passante. Parmi celles-ci, on peut citer :
- Le LIN (Local Interconnect Network) est une technologie très économique destinée aux applications non critiques en matière de sécurité et non sensibles au temps, telles que les serrures de porte, l'éclairage ou la climatisation.
- Le CAN (Controller Area Network) : technologie de transmission la plus utilisée pour la commande du moteur, de la boîte de vitesses, du démarreur ou pour les systèmes de gestion de batterie
- FlexRay avec une paire torsadée pour la transmission de données dans les applications critiques en termes de temps et/ou de sécurité, telles que la direction ou les freins
- MOST (Media Oriented System Transport) sous forme de câble à fibre optique pour les systèmes multimédia et d'infodivertissement
- Automotive Single Pair Ethernet (SPE) en tant que technologie relativement nouvelle qui gagne en popularité grâce à sa capacité
- de bande passante SerDes (Serializer/Deserializer) pour les transferts de données à haut débit, idéal pour les caméras ou les écrans
Il est dans l’intérêt de l’industrie automobile d’utiliser le moins possible de technologies de transmission différentes afin de limiter la complexité du câblage. Dans cette optique, l’Ethernet automobile joue un rôle majeur, même si l’on mise également sur les protocoles CAN (CAN FD et CAN XL) ainsi que sur LIN et SerDes. Les exigences essentielles relatives aux connecteurs carte à carte (connecteur) peuvent en être déduites, la norme LV214 fournissant également des indications sur leurs caractéristiques.
Haute vitesse, protection CEM, ainsi que robustesse et miniaturisation

En raison du développement des capteurs et de l’architecture E/E présentée, les volumes de données à transmettre tendent de plus en plus vers la haute vitesse, ce qui dépend principalement du contrôle de l’impédance du connecteur. Si celle-ci varie, il en résulte des résonances qui entraînent à leur tour des pertes dans la transmission du signal. De par sa géométrie, un connecteur représente toujours un risque potentiel de variations d’impédance, provoquées notamment par des modifications de matériau ou de géométrie.
En effet, l’impédance est déterminée par des propriétés inductives et capacitives qui dépendent de la taille, de la disposition et de la conception des broches. Les variations de section ont notamment un impact négatif, c’est pourquoi elles doivent être réduites au minimum. Par ailleurs, les diélectriques (substances faiblement conductrices ou non conductrices) situés à proximité du chemin du signal peuvent également avoir des effets négatifs, ce qui explique pourquoi le choix du matériau isolant approprié est tout aussi important. À cela s’ajoutent les influences liées aux pertes de couplage, c’est-à-dire les pertes au point de contact entre la lame et le ressort. Enfin, des variations d’impédance peuvent être provoquées par des éléments conducteurs en saillie qui agissent comme des antennes. Tous ces effets sont regroupés sous le terme d’« Insertion Loss » (rapport entre le signal sortant et le signal entrant), également appelé « perte d'insertion ». À cela s’ajoute la « Return Loss » (perte de retour), qui décrit la proportion du signal renvoyé par rapport au signal à transmettre.Compte tenu de la miniaturisation croissante des modules, la protection CEM joue un rôle particulier : en effet, les signaux à haute fréquence qui y sont générés sont particulièrement sensibles aux perturbations causées par des effets électromagnétiques indésirables. Même les plus petites perturbations suffisent à fausser considérablement la transmission des données, à générer des signaux de mesure incorrects au niveau des capteurs et à produire des commandes de contrôle inadaptées – un scénario absolument inacceptable en matière de sécurité.
Un connecteur blindé (connecteur) apporte une solution, car dans un module, un connecteur agit toujours à la fois comme puits de perturbation et comme source de perturbation. De plus, ce composant peut être perturbé par d’autres éléments, tout en exerçant lui-même une influence électromagnétique sur les composants environnants. Un blindage (blindage) permet ici de réduire ces deux effets d’un facteur compris entre 100 et 200 environ.
En effet, l’impédance est déterminée par des propriétés inductives et capacitives qui dépendent de la taille, de la disposition et de la conception des broches. Les variations de section ont notamment un impact négatif, c’est pourquoi elles doivent être réduites au minimum. Par ailleurs, les diélectriques (substances faiblement conductrices ou non conductrices) situés à proximité du chemin du signal peuvent également avoir des effets négatifs, ce qui explique pourquoi le choix du matériau isolant approprié est tout aussi important. À cela s’ajoutent les influences liées aux pertes de couplage, c’est-à-dire les pertes au point de contact entre la lame et le ressort. Enfin, des variations d’impédance peuvent être provoquées par des éléments conducteurs en saillie qui agissent comme des antennes. Tous ces effets sont regroupés sous le terme d’« Insertion Loss » (rapport entre le signal sortant et le signal entrant), également appelé « perte d'insertion ». À cela s’ajoute la « Return Loss » (perte de retour), qui décrit la proportion du signal renvoyé par rapport au signal à transmettre.Compte tenu de la miniaturisation croissante des modules, la protection CEM joue un rôle particulier : en effet, les signaux à haute fréquence qui y sont générés sont particulièrement sensibles aux perturbations causées par des effets électromagnétiques indésirables. Même les plus petites perturbations suffisent à fausser considérablement la transmission des données, à générer des signaux de mesure incorrects au niveau des capteurs et à produire des commandes de contrôle inadaptées – un scénario absolument inacceptable en matière de sécurité.
Un connecteur blindé (connecteur) apporte une solution, car dans un module, un connecteur agit toujours à la fois comme puits de perturbation et comme source de perturbation. De plus, ce composant peut être perturbé par d’autres éléments, tout en exerçant lui-même une influence électromagnétique sur les composants environnants. Un blindage (blindage) permet ici de réduire ces deux effets d’un facteur compris entre 100 et 200 environ.

