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你知道汽车PCB的基本要求吗

2022-07-21 09:13:09

  电动汽车电子化程度远高于传统动力汽车,新能源汽车快速渗透提升行业体电子化程度。新能源汽车已经由过去完全的机械装置演化成了机械与电子相结合。传统紧凑型、中高档车、混合动力汽车、纯电动汽车电子成本占整车分别为15%、20%、47%、65%。随着新能源汽车消费开始由“政策推动”向“市场驱动”转变,行业发展进入快车道。汽车电动大背景下,预计2020-2030年间车电子化率提升15.2pct至49.55%,远高于2010-2020年期间的4.8pct的提升幅度。


  汽车电子化程度提高相应带动PCB需求,新能源汽车PCB用量为传统汽车的5-8倍。混动和纯电汽车电子化差异主要在电池,就对汽车价值而言,两者带来的增量需求基本相同,不必加以区分。无论是纯电还是混动,其PCB需求增量主要来自电控系统,还有小部分来自于电驱及动力电池。在传统汽车中,每辆普通汽车的PCB用量是0.6~1平方米,高端车型用量在2-3平米。而新能源基于设计方案不同,车均使用面积大约在5-8平米,为传统汽车的5-8倍,其中仅电控系统单车价值增量就超过2000元。


Welcome广发彩票  电控:电动汽车PCB增量主要来自整车控制器VCU、微控制单元MCU、电池管理系统BMS。


汽车PCB

  VCU:由控制电路和算法软件组成,是动力系统的控制中枢,作用是监测车辆状态,实施整车动力决策,单车PCB用量约为0.03平米。


Welcome广发彩票  MCU:由控制电路和算法软件组成,是新能源车电控系统的重要单元,作用是根据VCU发出的决策指令控制电机运行,使其按照VCU指令输出所需要的交流电。MCU中控制电路PCB用量在0.15平米左右。


Welcome广发彩票  BMS:电池单元中的核心组件,通过对电压、电流、温度和SOC等参数的采集和计算,进而控制电池的充放电过程,实现对于电池的保护和综合管理。BMS硬件由主控(BCU)和从控(BMU)组成,BMS由于架构复杂,需要大量PCB,主控电路用量约为0.24平米,从控单元则在2-3平米,并且一般采用稳定性更好的多层板,单体价值更大。


Welcome广发彩票  电驱:由电机、传动机构和变化器组成,PCB主要用在变换器中的逆变器和DC/DC器件。电机主要负责将电能与机械能相互转化;传动机构将电机输出的扭矩和转速传递到汽车的主轴,驱动汽车行驶;变换器主要包含逆变器和DC/DC两个器件,均需要PCB的保护与支撑,大大增加了PCB的使用量。由于涉及新能源汽车高压、大电流的电能转换,Tg、稳定性等性能要求提高。


  动力电池用FPC:FPC替代铜线线束趋势明确,PCB单车价值约600元。采集线是新能源汽车BMS系统所需配备的重要部件,实现监控新能源动力电池电芯的电压和温度;连接数据采集和传输并自带过流保护功能;保护汽车动力电池电芯,异常短路自动断开等功能。此前新能源汽车动力电池采集线采用传统铜线方案,空间挤占大,Pack装配环节自动化程度低。相较铜线线束,FPC由于其高度集成、超薄厚度、超柔软度等优点,在安全性、轻量化、布局规整等方面具备优势。


  FPC替代铜线线束趋势明确,国内动力电池一梯队的宁德时代和比亚迪早在2018年已经在pack环节批量化应用FPC,特斯拉、国轩高科、塔菲尔、中航锂电、欣旺达等企业也快速跟进,目前FPC方案已经成为大部分新能源新车型的最主要选择。2020年FPC产品单价约60元,每个电池模需要配备使用一个FPC,当前主流车型以7-12个模块用量居多,按10个模组计算,新增FPC单车价值量约为600元。•质量保险要求


  汽车PCB制造商Welcome广发彩票应符合ISO9001的规定。PCBCart完全符合ISO9001:2008质量管理体系,并致力于遵守最严格的制造和装配标准。


