Kao ključna oprema za uravnoteženje ponude i potražnje energije i poboljšanje učinkovitosti iskorištavanja energije, važnost sustava za pohranu energije sve je istaknutija. U složenoj elektroničkoj arhitekturi sustava za pohranu energije, PCB visoke pouzdanosti sustava za pohranu energije je ključan, jer je to ključni čimbenik koji određuje može li sustav za pohranu energije raditi stabilno i učinkovito.
Posebni zahtjevi za tiskanu pločicu u sustavu za pohranu energije
Radno okruženje sustava za pohranu energije često je surovo, zahtijevajući prilagodbu tiskanih ploča širokom temperaturnom rasponu. U okruženjima s visokom temperaturom, toplina koja se stvara tijekom punjenja i pražnjenja baterije može povisiti unutarnju temperaturu sustava. To zahtijeva da PCB supstrat ima dobru toplinsku stabilnost i da se ne deformira ili rasloji zbog visokih temperatura, kako bi se osigurala normalna veza i prijenos signala elektroničkih komponenti. U okruženjima niske-temperature, fleksibilnost i električna izvedba PCB materijala također se testiraju i oni ne mogu postati krti i slomiti se zbog niskih temperatura, što utječe na ukupnu izvedbu sustava.
U isto vrijeme, doći će do značajnih fluktuacija struje tijekom procesa punjenja i pražnjenja sustava za pohranu energije, što postavlja visoke zahtjeve na kapacitet nosivosti struje PCB-a. Visokopouzdane tiskane ploče zahtijevaju odgovarajuću debljinu bakrene folije i dizajn ožičenja kako bi se smanjio otpor linije, minimizirao gubitak energije i zagrijavanje tijekom prijenosa struje i osigurao stabilan rad sustava u uvjetima visoke struje. Osim toga, sustav za pohranu energije stvarat će određene elektromagnetske smetnje tijekom rada, a PCB također mora imati izvrsnu elektromagnetsku kompatibilnost (EMC). Razumnim rasporedom, zaštitnim mjerama, itd., može izbjeći elektromagnetske smetnje koje sam stvara da utječu na druge elektroničke uređaje, a također se oduprijeti vanjskim elektromagnetskim smetnjama kako bi se osigurao točan prijenos internih signala u sustavu.
Ključna uloga PCB-a visoke pouzdanosti u sustavima za pohranu energije
Iz perspektive sustava upravljanja baterijom (BMS), BMS je odgovoran za nadzor napona, struje, temperature i drugih parametara baterije, kontrolirajući proces punjenja i pražnjenja baterije kako bi se osigurala njezina sigurnost i performanse. Kao nositelj hardvera BMS-a, PCB visoke pouzdanosti s -preciznim rasporedom strujnih krugova i pouzdanim električnim vezama može osigurati točno prikupljanje i prijenos signala senzora, kao i točno izdavanje kontrolnih uputa, učinkovito sprječavajući nenormalne situacije kao što su prekomjerno punjenje, prekomjerno pražnjenje i pregrijavanje baterija, produžujući životni vijek baterije i osiguravajući siguran rad sustava za pohranu energije.
U odjeljku strujnog kruga za pretvorbu energije, sustav za pohranjivanje energije treba postići uzajamnu pretvorbu između istosmjerne i izmjenične struje putem pretvarača snage kako bi se zadovoljile različite potrebe za električnom energijom. Visokopouzdane tiskane ploče mogu nositi elektroničke komponente velike-napone, izdržati utjecaj visokog napona i visoke struje, te imaju dobru električnu izolaciju i performanse rasipanja topline, osiguravajući učinkovit i stabilan proces pretvorbe energije, smanjujući gubitak energije i vjerojatnost kvara kruga, te poboljšavajući ukupnu učinkovitost pretvorbe sustava za pohranu energije.
Tehnologije i procesi za postizanje visoke pouzdanosti tiskanih pločica
U pogledu odabira materijala, prednost treba dati podlogama s visokom temperaturom staklenog prijelaza (Tg), kao što su visoko-učinkoviti FR-4 materijali ili posebni poliimidni materijali, koji mogu zadržati stabilna fizička i električna svojstva u okruženjima visoke temperature. U isto vrijeme, bakrena folija visoke -čistoće i niskog otpora koristi se za poboljšanje nosivosti struje PCB-a. Što se tiče proizvodnog procesa, više{7}}slojni dizajn ploče usvojen je za optimizaciju prostora ožičenja povećanjem broja slojeva, smanjenjem križanja linija i elektromagnetskih smetnji. Korištenje procesa bušenja i galvanizacije visoke preciznosti kako bi se osigurala kvaliteta prolaznih rupa i pouzdanost električnih veza. Što se tiče procesa površinske obrade, mogu se odabrati kemijsko poniklavanje (ENIG), maska za organsko lemljenje (OSP) i drugi procesi kako bi se poboljšala otpornost na oksidaciju i koroziju PCB površina, poboljšala sposobnost lemljenja i osigurala čvrstoća lemljenja elektroničkih komponenti.
U fazi projektiranja, napredni alati za automatizaciju elektroničkog dizajna (EDA) koriste se za simulaciju strujnog kruga i optimizaciju rasporeda. Analizom toplinske simulacije, put rasipanja topline je razumno planiran, a dodani su otvori za rasipanje topline i bakrene folije kako bi se poboljšao kapacitet rasipanja topline tiskane ploče. Izvršite analizu integriteta signala, optimizirajte parametre kao što su duljina linije i usklađivanje impedancije, smanjite refleksiju signala i preslušavanje i osigurajte točan prijenos signala velike -brzine. Nadalje, koncept dizajna zalihosti uveden je u dizajn PCB-a. Za kritične krugove i funkcionalne module postavljaju se rezervni krugovi ili komponente. Kada dođe do kvara na određenom strujnom krugu ili komponenti, rezervni dio se može pravovremeno staviti u pogon kako bi se osigurao nesmetan rad sustava.
Trendovi i izazovi razvoja industrije
Sa stalnim napretkom tehnologije za pohranu energije, sustavi za pohranu energije razvijaju se prema visokoj gustoći energije, velikoj gustoći snage, dugom životnom vijeku i visokoj sigurnosti, što također postavlja veće zahtjeve za visoko pouzdane tiskane ploče. U budućnosti će se tiskane ploče nastaviti razvijati prema tanjoj i višoj integraciji kako bi zadovoljile zahtjeve za minijaturizacijom i smanjenjem težine sustava za pohranu energije. U međuvremenu, s integracijom novih tehnologija kao što su 5G i Internet of Things sa sustavima za pohranu energije, tiskane ploče također moraju imati jače-mogućnosti obrade signala velike brzine i elektromagnetsku kompatibilnost.
Međutim, postizanje ovih ciljeva također se suočava s mnogim izazovima. S jedne strane, troškovi istraživanja i razvoja novih materijala i naprednih proizvodnih procesa relativno su visoki. Kako smanjiti troškove uz osiguranje učinkovitosti važno je pitanje kojim se industrija mora pozabaviti. S druge strane, s poboljšanjem integracije tiskanih ploča, rasipanje topline i problemi pouzdanosti postat će istaknutiji, zahtijevajući daljnje inovacije u tehnologiji rasipanja topline i metodama projektiranja pouzdanosti. Osim toga, diversifikacija scenarija primjene sustava za pohranu energije također zahtijeva da tiskane ploče zadovolje posebne potrebe različitih scenarija, što postavlja veće izazove za prilagođeni dizajn i kapacitet proizvodnje tiskanih ploča.