< img src="https://mc.yandex.ru/watch/96881261" style="position:absolute; left:-9999px;" альт="" />
Логотип globalwellpcba

Сборка печатных плат для автомобильной промышленности на основе новой энергии: путь вперед

ОБЗОР

Автомобильная промышленность переживает значительные преобразования. Традиционные автомобили, работающие на топливе, постепенно заменяются электромобилями (EV). Этот сдвиг вызван необходимостью в более чистых и устойчивых вариантах транспорта. Электромобили предлагают множество преимуществ, включая более низкие выбросы, снижение затрат на топливо и более тихую работу.

В основе этих электромобилей лежат печатные платы (PCB). Эти жизненно важные компоненты необходимы для эксплуатации автомобилей на новых источниках энергии. Печатные платы служат основой электронных систем автомобиля, обеспечивая выполнение всего: от управления аккумулятором до управления двигателем. Без современных печатных плат сложная электроника в электромобилях не могла бы функционировать.

Цель этой статьи — глубже погрузиться в мир сборки печатных плат автомобилей на новой энергии. Мы рассмотрим различные типы печатных плат, используемых в электромобилях, их уникальные особенности и их важную роль.

Независимо от того, являетесь ли вы профессионалом автомобильной промышленности, энтузиастом электромобилей или просто интересуетесь технологиями, лежащими в основе электромобилей, эта статья предоставит вам подробную и ценную информацию.

Изображение автомобиля с выделенной внутренней электроникой

Понимание печатных плат транспортных средств на новой энергии

Печатные платы (PCB) являются основой электронных систем транспортных средств. В электромобилях (EV) они играют еще более важную роль. Но что такое ПХД и почему они необходимы в автомобилях на новых источниках энергии?

Печатные платы — это платы, которые удерживают и соединяют все электронные компоненты в автомобиле. Они позволяют электрическим сигналам проходить между этими компонентами, обеспечивая бесперебойную работу автомобиля. Традиционные автомобили, работающие на топливе, используют печатные платы для различных функций, таких как управление двигателем, системы освещения и развлекательные системы. Однако в электромобилях их роль гораздо более обширна и важна.

Значение ПХД в электромобилях

В электромобилях печатные платы управляют сложными электронными системами, которых нет в традиционных автомобилях. К ним относятся системы управления батареями, контроллеры двигателей и системы зарядки. Без современных печатных плат электромобили не могли бы функционировать эффективно и безопасно.

Сравнение печатных плат для традиционных транспортных средств и печатных плат для транспортных средств на новых источниках энергии

Печатные платы в традиционных автомобилях предназначены для решения более простых задач с меньшими требованиями к энергопотреблению. Они управляют такими функциями, как впрыск топлива, тормозная система и автомобильные развлечения. Эти доски сконструированы так, чтобы выдерживать условия эксплуатации транспортных средств, работающих на топливе, включая воздействие тепла и вибрации.

Напротив, печатные платы в транспортных средствах на новой энергии предназначены для более высокой мощности и более сложных задач. Они должны управлять аккумулятором, управлять электродвигателем и обеспечивать эффективное распределение энергии. Эти печатные платы часто бывают многослойными, чтобы выдерживать повышенную электрическую нагрузку, и изготавливаются из материалов, способных выдерживать более высокие температуры и более жесткие условия эксплуатации.

Схема-внутренних-компонентов-и-проводки автомобиля

Ключевые компоненты транспортных средств на новой энергии

Электромобили (EV) имеют несколько уникальных компонентов, обеспечивающих эффективную работу. Вот ключевые компоненты:

  1. Бортовое зарядное устройство: Этот преобразователь преобразует переменный ток зарядной станции в постоянный для безопасной и эффективной зарядки аккумулятора автомобиля.
  2. Мощность аккумулятора: Сердце электромобиля, обеспечивающее электричеством все системы. Его мощность определяет запас хода автомобиля.
  3. Хранилище энергии: Сохраняет электроэнергию для последующего использования, обеспечивая стабильное электропитание систем автомобиля.
  4. Распределение мощности: Эта система распределяет электроэнергию от аккумулятора по различным частям автомобиля, обеспечивая правильную работу всех систем.
  5. Приводной двигатель: Преобразует электрическую энергию в механическую, обеспечивая движение автомобиля с высокой эффективностью и мгновенным крутящим моментом.
  6. Регулятор скорости: Регулирует скорость автомобиля, контролируя мощность, подаваемую на приводной двигатель, обеспечивая плавное ускорение и замедление.

