O rápido desenvolvimento de novos veículos energéticos elevou a complexidade e os requisitos de desempenho dos sistemas eletrónicos a um nível totalmente novo.Placas de circuito impresso multicamadas, com seu excelente desempenho elétrico, alta integração e confiabilidade, tornaram-se os componentes principais de muitos equipamentos importantes, profundamente integrados em vários sistemas, como energia, inteligência e segurança de veículos de novas energias.
1, sistema de energia
(1) Sistema de gerenciamento de bateria
O BMS pode ser considerado o "cérebro" das baterias, que controla de forma abrangente a carga e descarga, a temperatura, o equilíbrio e outros aspectos da bateria. Seu hardware principal é a placa de circuito impresso multi-camadas. A bateria dos veículos de novas energias é composta por um grande número de células individuais conectadas em série ou paralelo. A BMS precisa monitorar a tensão, corrente, temperatura e outros parâmetros de cada célula em tempo real e com precisão. Tomando o BMS do Tesla Modelo 3 como exemplo, ele adota um design de placa de 8-camadas com tolerância de impedância estritamente controlada dentro de ± 5% para garantir a integridade do sinal. Como o BMS precisa lidar com sinais sensíveis, como amostragem de tensão, detecção de corrente e comunicação CAN, as placas de circuito impresso multi{10}}camadas têm camadas de sinal dedicadas que podem separar linhas de sinal de linhas de energia e linhas de aterramento para evitar interferências, garantir valores de amostragem ADC estáveis, suprimir efetivamente ruídos de alta-frequência, suavizar a comunicação do barramento CAN e evitar alarmes falsos do BMS. Ao mesmo tempo, em termos de dissipação de calor, a camada intermediária da placa de circuito impresso multicamadas pode usar folha de cobre de energia de grande área para dissipação de calor uniforme, e o plano de aterramento inferior atua como uma "placa de dissipação de calor", cooperando com vias para exportar calor do chip, evitando a redução da frequência do chip devido ao superaquecimento e garantindo a operação estável do BMS em ambientes de alta temperatura de baterias.
(2) Controlador do motor
O MCU é responsável por controlar o funcionamento do motor de acionamento, receber instruções do controlador do veículo e ajustar com precisão a velocidade e o torque do motor. Neste processo, ele precisa suportar o surto instantâneo de corrente de alta tensão, o que requer desempenho elétrico extremamente alto e capacidade de dissipação de calor da placa de circuito impresso. Os substratos FR-4 tradicionais são inadequados, enquanto as placas de circuito impresso multi{4}}camadas usam novos materiais, como laminados revestidos de cobre-à base de cerâmica para aumentar a condutividade térmica para 8W/m · K, o que pode suportar uma operação estável-de longo prazo acima de 120 graus e resolver efetivamente o problema de degradação de desempenho causado pelo superaquecimento local. Além disso, placas de circuito impresso multicamadas também podem alcançar conversão de energia eficiente e controle preciso do motor por meio de sua estrutura multicamadas e layout razoável de componentes eletrônicos de potência, como drivers de motor e inversores, garantindo a suavidade e a eficiência da saída de energia do veículo.
2, sistema inteligente
(1) Sistema de infoentretenimento para automóveis
O sistema oferece funções avançadas, como reprodução de áudio e vídeo, navegação e exibição de informações do veículo para motoristas e passageiros, com placas de circuito impresso multicamadas desempenhando um papel fundamental nele. Por um lado, ele precisa conectar a tela com o chip de controle e vários sensores para obter uma apresentação clara-em tempo real dos dados do painel e uma resposta suave das operações de interação humano-computador; Por outro lado, com o desenvolvimento da tecnologia de cockpit inteligente, o sistema precisa integrar mais funções, como reconhecimento de gestos, controle de voz, etc., o que exige placas de circuito impresso multi-camadas para ter maior integração e capacidade de transmissão de sinal. Placas de circuito impresso multicamadas podem atender a requisitos complexos de layout de circuito em espaço limitado por meio de fiação de alta{7}}densidade e design de miniaturização, garantindo transmissão de sinal rápida e precisa entre módulos funcionais e criando uma experiência de direção confortável e conveniente para os usuários. Por exemplo, atrás da tela de controle central de alguns-veículos de alta energia, a tela está intimamente conectada a vários chips de processamento por meio de placas de circuito impresso multi-camadas, obtendo saída de imagem de alta-definição e resposta rápida do sistema.
