Nelle applicazioni automotive, i connettori svolgono un ruolo cruciale nello stabilire le connessioni elettriche tra i vari componenti e i sistemi elettronici installati a bordo del veicolo. Tra i diversi tipi di connettori, una particolare attenzione meritano i connettori non-ZIF (Zero Insertion Force), i quali non richiedono alcuna forza per inserire o rimuovere i componenti di accoppiamento. A differenza dei connettori ZIF, in genere dotati di un meccanismo per estrarre o innestare il connettore applicando una forza trascurabile, i connettori non-ZIF possono richiedere un maggiore sforzo manuale per l’inserimento e la rimozione.
In questo articolo verranno esaminate le caratteristiche e le applicazioni dei connettori per impiego automobilistico della serie Y-Lock di Yamaichi Electronics. Evolvendosi costantemente nel corso degli anni, la famiglia di connettori Y-Lock ha oggi raggiunto la quarta generazione (V4), adatta alle applicazioni automotive più critiche come i sistemi di gestione della batteria (BMS) nei veicoli elettrici ed ibridi e i sistemi di contatto con le celle.
Il connettore Y-Lock
La famiglia di connettori Y-Lock integra tecnologie intelligenti e affidabili in un design che consente di risparmiare spazio, garantendo allo stesso tempo la massima sicurezza e affidabilità della connessione. Con tre varianti tra cui scegliere, la serie Y-Lock può soddisfare un’ampia gamma di requisiti meccanici, ambientali ed elettrici.
Il meccanismo One-Push-Lock è la caratteristica principale che accomuna ogni componente della famiglia Y-Lock. Questo sistema consente al cavo piatto flessibile (FFC), o al circuito stampato flessibile (FPC), di essere inserito nella posizione corretta nella modalità stand-alone, oppure tramite un rinforzo opzionale che funge sia da guida, sia da sistema di bloccaggio. Rispetto ai tradizionali sistemi non-ZIF, in cui è necessario utilizzare un meccanismo di sblocco per rimuovere l’FFC/FPC, con il meccanismo One-Push-Lock è sufficiente applicare una forza di una determinata intensità per eseguire l’estrazione.
Il meccanismo di bloccaggio del sistema Y-Lock, visibile in Figura 1, consente una connessione sicura tra l’FFC/FPC e il connettore saldato sulla scheda. La forma del rinforzo aggiuntivo non consente errori di inserimento e offre una maggiore sicurezza contro le vibrazioni. Esclusivamente nelle versioni V3 e V4, l’innesto del rinforzo avviene in due fasi. Nella prima, intervengono i ganci di bloccaggio laterali, mentre nella seconda fase intervengono le doppie alette di bloccaggio frontale, visibili in Figura 1 nella parte superiore del connettore. L’utilizzo del nastro di supporto come opzione di bloccaggio stand-alone consente, entro determinate dimensioni e tolleranze, di utilizzare gli FFC/FPC disponibili in commercio.
A seconda della specifica versione, i connettori Y-Lock possono avere un passo di 0,5, 1, oppure 2 mm e sono disponibili sia nella versione orizzontale, sia in quella verticale. Il numero dei pin varia da un minimo di 12 a un massimo di 50.
Il sistema Y-Lock ha ottenuto la certificazione LV214 S3 per l’utilizzo in ambito automotive. L’architettura e le capacità del sistema lo rendono utile in diversi contesti, compresi i BMS e sistemi di contatto di batterie o celle per il settore automotive.
Evoluzione della serie Y-Lock
La prima serie serie di connettori Y-Lock (V1) è caratterizzata da un sistema di bloccaggio diretto tra il nastro FFC e il connettore grazie ad alcuni piccoli ganci posti sull’alloggiamento interno dell’isolatore del connettore.
La versione V1 è disponibile in due configurazioni di passo:
- Passo da 1 mm, layout orizzontale o verticale, da 12 a 30 pin;
- Passo da 0,5 mm, layout orizzontale o verticale, 30 pin.
Le principali applicazioni in ambito automotive includono il cavo spiralato dello sterzo e il collegamento delle telecamere agli specchietti retrovisori.
La serie V2 ha introdotto un sistema di ancoraggio aggiuntivo, montato meccanicamente sull’FFC con lo scopo di migliorare il bloccaggio tra FFC e connettore. L’aggiunta della funzionalità “Poka-Yoke”, inoltre, impedisce che l’FFC venga inserito nella direzione sbagliata, prevenendo così potenziali errori umani durante la fase di assemblaggio.
Le configurazioni disponibili per la serie V2 prevedono un passo di 0,5 mm, layout orizzontale, 18 oppure 50 pin. Questa serie è particolarmente adatta per sistemi di infotainment, connessioni a lettori CD e collegamento all’elettronica nel pomello del cambio.
La versione V3 è simile alla precedente, con l’aggiunta di una doppia funzione di bloccaggio basata su ganci frontali e laterali, una guida per l’inserimento dell’FFC e la certificazione conforme allo standard automotive LV214 S3. I connettori Y-Lock V3 sono disponibili con passo di 1 oppure 2 mm, angolo di 90° e numero di pin pari a 10 oppure 20.
Caratterizzati da un’elevata robustezza e resistenza alle vibrazioni, i connettori della serie V3 possono essere abbinati a FFC resistenti a temperature sino a 125°C e personalizzati, su richiesta del cliente, selezionando il valore desiderato di passo, numero di pin e dimensione dei cavi conduttori.
La serie V4
Il design compatto e le elevate prestazioni dei connettori Y-Lock rispondono alla crescente domanda di sistemi di gestione delle batterie (BMS). I connettori della serie Y-Lock consentono di collegare cavi piatti flessibili e circuiti stampati flessibili al BMS, il componente incaricato di monitorare e gestire l’uscita, la carica e la scarica del pacco batterie, oltre a fornire notifiche sullo stato di funzionamento delle celle. Rispetto alle soluzioni discrete wire-to-board, i connettori Y-Lock eliminano la necessità di cablaggi complicati e ingombranti, con conseguente riduzione del peso e possibilità di progettare layout più semplici.
La quarta generazione Y-Lock è un innovativo connettore non-ZIF in grado di tenere il passo con le crescenti esigenze della tecnologia delle batterie. Il design del connettore e il meccanismo di blocco con singola pressione garantiscono una connessione sicura in grado di superare i test più rigorosi.
Come il suo predecessore, Y-Lock V4 (Figura 2) è dotato di un doppio meccanismo di blocco. Yamaichi fornisce anche una funzionalità opzionale di Connector Position Assurance (CPA) per fornire un’indicazione sul corretto posizionamento del connettore. In applicazioni come i sistemi di gestione delle batterie e nei sistemi di contatto con le celle, Y-Lock V4 è all’altezza della situazione, grazie a una trasmissione dei segnali elettrici efficiente e sicura.
Grazie alle protezioni integrate, i contatti della serie V4 rimangono affidabili anche quando sono sottoposti ad elevate tensioni. Con un’altezza totale di soli 4,5 mm, Y-Lock V4 è l’opzione migliore quando lo spazio disponibile è limitato. Il numero di pin e il passo possono essere personalizzati su specifica del cliente.