Основные системы управления мощностью в транспортных средствах на новой энергии

Электромобили (EV) полагаются на сложные системы управления мощностью для эффективного управления своей работой. Эти системы включают в себя блок управления транспортным средством (VCU), блок управления двигателем (MCU) и систему управления аккумулятором (BMS). Каждая система построена на печатных платах, которые имеют решающее значение для ее функциональности.

Блок управления транспортным средством (VCU)

Блок управления транспортным средством (VCU) — это мозг электромобиля. Он контролирует и управляет общей работой автомобиля.

Функции

  • Надзор: VCU контролирует системы автомобиля и обеспечивает их правильную работу.
  • Принятие решений: Он принимает важные решения для системы управления питанием, например, когда получать питание от аккумулятора или как распределять питание между различными компонентами.
  • Координация: VCU координирует свои действия с другими блоками управления, такими как MCU и BMS, чтобы обеспечить бесперебойную работу.

Требования к печатной плате

  • Размер: Печатная плата VCU относительно компактна, примерно 0,03 кв.м.
  • Компоненты: Он включает в себя схемы управления и программное обеспечение для алгоритмов, требующее прочной и надежной конструкции печатной платы для выполнения сложных функций.

Блок управления двигателем (MCU)

Блок управления двигателем (MCU) тесно взаимодействует с VCU для управления электродвигателем автомобиля.

Функции

  • Регулирование: MCU регулирует работу электродвигателя на основе инструкций VCU.
  • Управление энергопотреблением: Он контролирует подачу питания на двигатель, обеспечивая эффективное использование энергии.
  • Текущий контроль: MCU преобразует мощность постоянного тока от батареи в мощность переменного тока, необходимую для электродвигателя, управляя потоком тока для оптимизации производительности.

Требования к печатной плате

  • Размер: Печатная плата MCU больше, чем у VCU, около 0,15 квадратных метров.
  • Компоненты: Он содержит схемы управления и программное обеспечение для алгоритмов, предназначенное для работы с нагрузками высокой мощности и точным управлением двигателем.

Система управления батареями (BMS)

Система управления аккумулятором (BMS) жизненно важна для работоспособности и эффективности аккумулятора автомобиля.

Функции

  • Мониторинг: BMS контролирует напряжение, ток и состояние заряда батареи (SOC).
  • Защита: Он защищает аккумулятор от повреждений, управляя циклами зарядки и разрядки.
  • Балансировка: BMS балансирует все элементы аккумулятора, предотвращая перезарядку или глубокий разряд.

Аппаратные компоненты

  • Блок управления аккумулятором (BCU): BCU управляет работой реле, оценивает SOC и обеспечивает электрическую защиту.
  • Блок мониторинга аккумуляторов (BMU): BMU контролирует данные напряжения и тока батареи, обеспечивая баланс и безопасность.

Требования к печатной плате

  • Размер: Печатная плата для BMS различается: для основного блока управления требуется около 0,24 квадратных метра и дополнительные слои для других компонентов.
  • Сложность: Печатные платы BMS обычно являются многослойными для выполнения сложных функций мониторинга и управления, необходимых для аккумуляторной системы.

Применение печатных плат для транспортных средств на новой энергии

Печатные платы (PCB) в транспортных средствах на новых источниках энергии имеют решающее значение для многих приложений. Эти платы управляют различными электронными системами, обеспечивая эффективную и безопасную работу автомобиля. Вот некоторые ключевые области применения печатных плат для новых энергетических транспортных средств:

Применение печатных плат в транспортных средствах на новой энергии

Тормозные системы

ПХД играют жизненно важную роль в тормозных системах электромобилей. Они управляют электронной тормозной системой, обеспечивая быстрое и эффективное реагирование. Это имеет решающее значение для безопасности и производительности автомобиля. Усовершенствованные тормозные системы полагаются на печатные платы для мониторинга и управления тормозным давлением и распределением силы.

Контроль двигателя

Системы управления двигателем электромобилей отличаются от систем управления традиционными автомобилями. Печатные платы управляют электродвигателем, обеспечивая его плавную и эффективную работу. Они контролируют подачу питания на двигатель, контролируют его работу и корректируют работу в зависимости от потребностей автомобиля. Это помогает оптимизировать производительность автомобиля и потребление энергии.

