ข้อกำหนดสำหรับแผงวงจรพิมพ์ในระบบอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ (6) ระบบความปลอดภัยและการตรวจสอบ

คําแนะนํา

ระบบความปลอดภัยและการติดตามสร้างกระดูกสันหลังการป้องกันของรถไฟฟ้า (EV) ป้องกันผู้โดยสารโดยตรงและเพิ่มความปลอดภัยของรถระบบสําคัญเหล่านี้รวมถึงหน่วยควบคุมถุงอากาศ (ACU), ระบบติดตามความดันยาง (TPMS), เซ็นเซอร์ชน และหน่วยตรวจจับผู้โดยสาร ทั้งหมดนี้พึ่งพาการตอบสนองทันทีและความน่าไว้วางใจอย่างมั่นคงในการใช้งานที่สําคัญต่อความปลอดภัย, แม้กระทั่งความล้มเหลว PCB เล็ก ๆ น้อย ๆ สามารถมีผลร้ายแรง, ทําให้ PCB การออกแบบและการผลิตมาตรฐานอย่างเข้มงวดอย่างมาก. บทความนี้วิจัยความต้องการ PCB ที่เชี่ยวชาญความท้าทายในการผลิต, และแนวโน้มที่กําลังเกิดขึ้นในระบบความปลอดภัยและการติดตามรถยนต์ โดยเน้นบทบาทของพวกเขาในการรับประกันประสบการณ์การขับขี่ที่ปลอดภัย

ภาพรวมระบบ

ระบบความปลอดภัยและการติดตามรถยนต์ รวมไปถึงโมดูลหลายแบบ แต่ละโมดูลถูกออกแบบเพื่อตรวจจับอันตรายและกระตุ้นการตอบสนองป้องกัน:

• หน่วยควบคุมถุงอากาศ (ACU): ทําหน้าที่เป็นศูนย์กลางในการตอบสนองการชน โดยการประมวลข้อมูลจากเครื่องวัดความเร่งและเซ็นเซอร์การกระแทก เพื่อเปิดตัวถุงอากาศภายในพันล้านวินาทีของการชน
• ระบบติดตามความดันยาง (TPMS): ติดตามความดันและอุณหภูมิของยางอย่างต่อเนื่อง เตือนผู้ขับรถถึงการรั่วไหลหรือการอุดตันเกิน เพื่อป้องกันการระเบิดและปรับปรุงประหยัดน้ํามัน
• เซ็นเซอร์ชนกัน: ใช้ทั่วรถยนต์ (ด้านหน้า, ด้านหลัง และด้านข้าง) เพื่อตรวจจับการกระแทกหรือการชนที่อาจเกิดขึ้น โดยกระตุ้นมาตรการรักษาความปลอดภัย เช่น การลากเข็มขัดนิรภัยล่วงหน้าหรือเบรกฉุกเฉิน
• หน่วยตรวจจับผู้อยู่อาศัย: ใช้เซ็นเซอร์น้ําหนักและเทคโนโลยีความจุ เพื่อตรวจจับความอยู่และตําแหน่งของผู้โดยสาร ปรับปรุงแรงการเปิดตัวถุงอากาศและป้องกันการเปิดตัวที่ไม่จําเป็น
• ล็อคประตูฉลาด: ติดต่อกับระบบรักษาความปลอดภัยของรถยนต์ เพื่อป้องกันการเข้าถึงโดยไม่อนุมัติ โดยใช้เซ็นเซอร์ RFID หรือชีวภาพเพื่อการป้องกันที่ดีขึ้น

ความต้องการการออกแบบ PCB

ระบบความปลอดภัยและการติดตาม PCBs ต้องตอบสนองมาตรฐานการออกแบบที่คัดค้านเพื่อให้แน่ใจว่าการทํางานปลอดภัย:

1ความน่าเชื่อถือสูงสุด

ความสามารถในการตอบสนองในทันที ไม่สามารถต่อรองได้ในระบบความปลอดภัย ซึ่งต้องการ PCB ที่ออกแบบมาเพื่อความช้าระยะศูนย์

• การตอบสนองระดับมิลลิวินาที: ACU ต้องการ PCB ที่มีความช้าในการกระจายสัญญาณน้อยที่สุด เพื่อให้แน่ใจว่ากระเป๋าอากาศจะเปิดภายใน 20 ∼ 30 มิลลิวินาทีหลังจากกระแทก
• เส้นทางวิกฤตที่เหลือใช้: ร่องรอยซ้ําและส่วนประกอบสําหรับวงจรสําคัญ (เช่น การเข้าของเซ็นเซอร์ชน) ป้องกันการล้มเหลวจุดเดียวจากการปิดระบบ

2. การลดขนาด

ความจํากัดของพื้นที่ในสถานที่ติดตั้ง (เช่น ช่องลอกล้อสําหรับ TPMS, แผ่นประตูสําหรับเซ็นเซอร์) ส่งผลให้มีความจําเป็นต่อการออกแบบที่คอมแพคต์:

• PCB ที่แข็งแรงและยืดหยุ่น: TPMS และเซ็นเซอร์ในห้องบินใช้สับสราตแบบแข็ง-ยืดหยุ่น เพื่อสอดคล้องกับพื้นที่ที่แคบ โดยรวมส่วนแข็งสําหรับการติดตั้งส่วนประกอบกับส่วนยืดหยุ่นเพื่อความต้านทานการสั่น
• การจัดวางแบบความหนาแน่นสูง: องค์ประกอบขนาดเล็ก (ตัวอย่างเช่น แพ็คเกจ 01005) และการเดินเส้นที่ละเอียดสามารถทํางานที่ซับซ้อนใน PCBs ใหญ่

