От управления аккумулятором до интеллектуальных систем вождения, от автомобильных развлекательных устройств до высоковольтного электрического управления — каждая ключевая функция транспортных средств на новых источниках энергии опирается на поддержку печатных плат. По сравнению с традиционными транспортными средствами, работающими на топливе, транспортные средства на новых источниках энергии предъявляют более строгие требования к печатным платам с точки зрения производительности, надежности и безопасности, а печатные платы, адаптированные к потребностям транспортных средств на новых источниках энергии, стали важным краеугольным камнем схемы для содействия промышленной модернизации.
Особые требования к характеристикам печатных плат транспортных средств на новых источниках энергии
Высокое напряжение и высокая пропускная способность по току
Система питания транспортных средств на новой энергии характеризуется высоким напряжением и большим током. Если взять в качестве примера чистые электромобили, то напряжение их аккумуляторной батареи обычно составляет от 300 до 800 В, а пиковый ток может достигать нескольких сотен ампер. Это требует, чтобы печатные платы имели превосходную устойчивость к высокому напряжению и высокую пропускную способность по току для обеспечения стабильной работы схемы. С точки зрения конструкции печатные платы требуют более толстой медной фольги (например, 3 унции или даже толще) для увеличения площади поперечного сечения проводов, уменьшения сопротивления линии и минимизации выделения тепла и потерь энергии; Между тем, оптимизируя схему схемы и разумно планируя путь тока, можно избежать локального перегрева, вызванного концентрацией тока.
Отличная устойчивость к высоким температурам и эффективность рассеивания тепла.
Во время работы транспортных средств на новых источниках энергии такие компоненты, как аккумуляторы и двигатели, выделяют большое количество тепла, особенно при движении на высокой-скорости и в условиях частой зарядки, когда температура рабочей среды значительно возрастает. Если печатная плата подвергается воздействию высокой температуры в течение длительного времени, это может вызвать такие проблемы, как старение материала, растрескивание паяных соединений и снижение электрических характеристик. Поэтому в печатных платах новых энергетических транспортных средств необходимо использовать подложки, устойчивые к высоким-температурам, такие как платы с высоким Tg FR-4, платы из полифениленового эфира или полиимидные платы, которые могут сохранять стабильные физические и химические свойства при более высоких температурах. Кроме того, необходимо оптимизировать конструкцию рассеивания тепла, например, добавить медную фольгу для рассеивания тепла, установить отверстия для рассеивания тепла, использовать печатные платы на металлической основе и т. д., чтобы своевременно рассеивать тепло и гарантировать, что печатная плата работает в подходящем температурном диапазоне.
Превосходная электромагнитная совместимость
Транспортные средства на новой энергии содержат внутри себя большое количество электронных устройств и сложных схемных систем, таких как контроллеры двигателей, бортовые зарядные устройства-, модули беспроводной связи и т. д. Эти устройства во время работы генерируют сильные электромагнитные помехи. В то же время транспортные средства на новой энергии также должны противостоять электромагнитным помехам от внешних сред, таких как сигналы базовых станций связи, молния и т. д. Следовательно, печатные платы должны иметь превосходную электромагнитную совместимость. Благодаря разумной компоновке и проводке, увеличению слоев экранирования, оптимизации конструкции заземления и другим мерам они могут уменьшить создаваемые самими собой электромагнитные помехи, улучшить свою способность противостоять внешним электромагнитным помехам и гарантировать, что электронные системы не мешают друг другу и работают стабильно.