Светодиодные системы освещения

Светодиодное освещение широко распространено в современных автомобилях благодаря своей эффективности и долговечности. Печатные платы необходимы для управления этими системами освещения. Они управляют подачей питания на светодиоды, обеспечивая стабильное и надежное освещение. Печатные платы также обеспечивают расширенные функции, такие как адаптивное освещение, которое регулирует яркость и направление света в зависимости от условий движения.

Электронные блоки управления (ЭБУ)

Электронные блоки управления (ЭБУ) управляют различными электронными системами автомобиля. Печатные платы являются неотъемлемой частью этих устройств, обеспечивая необходимую схему и соединения. ЭБУ управляют всем: от работы двигателя до устойчивости автомобиля, что делает печатные платы важнейшим компонентом обеспечения общей функциональности автомобиля.

Модули электронной логики управления (ECL)

Модули ECL — это специализированные блоки, которые управляют сложными логическими операциями в автомобиле. Печатные платы в этих модулях управляют сложными электронными путями, необходимыми для этих операций. Они гарантируют, что системы автомобиля эффективно взаимодействуют и работают по назначению. Это важно для расширенных функций современных электромобилей.

Системы GPS-навигации

Системы GPS-навигации являются неотъемлемой частью современных автомобилей, обеспечивая определение местоположения и помощь в навигации в режиме реального времени. Печатные платы в этих системах управляют задачами обработки и связи функций GPS. Они обеспечивают точную и надежную навигацию, повышая удобство вождения и безопасность.

Автомобильные мониторы

Мониторы автомобиля предоставляют важную информацию о состоянии и производительности автомобиля. Печатные платы в этих мониторах управляют процессами сбора и отображения данных. Они гарантируют, что водители получают точную и своевременную информацию о состоянии своего автомобиля, состоянии аккумулятора и других важных параметрах.

Радарные системы

В электромобилях все чаще используются радиолокационные системы для передовых систем помощи водителю (ADAS) и функций автономного вождения. Печатные платы в этих системах обрабатывают сигналы радаров, обеспечивая такие функции, как обнаружение столкновений, помощь в поддержании полосы движения и адаптивный круиз-контроль. Они гарантируют точную и надежную работу радиолокационной системы.

Уникальные особенности печатных плат для транспортных средств на новой энергии

Печатные платы для новых энергетических транспортных средств разработаны с учетом особых требований электромобилей. Вот их ключевые особенности:

  1. Устойчивость к высоким температурам: Электромобили выделяют значительное количество тепла. Эти печатные платы изготовлены из материалов, которые выдерживают высокие температуры, обеспечивая стабильную работу и предотвращая перегрев.
  2. Надежность в различных средах: Электромобили работают в различных условиях: от сильного холода до сильной жары. Эти печатные платы изготовлены из прочных материалов и обеспечивают надежную работу в любых условиях окружающей среды, обеспечивая долговечность и надежность автомобиля.
  3. Устойчивость к грязи: Транспортные средства сталкиваются с пылью и грязью, которые могут повлиять на электронные системы. Эти печатные платы имеют покрытие или ламинацию, защищающую от загрязнения и предотвращающую короткие замыкания, что повышает долговечность и надежность автомобиля.

Материалы и технологии для сборки автомобильных печатных плат новой энергетики

Быстрое развитие новых энергетических транспортных средств (NEV) требует инновационных материалов и технологий при сборке печатных плат, чтобы соответствовать более высоким стандартам производительности, надежности и эффективности.