Côté robustesse : les chocs et les vibrations compromettent la stabilité de la transmission des données, tout comme les influences chimiques et thermiques de l’environnement dues à des températures extrêmes, de fortes variations de température, des gaz nocifs, l’humidité et la saleté. La surface de surface de contact détermine de manière décisive la durée de vie du connecteur, car en fonctionnement, des micro-mouvements se produisent entre les deux parties du connecteur, ce qui, à long terme, entraîne une abrasion de surface et donc une augmentation de la résistance de contact, avec pour conséquence une transmission du signal moins efficace. Un revêtement du contact de haute qualité et durable contribue à réduire cette abrasion de surface au minimum.
En ce qui concerne le système de contact, une barrette à ressorts (connecteur femelle) double face s’avère très efficace, car elle garantit à tout moment un point de contact, indépendamment des influences extérieures. Le système gagne encore en robustesse avec un système de contacts hermaphrodite, car les contacts s’entrelacent lors de l’enfichage, assurant ainsi une sécurité de contact maximale.
En ce qui concerne le système de contact, une barrette à ressorts (connecteur femelle) double face s’avère très efficace, car elle garantit à tout moment un point de contact, indépendamment des influences extérieures. Le système gagne encore en robustesse avec un système de contacts hermaphrodite, car les contacts s’entrelacent lors de l’enfichage, assurant ainsi une sécurité de contact maximale.
Dans le cas des connecteurs monoblocs, on renonce à une zone de contact vulnérable, ce qui garantit une résistance maximale aux influences extérieures. La connexion s’effectue par la technique d’technologie press-fit, dans laquelle une broche d’broche press-fit est enfoncée dans un trou trou métallisé de la carte de circuit imprimé, ce qui entraîne des soudages à froid entre la douille en cuivre et la zone press-fit. Il en résulte une connexion étanche aux gaz et moulable avec la carte de circuit imprimé, qui offre un taux de défaillance dix fois meilleur que celui des connecteur soudés automatiquement.

L’espace de montage limité dans le secteur automobile impose des contraintes d’encombrement pour les capteurs et les calculateurs, ce qui oblige les fabricants de connecteurs (« connecteur ») à réduire encore davantage les dimensions tout en conservant, voire en augmentant, les performances. La technologie de montage en surface (CMS) est idéale dans ce contexte, car elle permet, contrairement à la technique d’insertion par pression (« technologie press-fit »), un pas nettement plus petit ainsi qu’un montage double face du circuit imprimé.
La tendance à intégrer de plus en plus de connecteurs, et de plus en plus petits, dans les modules a pour conséquence d’allonger les chaînes de tolérance et oblige les connecteurs à compenser des tolérances de plus en plus importantes, tant lors du montage qu’en fonctionnement. Il existe déjà des connecteurs capables d’absorber encore mieux les chocs et les vibrationsconnecteur.
La tendance à intégrer de plus en plus de connecteurs, et de plus en plus petits, dans les modules a pour conséquence d’allonger les chaînes de tolérance et oblige les connecteurs à compenser des tolérances de plus en plus importantes, tant lors du montage qu’en fonctionnement. Il existe déjà des connecteurs capables d’absorber encore mieux les chocs et les vibrationsconnecteur.
Trois gammes de produits ept adaptées

Les produits Zero8 offrent une évolutivité maximale grâce à des types, des hauteurs d’empilement et des nombres de pôles personnalisables, permettant des distances entre cartes de 6 à 21 mm et des nombres de pôles variables de 12 à 80. Les connecteurs sont compatibles entre eux et librement combinables, avec un blindage unilatérale ou bilatérale. La technologie de connexion robuste ScaleX garantit une connexion fiable en cas de chocs et de vibrations, compense les tolérances et offre une protection CEM pour un débit de données de données de 16 Gbit/s.
Détails sur la gamme Zero8
Détails sur la gamme Zero8

Les produits Colibri sont des CMS à deux rangées blindés connecteur au pas de 0,5 mm, compatibles avec les normes PICMG COM Express®, SFF-SIG CoreExpress® et nano-ETXexpress. Les Receptacles pour modules COM offrent 196 broches de signal et 24 broches de masse, tandis que les Plugs pour cartes porteuses sont disponibles en option avec des ergots de guidage, un blindage et une fixation CMS. Le système COM Express Colibri offre une excellente intégrité du signal pour plus de 25 Gbit/s, ce qui est idéal pour les applications à haute vitesse avec un espace d'installation limité.
Détails sur Colibri
Détails sur Colibri

La troisième gamme de produits, One27, propose des connecteurs de circuits imprimés robustes et compacts en CMS avec un pas de 1,27 mm. Ils prennent en charge des distances entre cartes de 8 à 20 mm et sont disponibles avec 12 à 80 contacts, ainsi que sous forme de assemblage de câbles. Des connexions parallèles et coudées sont possibles ; elles sont particulièrement robustes et faciles à mettre en œuvre, tout en garantissant une connexion fiable et une grande flexibilité dans la disposition des cartes de circuits imprimés.
Détails sur la gamme One27
Détails sur la gamme One27
Si l'on se tourne vers l'avenir, la conduite autonome sera étroitement liée au développement des technologies de transfert de données et de communication. Des aspects clés tels que la connectivité 5G, la cybersécurité, la communication V2X, ainsi que l’edge computing et la technologie blockchain exerceront une influence déterminante sur la transmission des données ; toutefois la coexistence des réseaux embarqués et des connecteurs demeurera une certitude, permettant un jour de concrétiser la vision d’une voiture sans volant.
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