3. การบริโภคพลังงานต่ํา

ระบบการติดตามหลายระบบ (เช่น TPMS) ใช้แบตเตอรี่ จําเป็นต้องมี PCB ที่ปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพด้านพลังงาน:

• การรวมองค์ประกอบพลังงานต่ํา: การเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์และเซ็นเซอร์ที่มีกระแสรอคอยที่ต่ํามาก เพื่อขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ (โดยทั่วไป 5 ∼ 7 ปีสําหรับ TPMS)
• วงจรบริหารพลังงาน: ระบบควบคุมความดันที่มีประสิทธิภาพ และการทํางานแบบหลับ ช่วยลดการใช้พลังงานให้น้อยที่สุดในช่วงเวลาที่กําลังหยุดทํางาน

ตารางที่ 1: โมดูลความปลอดภัยและความต้องการ PCB

ความ ท้าทาย ใน การ ผลิต

การผลิต PCB สําหรับระบบความปลอดภัยมีอุปสรรคทางเทคนิคที่พิเศษ

• ความน่าเชื่อถือของเครื่องยืดหยุ่น: โครงการยืดหยุ่นต้องทน > 10,000 วงจรยืดหยุ่นโดยไม่ทําให้รอยแตกหรือความเหนื่อยของสายไฟโพลีไมด์สับสราต) และกระบวนการเลเมนติ้งที่ควบคุม.
• การประกอบส่วนประกอบขนาดเล็ก: การผสมผสาน 01005 แพ็คเกจ (0.4 มม × 0.2 มม) ต้องการอุปกรณ์ SMT ที่มีความทันสมัยด้วยความแม่นยําการวาง ± 25μm เพื่อหลีกเลี่ยงการสะพานหรือผ่าหนาว
• การตรวจสอบความสอดคล้อง: PCBs ต้องผ่านมาตรฐานการรับรองอย่างเข้มงวด รวมถึง AEC-Q200 (สําหรับองค์ประกอบที่ไม่ทํางาน) และ ISO 26262 (ความปลอดภัยทางการทํางาน) รวมถึงการทดสอบวงจรความร้อน, ความชื้นและการสกรีนความเครียดจากการสั่น.

ตารางที่ 2: มาตรฐานความน่าเชื่อถือของ PCB สําหรับระบบความปลอดภัย

แนวโน้มในอนาคต

ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีความปลอดภัยกําลังขับเคลื่อนการพัฒนาในการออกแบบ PCB สําหรับระบบการติดตาม:

• การผสมผสานเซนเซอร์: การบูรณาการข้อมูลจากเซ็นเซอร์หลายตัว (เช่น กล้อง, ราดาร์, และเสียงฉีดฉีด) ลงใน PCB เดียวเพื่อปรับปรุงความแม่นยําในการตรวจจับอันตราย, จําเป็นต้องใช้รถไฟฟ้าข้อมูลความเร็วสูงและการประมวลผลสัญญาณที่ก้าวหน้า
• ระบบความปลอดภัยไร้สาย: การกําจัดการเชื่อมต่อแบบสายไฟใน TPMS และเซ็นเซอร์ชนกัน ผ่านการบูรณาการกับโมดูลสื่อสาร V2X (Vehicle-to-Everything)ที่ต้องการผลงาน RF ที่ดีที่สุด และโปรโตคอลไร้สายพลังงานต่ํา.
• วัสดุ ที่ น่า เชื่อถือ มาก: การนํา Laminates ที่มี Tg สูง (≥ 180 °C) และมีการดูดซึมความชื้นต่ํา เพื่อเพิ่มความทนทานในสภาพแวดล้อมที่ยากจน ลดความเสี่ยงของการล้มเหลวในระยะยาว

ตารางที่ 3: ปริมาตรการออกแบบ PCB สําหรับโมดูลความปลอดภัย

สรุป

ระบบความปลอดภัยและการติดตามเป็นมาตรฐานสูงสุดสําหรับความน่าเชื่อถือของ PCB ใน EVs ซึ่งต้องการการออกแบบที่ให้ความสําคัญกับการตอบสนองทันที การลดขนาดและการปฏิบัติตามมาตรฐานรถยนต์ที่เข้มงวดจากพีซีบีแบบแข็งและยืดหยุ่นที่ทําให้โมดูล TPMS ที่คอมแพคต์เป็นไปยังวงจรที่เหลือใช้ในการรับประกันฟังก์ชันของ ACU บอร์ดเหล่านี้มีความสําคัญต่อการคุ้มครองผู้โดยสารPCB ในอนาคตจะรวมเซ็นเซอร์ฟิวชั่น, การเชื่อมต่อแบบไร้สาย และวัสดุที่ทันสมัย เพิ่มเติมบทบาทของพวกเขาเป็นพื้นฐานของความปลอดภัยรถยนต์ผู้ผลิตที่เชี่ยวชาญในเทคโนโลยีเหล่านี้จะยังคงตั้งมาตรฐานสําหรับการเคลื่อนไหวไฟฟ้าที่ปลอดภัย.