Материалы для сборки печатной платы NEV

  1. Высокочастотные ламинаты: Они необходимы для приложений, требующих минимальных потерь сигнала на высоких частотах, таких как радары, GPS и другие системы связи. Такие материалы, как Rogers, Teflon и высокоскоростные варианты FR-4, популярны благодаря своим превосходным диэлектрическим свойствам и низкому поглощению влаги.
  2. Печатные платы с металлическим сердечником и тяжелой медью: Печатные платы с металлическим сердечником (MCPCB) и печатные платы из тяжелой меди предпочтительны для силовой электроники и приложений, требующих эффективного рассеивания тепла и обработки больших токов. Алюминий и медь используются в качестве материалов подложки в MCPCB, обеспечивая баланс между тепловыми характеристиками и экономической эффективностью.
  3. Теплопроводящие материалы: Материалы с высокой теплопроводностью, такие как ламинаты с керамическим наполнителем, используются для решения тепловых проблем в NEV. Эти материалы помогают эффективно рассеивать тепло, защищая чувствительные компоненты от термического повреждения.
  4. Гибкие и жесткогибкие материалы: Полиимид широко используется в гибких и жестко-гибких печатных платах из-за его превосходных электрических свойств, гибкости и термической стабильности. Эти печатные платы имеют решающее значение для приложений с ограниченным пространством и там, где требуется перемещение или изгиб, например, в камерах, датчиках и замене жгутов проводов.
Крупный план многослойной печатной платы из тяжелой меди

Технологии сборки печатных плат NEV

  1. Технология межсоединения высокой плотности (HDI): Платы HDI имеют более тонкие линии и пространства, меньшие отверстия и более высокую плотность соединительных площадок, чем традиционные печатные платы. Эта технология позволяет создавать более компактные, легкие и эффективные конструкции, что имеет решающее значение для плотно упакованной электронной среды NEV.
  2. Технологии отделки поверхности: Выбор отделки поверхности существенно влияет на надежность и долговечность печатных плат в автомобильной промышленности. Химическим никелевым иммерсионным золотом (ENIG), иммерсионным серебром (Ag) и органическими консервантами для пайки (OSP) являются одними из предпочтительных покрытий. Они обеспечивают превосходную плоскостность поверхности, паяемость и стойкость к окислению.
  3. Технология встроенных компонентов: Встраивание пассивных компонентов в подложку печатной платы помогает уменьшить беспорядок на поверхности, снизить электромагнитные помехи (EMI) и улучшить управление температурным режимом. Эта технология особенно полезна при создании компактных и эффективных модулей силовой электроники.
  4. Передовые методы сборки: Технология поверхностного монтажа (SMT) остается краеугольным камнем сборки печатных плат, но все чаще используются такие достижения, как «пакет на корпусе» (PoP), «система в корпусе» (SiP) и сквозные кремниевые переходы (TSV). Эти методы обеспечивают более высокий уровень интеграции, лучшую производительность и меньшие форм-факторы, которые необходимы для сложных систем внутри NEV.
  5. 3D-печать для прототипирования и производства: Аддитивное производство или 3D-печать произвело революцию в прототипировании и производстве печатных плат. Он позволяет быстро создавать прототипы сложных многослойных печатных плат с высокой гибкостью проектирования. Эта технология ускоряет процесс разработки и обеспечивает индивидуализацию, которую не могут обеспечить традиционные методы производства.

Процесс проектирования и прототипирования печатных плат для транспортных средств на новых источниках энергии

Создание печатных плат для новых энергетических транспортных средств включает в себя несколько кропотливых шагов. Каждый шаг гарантирует, что печатные платы соответствуют высоким стандартам эффективной и надежной работы. Вот краткий обзор процесса проектирования и прототипирования:

Зеленая плата с различными электронными компонентами

Определение спецификаций

Первым шагом является определение характеристик печатной платы. Сюда входит несколько ключевых факторов:

  • Толщина доски: Выбор подходящей толщины в зависимости от требований автомобиля.
  • Количество слоев: Определение количества слоев, необходимых печатной плате для работы со сложными схемами.
  • Тип материала: Выбор таких материалов, как FR-4 или высокочастотные материалы для конкретных применений.
  • Требования к импедансу: Обеспечение способности печатной платы выдерживать электрический импеданс, необходимый для стабильной передачи сигнала.
  • Варианты отделки: Чтобы защитить печатную плату, выберите такую отделку, как HASL (выравнивание припоем горячим воздухом) или ENIG (электрическое никелевое погружение в золото).
  • Размер отверстия и параметры расстояния: Установка размеров переходных отверстий и интервалов для размещения компонентов и электрических соединений.

Проверка дизайна на наличие ошибок

После определения спецификаций следующим шагом будет создание макета печатной платы с использованием специализированного программного обеспечения для проектирования. На этом этапе:

  • Проверки правил проектирования (DRC): Программное обеспечение проверяет макет на соответствие правилам проектирования, чтобы выявить любые проблемы с расстоянием или размещением.
  • Проверка электрических правил (ERC): Обеспечивает соответствие электрических соединений проектным требованиям, предотвращая короткие замыкания и другие электрические проблемы.