Основные сценарии применения печатных плат для транспортных средств на новых источниках энергии
Система управления аккумуляторной батареей
Система управления силовой батареей является ключевым компонентом транспортных средств на новых источниках энергии, основная функция которой заключается в контроле напряжения, тока, температуры и других параметров батареи в режиме реального времени, управлении зарядкой и разрядкой, а также диагностике неисправностей для обеспечения безопасной и эффективной работы батареи. В BMS печатная плата играет решающую роль в подключении различных датчиков, управляющих микросхем и исполнительных механизмов. В связи с необходимостью обработки большого количества аналоговых и цифровых сигналов, BMS предъявляет чрезвычайно высокие требования к точности передачи сигналов и надежности печатных плат. В то же время, чтобы обеспечить точное управление аккумуляторной батареей, печатная плата также должна иметь высокоточные-схемы выборки и сложные схемы логического управления, а также иметь возможность стабильно работать в условиях высокого напряжения и сильной электромагнитной среды аккумуляторной батареи.
Система моторного привода
Система моторного привода отвечает за преобразование электрической энергии аккумуляторной батареи в механическую энергию для привода автомобиля. Плата в этой системе в основном используется для управления такими параметрами, как скорость двигателя, крутящий момент и рулевое управление. Во время работы двигатель генерирует высокочастотные электромагнитные помехи, а система привода должна обрабатывать сигналы высокого напряжения и сильного тока, поэтому требования к характеристикам изоляции, рассеиванию тепла и электромагнитной совместимости печатной платы очень строгие. Кроме того, чтобы обеспечить эффективное вождение и точное управление двигателями, печатные платы также должны интегрировать высокопроизводительные схемы управления силовыми устройствами и усовершенствованные алгоритмы управления, чтобы соответствовать требованиям к мощности новых энергетических транспортных средств.
Интеллектуальное вождение и информационно-развлекательная система автомобиля
С развитием технологий автономного вождения и интеллектуальных сетевых технологий автомобили на новой энергии оснащаются все большим количеством датчиков (таких как камеры, радары миллиметрового диапазона, LiDAR и т. д.) и интеллектуальных устройств. Большой объем данных, генерируемых этими устройствами, необходимо передавать, обрабатывать и хранить с помощью печатных плат. В интеллектуальных системах вождения печатные платы должны иметь возможность высокоскоростной-передачи данных, чтобы гарантировать, что данные датчиков могут передаваться в-времени и точно в центральный процессор для анализа и принятия решений-; В то же время необходимо иметь высокую надежность и помехозащищенность, чтобы обеспечить безопасную работу функций автономного вождения. В автомобильной информационно-развлекательной системе печатные платы должны соответствовать требованиям высокого-качества передачи мультимедийных сигналов, таких как аудио и видео, а также стабильным соединениям с внешними сетями, чтобы обеспечить комфортные и удобные развлечения для водителей и пассажиров.
Технические проблемы, с которыми сталкиваются печатные платы новых энергетических транспортных средств
Проблемы с надежностью, возникающие в сложных рабочих условиях
Рабочая среда транспортных средств на новых источниках энергии сложна и-постоянно меняется: они сталкиваются не только с физическими факторами окружающей среды, такими как высокая температура, высокая влажность, вибрация и удары, но также с воздействием электрических сред, таких как высокое напряжение, сильный ток и сильные электромагнитные помехи. Эти факторы ускорят старение и повреждение печатных плат, снижая их надежность и срок службы. Например, в условиях высоких температур материалы печатных плат могут расширяться и сжиматься, что приводит к ослаблению паяных соединений и разрыву цепей; Под действием вибрации и ударов компоненты печатной платы склонны к отслоению или повреждению. Поэтому повышение надежности печатных плат в сложных условиях является одной из важных технических задач, стоящих в настоящее время.
Балансирование контроля затрат и повышения производительности
В условиях все более жесткой конкуренции на рынке транспортных средств на новых источниках энергии производители автомобилей предъявляют все более строгие требования к контролю затрат. Однако высокопроизводительные печатные платы-часто требуют более высоких затрат на материалы и производство, что несколько противоречит целям контроля затрат. В то же время, чтобы соответствовать постоянно меняющимся требованиям к производительности транспортных средств на новой энергии, необходимо постоянно улучшать производительность и качество печатных плат. Например, использование материалов с более высокими характеристиками и более совершенных производственных процессов может повысить производительность печатных плат, но приведет к увеличению затрат; Снижение затрат может повлиять на производительность и надежность печатных плат. Поэтому поиск баланса между контролем затрат и повышением производительности является ключевым вопросом, который должны решить производители печатных плат.
