Architektúra vozidla je v súčasnosti v kritickom období transformácie. Vzhľadom na vzostup elektrických vozidiel je v dizajne architektúry výrazný prielom, ktorý predstavuje vynikajúcu príležitosť na prehodnotenie dizajnu elektrickej a elektronickej architektúry. Medzitým sa z dôvodu veľkého množstva existujúceho obsahu, ktorý je stále prítomný vo vozidlách hybridných a vnútorných spaľovacích motorov, sa prijatie inovatívnych metód stane rovnako dôležité. Trend prechodu z 12 V na 48 V sa rozprestiera vo všetkých modeloch vozidiel a poskytuje príležitosť na opätovné preskúmanie vodičov a konektorov používaných počas celého procesu.
V tejto súvislosti sa ploché káble stali kľúčovou voľbou pre pripojenie k napájaniu a signálu v konkrétnych situáciách. Flexibilné ploché káble a flexibilné tlačené obvody sú dva hlavné typy, ktoré vykazujú jedinečné výhody veľkosti, hmotnosti, rozptylu tepla a automatizácie. Na úplné využitie týchto výhod sú potrebné nové výrobné technológie, komponenty a systémy pripojenia a ich vývoj otvorí nové horizonty flexibility dizajnu.
Pri skúmaní vnútornej štruktúry dnešných elektrických vozidiel batérií sa dá jasne pozorovať sploštené vlastnosti ich konštrukcie, hlavne kvôli tomu, že moduly batérie sú pevne usporiadané pod podlahou kokpitu podobným dlaždicou. Súčasne je obzvlášť výrazné prepojenie rôznych komponentov prostredníctvom veľkého počtu elektrických vedení, signálnych vedení a dátových vedení.
Kombináciou vyššie uvedených dvoch faktorov nie je ťažké pochopiť, prečo sa výrobcovia automobilov čoraz viac zameriavajú na stratégiu používania plochých káblov v dizajne elektrickej/elektronickej architektúry.
Aplikácia technológie plochých káblov v automobilovom priemysle nie je novým javom. Od šesťdesiatych rokov sa táto technológia používa v konektivite automobilov, ktorej cieľom je znížiť okupáciu priestoru. Avšak s popularitou vodičov a terminálov s jemným rozchodom má výrobcovia originálnych zariadení (OEM) tendenciu používať kruhové vodiče na uspokojenie väčšiny svojich potrieb.
V súčasnosti s cieľom podporovať vozidlá s bohatými funkciami a elektrifikáciou, požiadavky na hustotu na zapojenie a spojenia v priemysle dosiahli bezprecedentné výšky. V tejto súvislosti ploché káble demonštrujú svoje jedinečné výhody, vrátane zníženia hmotnosti, zmenšujúceho sa objemu, zlepšenia účinnosti rozptylu tepla a podpory vyššej úrovne automatizácie.
Klasifikácia a vlastnosti plochých káblov
Ploché káble sa rozdeľujú hlavne do dvoch kategórií: flexibilné ploché káble (FFC) a flexibilné dosky s tlačenými obvodmi (FPC), z ktorých každá má rôzne výhody a obmedzenia.
Flexibilný plochý kábel
Flexibilné ploché káble (FFC) sa skladajú z niekoľkých paralelných usporiadaných rovných meďičiek alebo hliníkových vodičov, ktoré sú izolované extrudovaním termoplastických izolačných materiálov, ako je polyuretán alebo laminácia krycím materiálom, ako je polyetyléntereftalát. Následne sa laserová technológia používa na rezanie laminovaného materiálu na odhalenie kontaktných bodov na vodiči. Vzhľadom na lineárnu povahu FFC sa často skladajú tak, aby tvorili požadovaný tvar.
Kontinuálny výrobný proces FFCS umožňuje ľubovoľné prispôsobenie ich dĺžky. Hrúbka vodiča môže dosiahnuť viac ako 1 mm, ale hrubšie vodiče urobia FFC pevnejšie. Šírka jedného vodiča vo všeobecnosti nepresahuje 16 mm, zatiaľ čo maximálna šírka FFC závisí od výrobného procesu. Výroba FFCS je najrýchlejšou a nákladovo najefektívnejšou metódou na výrobu plochých káblov.
Flexibilná doska s obvodmi
FPC sú vyrobené z flexibilných laminátov na medi. Podľa požadovaného vzoru sa meď odstraňuje maskovaním a chemickým leptaním, po ktorom nasleduje nanesenie krycieho materiálu s rezom na odhalenie kontaktnej plochy vodiča.
FPCS môžu nielen nahradiť tradičné vodiče, ale tiež nahradiť tradičné tuhé dosky s obvodmi. Podporujú viacvrstvové vodiče a môžu integrovať elektronické komponenty so zariadeniami na povrchové držiaky, poistkami a križovatkami. V porovnaní s FFC sú FPC odolnejšie a podporujú maximálnu šírku 600 mm.
FPC sú zvyčajne obmedzené na hrúbku 2 uncí medi a dĺžku 1,2 metra a proces chemického leptania vytvára významný odpad z materiálu. Okrem FFCS a FPC sa pre potenciálne automobilové aplikácie vyvíjajú aj ďalšie technológie plochých káblov a očakáva sa, že sa zrýchli inovácie v tejto oblasti.
V porovnaní s tradičnými káblovými zväzkami má použitie plochých káblov niekoľko významných výhod.
Veľkosť a hmotnosť: Technológia plochého kábla umožňuje použitie tenších vodičov pri zachovaní mechanickej pevnosti a trvanlivosti, čo zvyčajne vedie k zníženiu hmotnosti až o 40% a zníženiu objemu až o 35% pre celkový systém káblov. Zahŕňa to komplexné zváženie všetkých súvisiacich komponentov, ako sú konektory, príslušenstvo a popruhy.
Jedinečný konštrukčný dizajn plochých káblov je kľúčom k dosiahnutiu týchto významných znížení. V prípade tradičných kruhových vodičov je akékoľvek zníženie veľkosti obmedzené skutočnosťou, že jeden kábel a jeho terminály musia byť schopné vydržať akékoľvek napätie alebo deformáciu, ktoré zažívajú body pripojenia a káblové zväzky. Naopak, ploché káble sa skladajú z viacerých vrstiev, ktoré nielen poskytujú úľavu od stresu, ale tiež zabezpečujú pevnosť terminálových pripojení - umožňujú používanie jemnejších vodičov v mnohých aplikačných scenároch.
Výkon rozptyľovania tepla: V porovnaní s kruhovými drôtmi vykazujú ploché káble vynikajúci tepelný výkon. Konkrétne, ploché káble majú väčšiu plochu povrchu za rovnakých objemových podmienok, ktoré účinne podporujú rozptyl tepla a umožňujú vodičom rovnakého objemu prenášanie vyšších prúdov.
Flexibilita v dizajne: Ploché káble majú viac významných výhod. Obzvlášť sú vhodné pre aplikácie s rovinnými štruktúrami, napríklad zabudované do modulov batérií. Jeho vysoká flexibilita z neho robí ideálnu voľbu na prispôsobenie sa športovým alebo malým ohybovým polomerom, napríklad v airbagoch volantu. Ploché káble sa môžu fixovať lepidlami bez potreby mechanických príslušenstiev a bez potreby ďalších popruhov alebo ochranných vrstiev, ktoré sú zvyčajne potrebné na ochranu tradičných káblových zväzkov.