Создание файлов Gerber

После того, как дизайн завершен и не содержит ошибок, генерируются файлы Gerber. Эти файлы:

  • Промышленный стандарт: Файлы Gerber содержат подробное описание конструкции печатной платы, включая медные слои, паяльные маски, шелкографию и отверстия.
  • Важно для производства: Эти файлы помогают производителям изготавливать печатные платы в точном соответствии с проектными спецификациями.

Создание составных документов

Для многослойных печатных плат решающее значение имеет создание составных документов. Эти документы:

  • Определить расположение слоев: Укажите порядок и расположение слоев печатной платы, включая сигнальные слои, плоскости питания и плоскости земли.
  • Поддерживайте целостность сигнала: Это помогает контролировать импеданс и обеспечивать механическую стабильность, что жизненно важно для производительности печатной платы.

Производство прототипов

Когда проектная и пакетная документация готова, начинается процесс изготовления прототипа. Это включает в себя:

  • Субтрактивный процесс: Удаление ненужной меди с платы для создания желаемого рисунка схемы.
  • Поверхностная обработка: Применение покрытий, таких как HASL или ENIG, защищает медные дорожки и обеспечивает хорошую паяемость.

Сборка и тестирование печатной платы

После изготовления прототипа платы компоненты собираются на печатных платах. Этот процесс включает в себя:

  • Технология поверхностного монтажа (SMT): Размещение и пайка компонентов непосредственно на поверхность печатной платы.
  • Технология сквозного отверстия (THT): Вставка компонентов через отверстия в печатной плате и пайка их с противоположной стороны.
  • Строгое тестирование: Выполнение функциональных испытаний и испытаний на соответствие требованиям, чтобы убедиться, что печатная плата работает должным образом и соответствует всем спецификациям.

Итеративное усовершенствование дизайна

Если в ходе тестирования выявляются какие-либо проблемы, конструкция подвергается доработке. Этот шаг включает в себя:

  • Решение выявленных проблем: Внесение необходимых корректировок в конструкцию по результатам испытаний.
  • Оптимизация производительности: Постоянное совершенствование конструкции для повышения производительности и надежности печатной платы.

Следуя этим подробным шагам, производители могут гарантировать, что печатные платы для новых энергетических транспортных средств будут спроектированы, прототипированы и проверены на соответствие самым высоким стандартам. Этот кропотливый процесс необходим для создания надежных и высокопроизводительных печатных плат, которые поддерживают передовые электронные системы электромобилей.

Заключение

Печатные платы (PCB) имеют решающее значение для функциональности транспортных средств на новых источниках энергии. Они управляют и контролируют сложные электронные системы, необходимые для эксплуатации электромобилей (EV). От блока управления транспортным средством (VCU) и блока управления двигателем (MCU) до системы управления аккумуляторной батареей (BMS) печатные платы обеспечивают бесперебойную работу каждой части автомобиля.

Будущее автомобильных печатных плат на новых источниках энергии выглядит многообещающим. Поскольку спрос на электромобили продолжает расти, достижения в области технологий печатных плат еще больше повысят их эффективность и надежность. Инновации в материалах и производственных процессах приведут к созданию еще более надежных и эффективных печатных плат, поддерживая эволюцию электромобилей.

Готовы поднять свои проекты печатных плат на новую высоту?

В GlobalwellPCBA мы не просто эксперты в сборке и производстве печатных плат; мы ваши партнеры в инновациях и успехе.

Наша приверженность качеству, эффективности и беспрецедентному обслуживанию клиентов помогла поддержать бесчисленное количество проектов в различных отраслях, гарантируя, что они достигают своих целей в соответствии с самыми высокими стандартами.

Не позволяйте проблемам с печатными платами замедлить вас. Независимо от того, работаете ли вы в военном, медицинском, энергетическом или коммерческом секторах, наша опытная команда всегда готова предоставить индивидуальные решения, соответствующие вашим уникальным потребностям.

От быстрого прототипирования до крупносерийного производства — у нас есть опыт и возможности, чтобы точно и быстро воплотить ваши идеи в жизнь.

Получите индивидуальное предложение прямо сейчас!

Нужна печатная плата/PCBA/OEM? Получите бесплатное предложение прямо сейчас!

ru_RURussian