Быстрое развитие транспортных средств на новой энергии подняло сложность и требования к производительности электронных систем на совершенно новый уровень.Многослойные печатные платы, с их превосходными электрическими характеристиками, высокой степенью интеграции и надежностью, стали основными компонентами многих ключевых устройств, глубоко встроенных в различные системы, такие как питание, интеллект и безопасность транспортных средств на новых источниках энергии.
1, система питания
(1) Система управления батареями
BMS можно рассматривать как «мозг» аккумуляторных блоков, который всесторонне контролирует зарядку и разрядку, температуру, баланс и другие аспекты аккумулятора. Его основным аппаратным обеспечением является многослойная печатная плата-. Аккумуляторная батарея транспортных средств на новых источниках энергии состоит из большого количества отдельных ячеек, соединенных последовательно или параллельно. BMS необходимо отслеживать напряжение, ток, температуру и другие параметры каждой ячейки в режиме реального времени и точно. Если взять в качестве примера BMS Tesla Model 3, то в ней используется 8-слойная конструкция платы с допуском по сопротивлению, строго контролируемым в пределах ± 5 %, чтобы обеспечить целостность сигнала. Поскольку BMS необходимо обрабатывать чувствительные сигналы, такие как выборка напряжения, обнаружение тока и связь по CAN, много-платы печатных плат имеют специальные сигнальные слои, которые могут отделять сигнальные линии от линий электропитания и линий заземления, чтобы избежать помех, обеспечить стабильные значения выборки АЦП, эффективно подавлять высокочастотные-шумы, плавно передавать данные по шине CAN и предотвращать ложные срабатывания BMS. В то же время, с точки зрения рассеивания тепла, средний слой многослойной печатной платы может использовать медную фольгу большой площади для равномерного рассеивания тепла, а нижняя плоскость заземления действует как «пластина рассеивания тепла», взаимодействуя с переходными отверстиями для отвода тепла чипа, избегая снижения частоты чипа из-за перегрева и обеспечивая стабильную работу BMS в условиях высоких температур аккумуляторных блоков.
(2) Контроллер двигателя
MCU отвечает за управление работой приводного двигателя, получение инструкций от контроллера транспортного средства и точную регулировку скорости и крутящего момента двигателя. В этом процессе он должен выдерживать мгновенный скачок тока высокого напряжения, что требует чрезвычайно высоких электрических характеристик и способности рассеивания тепла от печатной платы. Традиционные подложки FR-4 недостаточны, в то время как в много-слойных печатных платах используются новые материалы, такие как ламинаты с медным-плакированием на керамической основе, для увеличения теплопроводности до 8 Вт/м · К, которые могут поддерживать длительную-стабильную работу при температуре выше 120 градусов и эффективно решать проблему снижения производительности, вызванную локальным перегревом. Кроме того, многослойные печатные платы также позволяют обеспечить эффективное преобразование энергии и точное управление двигателем благодаря своей многослойной структуре и разумному расположению силовых электронных компонентов, таких как драйверы двигателей и инверторы, что обеспечивает плавность и эффективность выходной мощности автомобиля.
2, интеллектуальная система
(1) Автомобильная информационно-развлекательная система
Система предоставляет богатые функции, такие как воспроизведение аудио и видео, навигация и отображение информации об автомобиле для водителей и пассажиров, при этом ключевую роль в этом играют многослойные печатные платы. С одной стороны, необходимо соединить экран дисплея с микросхемой управления и различными датчиками, чтобы обеспечить-четкое представление данных приборной панели в режиме реального времени и плавное реагирование на операции взаимодействия человека-компьютера; С другой стороны, с развитием технологии интеллектуальной кабины в систему необходимо интегрировать больше функций, таких как распознавание жестов, голосовое управление и т. д., что требует, чтобы много-слойные печатные платы имели более высокие возможности интеграции и передачи сигналов. Многослойные печатные платы могут удовлетворить требования к сложной компоновке схем в ограниченном пространстве благодаря высокой-плотности проводки и миниатюризации, обеспечивая быструю и точную передачу сигнала между функциональными модулями, а также создавая комфортное и удобное вождение для пользователей. Например, за центральным экраном управления некоторых высококлассных-транспортных средств на новой энергии экран дисплея тесно связан с несколькими процессорами через много-слойные печатные платы, что обеспечивает вывод изображения высокой-разрешенности и быстрый отклик системы.