Welcome广发彩票  汽车产品各有特色。1994年,福特,通用汽车和克莱斯勒联合设立了汽车行业质量控制系统QS9000。在21世纪早期,符合ISO9001标准,出版了汽车行业新的质量控制体系,即ISO/TS16949。


Welcome广发彩票  ISO/TS16949是全球汽车行业的一套技术法规。基于ISO9001,加上汽车行业的特殊需求,更加注重缺陷预防,降低汽车零部件供应链中产生的质量波动和浪费。在实施ISO/TS16949时,必须特别注意主要的5个关键工具:PPAP(生产件批准程序),规范产品在批量生产或修改后应获得客户的批准,APQP(先进产品质量计划)规范生产前应存在质量计划和以前的质量分析,FMEA(故障模式和影响分析)分析并提出防止产品潜在故障的措施,MSA(测量系统分析)必须分析测量结果的变化以确认测量可靠性,SPC(统计过程控制)通过应用统计技术掌握生产过程和产品质量变化。因此,PCB制造商进入汽车电子市场的一步就是获得TS16949证书。


  •性能的基本要求


  a。高可靠性


Welcome广发彩票  汽车可靠性主要有两个方面:寿命和环境抵抗力。前者指的是正常运行可以在一生中得到保证,而后者指的是PCB功能在环境发生变化时保持不变的事实。


  20世纪90年代的平均汽车寿命是在范围从8到10年,目前的范围从10到12年,这意味着汽车电子系统和PCB都应该在这个范围内。


  在应用过程中,汽车应该承受气候变化,从极度寒冷的冬季到炎热的夏季,从阳光到雨,以及由于自身运行导致的温度升高导致的环境变化。换句话说,汽车电子系统和PCB必须承受多种环境挑战,包括温度,湿度,雨水,酸雾,振动,电磁干扰和电流浪涌。此外,由于PCBs在汽车内部组装,主要受温度和湿度的影响。


Welcome广发彩票  b。轻量化和小型化


  轻量化和小型化的汽车有利于节能。重量轻来自每种组分的重量减轻。例如,一些金属部件由工程塑料部件代替。此外,汽车电子设备和PCB都应该是微型的。例如,2000年初应用于汽车的ECU(电子控制单元)的体积大约为1200cm3,而小于300cm3,减少了4倍。此外,起点枪械已经从通过导线连接的机械枪械转变为通过柔性导线和PCB内部连接的电子枪械,在体积和重量方面减少了10倍以上。


Welcome广发彩票  重量轻PCB的缩小源于密度增加,面积缩小,薄度和多层。


  汽车PCB的性能属性


  •多类汽车PCB


  汽车结合了机械和电子设备。现代汽车技术融合了传统技术和先进的科学技术,如手工内装饰件和推进GPS。在现代汽车中,不同位置具有不同功能的电子设备,不同功能的电子设备来自不同类型的PCB。


Welcome广发彩票  根据基板材料,汽车PCB可分为两大类:无机陶瓷基PCB和有机树脂基PCB。陶瓷PCB具有耐高温和优异的尺寸稳定性,可直接应用于高温电机系统。然而,它具有差的陶瓷可制造性和高成本。目前,随着树脂基板材料在耐热性方面的发展,树脂基PCB已广泛应用于汽车,不同位置应用不同性能的基板材料。


  说起来,FlexPCBs和刚性PCB应用于普通仪表,指示车速和里程以及空调设备。双层或多层PCB和FlexPCB用于汽车内的音频和视频娱乐设备。对于通信和无线定位设备和安全控制设备,应用多层PCB,HDIPCB和FlexPCB。在汽车电机控制系统和电力传输控制系统方面,应采用特殊电路板,如金属基PCB和柔性刚性PCB。对于汽车微型,应用了元件嵌入式PCB。例如,微处理器芯片应用于电源控制器,直接嵌入电源控制器PCB。另一个例子是,元件嵌入式PCB也用于自动支持系统的导航设备和立体成像设备。


  •不同位置PCB的不同可靠性要求


  关注公共安全,汽车属于高可靠性产品类别,因此汽车PCB必须通过一些可靠性测试,除了尺寸,尺寸,机械和电气性能等普通要求。


  


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