Противоречие между быстро меняющимися техническими требованиями и производственными циклами
Быстрое развитие технологий новых энергетических транспортных средств привело к появлению новых функций и приложений, которые повысили требования и сократили время отклика при проектировании и производстве печатных плат. Однако производственный цикл печатных плат относительно длинный: от проектирования, отбора проб до массового производства часто проходят недели или даже месяцы. Существует противоречие между этим и быстрым изменением технологических требований для транспортных средств на новых источниках энергии, что может привести к удлинению циклов разработки продуктов и упущенным рыночным возможностям. Поэтому оптимизация процесса проектирования и производства печатных плат, сокращение производственного цикла и повышение эффективности исследований и поставок продукции является актуальной проблемой, которую необходимо решить отрасли.
Тенденция развития печатных плат для транспортных средств на новых источниках энергии
Развитие в сторону высокой-плотности и многоуровневого-направления
С постоянным расширением функций новых энергетических транспортных средств и увеличением сложности электронных систем требования к интеграции печатных плат становятся все выше и выше. Чтобы реализовать больше функций в ограниченном пространстве, печатные платы будут развиваться в сторону высокой-плотности и много-слойности. Многослойные печатные платы могут обеспечить более сложную конструкцию схемы и более высокую плотность проводки за счет добавления сигнальных и силовых слоев; В то же время передовые процессы, такие как технология межсоединений высокой-плотности и технология микроскрытых отверстий, могут еще больше улучшить интеграцию и производительность печатных плат, отвечая требованиям новых энергетических транспортных средств к миниатюризации, легкому весу и высокой производительности.
Модернизация интеллектуального и автоматизированного производства
Чтобы удовлетворить быстро меняющиеся технологические требования и повысить эффективность производства, производство печатных плат ускорит переход к интеллекту и автоматизации. Путем внедрения таких технологий, как искусственный интеллект, большие данные и Интернет вещей, можно добиться интеллектуального мониторинга, оптимизации и управления производственным процессом; Внедрение оборудования автоматизации и робототехники для повышения точности и эффективности производства, снижения влияния человеческого фактора и обеспечения постоянства и стабильности качества продукции. Кроме того, интеллектуальное производство также может обеспечить сбор и анализ производственных данных в режиме-времени, обеспечивая поддержку данных для оптимизации процессов и улучшения продукции, а также способствуя постоянному развитию технологий производства печатных плат.
Зеленая охрана окружающей среды и устойчивое развитие
На фоне растущей осведомленности об окружающей среде и ужесточения экологических норм, экологически чистое и устойчивое развитие печатных плат для новых энергетических транспортных средств стало важной тенденцией. С одной стороны, производители печатных плат будут использовать экологически чистые материалы, такие как припои, не содержащие свинца,-не содержащие галогенов огнезащитные средства и т. д., чтобы уменьшить загрязнение окружающей среды; С другой стороны, мы оптимизируем производственные процессы, сократим потребление энергии и выбросы отходов, достигнем чистого производства. В то же время будут предприняты усилия по усилению переработки и повторного использования отходов печатных плат, улучшению использования ресурсов и содействию устойчивому развитию всей отрасли.
Являясь ключевым основополагающим компонентом автомобильной промышленности на новых источниках энергии, печатные платы играют незаменимую роль в содействии промышленной модернизации и технологическим инновациям. Несмотря на множество технологических проблем, благодаря постоянному совершенствованию технологий и устойчивому развитию отрасли, печатные платы новых энергетических транспортных средств будут развиваться в направлении более высоких характеристик, более высокой надежности, более низких затрат и более экологичной защиты окружающей среды, обеспечивая надежную поддержку энергичному развитию индустрии транспортных средств на новой энергии и помогая преобразованию электрификации глобальной автомобильной промышленности и устойчивому развитию.