(2) Система автоматического привода
Подключение датчиков: транспортные средства на новой энергии оснащены различными датчиками, такими как радар миллиметрового диапазона, лазерный радар, камеры, ультразвуковые датчики, датчики ускорения и т. д., чтобы определять окружающую среду и собственное состояние транспортного средства. Многослойная печатная плата отвечает за соединение этих датчиков с электронным блоком управления автомобиля, обеспечивая стабильную передачу сигналов датчиков. Если взять в качестве примера радар миллиметрового диапазона 77 ГГц, то к нему предъявляются чрезвычайно строгие требования к диэлектрической проницаемости и коэффициенту потерь печатной платы. Многослойные печатные платы в сотрудничестве с ведущими производителями разработали подложки из ПТФЭ + керамического наполнителя, стабилизирующие диэлектрическую проницаемость на уровне 3,0 ± 0,05 и снижающие коэффициент потерь до 0,0015, отвечающие требованиям к передаче высокочастотных сигналов и обеспечивающие точное обнаружение радаром расстояния, скорости и угла целевых объектов. Для датчика камеры много-слойная печатная плата обеспечивает высокую-скорость и низкий уровень шума-передачу сигнала изображения за счет разумного расположения линий и предоставляет четкую и точную визуальную информацию для системы автоматического привода.
Контроллер домена. С развитием технологии автономного вождения на уровне L3 и выше контроллерам домена необходимо интегрировать несколько интерфейсов датчиков для обработки огромных объемов данных, что создает более серьезные проблемы с размером, плотностью проводки и производительностью печатных плат. В многослойной печатной плате используется гибридная технология слоев HDI+Ay для достижения соединения микроотверстий толщиной 0,1 мм, что увеличивает плотность проводки на 30 % на ограниченной площади и поддерживает требования к пропускной способности данных, предъявляемые при объединении нескольких-сенсоров. Например, размер печатной платы контроллеров домена автономного вождения уровня L3 и выше обычно превышает 600×400 мм. Благодаря оптимизированной конструкции много-слойные печатные платы не только отвечают требованиям больших размеров, но также обеспечивают совместную работу различных функциональных модулей для достижения точного определения и контроля состояния вождения автомобиля.
3, система безопасности
В критически важных системах безопасности, таких как системы подушек безопасности, антиблокировочные тормозные системы и электронные системы контроля устойчивости в транспортных средствах на новых источниках энергии, много-слойные печатные платы несут ответственность за быструю и точную передачу сигналов. В качестве примера можно привести систему подушек безопасности: много-слойные печатные платы соединяют датчики столкновений и контроллеры подушек безопасности. При столкновении автомобиля сигнал о столкновении может быть передан на контроллер за очень короткое время, вызывая быстрое раскрытие подушки безопасности и обеспечивая критически важную защиту водителей и пассажиров. В системах ABS и ESC много-слойные печатные платы обеспечивают своевременную передачу сигналов от датчиков скорости колес, датчиков давления и других датчиков на блок управления. На основании этого блок управления точно регулирует тормозное давление, чтобы предотвратить блокировку колес, сохранить устойчивость автомобиля и обеспечить безопасность движения в аварийных ситуациях. Многослойные печатные платы, благодаря своей превосходной механической прочности и электрическим характеристикам, могут поддерживать стабильные условия работы в суровых условиях, таких как вибрация и удары во время эксплуатации автомобиля, обеспечивая надежную работу систем безопасности.