(2) Sistema de acionamento automático
Conexão do sensor: Os novos veículos de energia são equipados com vários sensores, como radar de ondas milimétricas, radar a laser, câmeras, sensores ultrassônicos, sensores de aceleração, etc., para detectar o ambiente circundante e o próprio status do veículo. A placa de circuito impresso multi-camadas é responsável por conectar esses sensores à unidade de controle eletrônico do carro, conseguindo uma transmissão estável dos sinais dos sensores. Tomando como exemplo o radar de ondas milimétricas de 77 GHz, ele possui requisitos extremamente rígidos para a constante dielétrica e o fator de perda da placa de circuito impresso. Placas de circuito impresso multicamadas têm colaborado com fabricantes anteriores para desenvolver substratos de preenchimento de PTFE+cerâmica, estabilizando a constante dielétrica em 3,0 ± 0,05 e reduzindo o fator de perda para 0,0015, atendendo aos requisitos de transmissão de sinal de alta-frequência e garantindo a detecção precisa da distância, velocidade e ângulo dos objetos alvo pelo radar. Para o sensor da câmera, a placa de circuito impresso multi-camadas garante transmissão de sinal de imagem de alta-velocidade e baixo-ruído por meio de um layout razoável de linhas e fornece informações visuais claras e precisas para o sistema de acionamento automático.
Controlador de domínio: Com o desenvolvimento da tecnologia de condução autônoma em direção a níveis L3 e superiores, os controladores de domínio precisam integrar múltiplas interfaces de sensores para processar grandes quantidades de dados, apresentando maiores desafios ao tamanho, à densidade da fiação e ao desempenho das placas de circuito impresso. A placa de circuito impresso multi-camadas adota a tecnologia híbrida de camada HDI+Ay para obter interconexão com microfuros de 0,1 mm, o que aumenta a densidade da fiação em 30% em uma área limitada e suporta os requisitos de transferência de dados da fusão de vários-sensores. Por exemplo, o tamanho da placa de circuito impresso do nível L3 e acima dos controladores de domínio de condução autônoma geralmente excede 600 mm × 400 mm. Por meio de um design otimizado, as placas de circuito impresso multicamadas não apenas atendem aos requisitos de tamanho grande, mas também garantem que vários módulos funcionais trabalhem juntos para obter julgamento e controle precisos do status de condução do veículo.
3, sistema de segurança
Em sistemas críticos de segurança, como sistemas de airbag, sistemas de frenagem antibloqueio e sistemas de controle eletrônico de estabilidade em veículos de nova energia, as placas de circuito impresso multi-camadas são responsáveis pela transmissão rápida e precisa do sinal. Tomando o sistema de airbag como exemplo, placas de circuito impresso multi-camadas conectam sensores de colisão e controladores de airbag. Quando um veículo colide, o sinal de colisão pode ser transmitido ao controlador em um tempo muito curto, acionando o airbag para acionar rapidamente e fornecendo proteção crítica para motoristas e passageiros. Nos sistemas ABS e ESC, placas de circuito impresso multi{5}}camadas garantem que os sinais dos sensores de velocidade das rodas, sensores de pressão e outros sensores sejam transmitidos para a unidade de controle em tempo hábil. Com base nisso, a unidade de controle ajusta com precisão a pressão do freio para evitar o travamento das rodas, manter a estabilidade do veículo e garantir a segurança ao dirigir em situações de emergência. Placas de circuito impresso multicamadas, com excelente resistência mecânica e desempenho elétrico, podem manter condições de trabalho estáveis em ambientes adversos, como vibração e impacto durante a operação do veículo, garantindo a operação confiável dos sistemas de segurança.