Ca echipament de bază pentru echilibrarea cererii și ofertei de energie și pentru îmbunătățirea eficienței utilizării energiei, importanța sistemelor de stocare a energiei este din ce în ce mai proeminentă. În arhitectura electronică complexă a sistemelor de stocare a energiei, PCB de înaltă fiabilitate a sistemului de stocare a energiei este crucială, deoarece este factorul cheie care determină dacă sistemul de stocare a energiei poate funcționa stabil și eficient.
Cerințe speciale pentru placa de circuit imprimat în sistemul de stocare a energiei
Mediul de lucru al sistemelor de stocare a energiei este adesea dur, necesitând adaptarea plăcilor de circuite imprimate la o gamă largă de temperaturi. În medii cu temperaturi ridicate, căldura generată în timpul încărcării și descărcării bateriei poate crește temperatura internă a sistemului. Acest lucru necesită ca substratul pcb să aibă o bună stabilitate termică și să nu se deformeze sau să se delamineze din cauza temperaturilor ridicate, pentru a asigura conexiunea normală și transmiterea semnalului componentelor electronice. În mediile cu temperatură joasă-, flexibilitatea și performanța electrică a materialelor PCB sunt, de asemenea, testate și nu pot deveni casante și nu se pot fractura din cauza temperaturilor scăzute, ceea ce afectează performanța generală a sistemului.
În același timp, vor exista fluctuații semnificative de curent în timpul procesului de încărcare și descărcare a sistemului de stocare a energiei, ceea ce impune cerințe mari asupra capacității de transport curent a PCB. Plăcile de circuite imprimate de înaltă fiabilitate necesită o grosime adecvată a foliei de cupru și un design de cablare pentru a reduce rezistența liniei, a minimiza pierderile de energie și încălzirea în timpul transmisiei curentului și pentru a asigura funcționarea stabilă a sistemului în condiții de curent ridicat. În plus, sistemul de stocare a energiei va genera anumite interferențe electromagnetice în timpul funcționării, iar pcb-ul trebuie să aibă, de asemenea, un design excelent de compatibilitate electromagnetică (EMC). Prin aspect rezonabil, măsuri de ecranare etc., poate evita interferența electromagnetică generată de ea însăși, care afectează alte dispozitive electronice și, de asemenea, poate rezista interferențelor electromagnetice externe pentru a asigura transmisia precisă a semnalelor interne în sistem.
Rolul de bază al PCB de înaltă fiabilitate în sistemele de stocare a energiei
Din perspectiva sistemului de management al bateriei (BMS), BMS este responsabil de monitorizarea tensiunii, curentului, temperaturii și a altor parametri ai bateriei, controlând procesul de încărcare și descărcare a bateriei pentru a asigura siguranța și performanța acesteia. În calitate de purtător hardware al BMS, PCB de înaltă fiabilitate, cu aspectul circuitului de înaltă-precizie și conexiuni electrice fiabile, pot asigura achiziția și transmiterea exactă a semnalelor senzorilor, precum și emiterea precisă a instrucțiunilor de control, prevenind în mod eficient situațiile anormale, cum ar fi supraîncărcarea, supradescărcarea și supraîncălzirea bateriilor, prelungind durata de viață a bateriei și asigurând funcționarea sigură a sistemelor de energie.
În secțiunea circuitului de conversie a puterii, sistemul de stocare a energiei trebuie să realizeze o conversie reciprocă între electricitatea DC și AC printr-un convertor de putere pentru a satisface diferite cerințe de energie electrică. Plăcile de circuite imprimate de înaltă fiabilitate pot transporta componente electronice de mare-putere, pot rezista la impactul tensiunii înalte și ale curentului ridicat și au o izolație electrică bună și o performanță bună de disipare a căldurii, asigurând un proces eficient și stabil de conversie a energiei, reducând pierderea de energie și probabilitatea defecțiunii circuitului și îmbunătățind eficiența generală de conversie a sistemelor de stocare a energiei.
Tehnologii și procese pentru realizarea plăcilor de circuite imprimate de înaltă fiabilitate
În ceea ce privește selecția materialelor, trebuie să se acorde prioritate substraturilor cu temperatură de tranziție sticloasă (Tg) ridicată, cum ar fi materialele-FR-4 de înaltă performanță sau materialele speciale din poliimidă, care pot menține proprietăți fizice și electrice stabile în medii cu temperaturi ridicate. În același timp, folie de cupru de înaltă-puritate și rezistență scăzută este utilizată pentru a îmbunătăți capacitatea de transport curent a PCB-ului. În ceea ce privește procesul de fabricație, se adoptă un design de placă cu mai multe-straturi pentru a optimiza spațiul de cablare prin creșterea numărului de straturi, reducerea încrucișărilor de linii și a interferențelor electromagnetice. Folosind procese de găurire și galvanizare de înaltă precizie pentru a asigura calitatea găurilor de trecere și fiabilitatea conexiunilor electrice. În ceea ce privește procesele de tratare a suprafeței, placarea cu aur cu nichel chimic (ENIG), masca organică de lipit (OSP) și alte procese pot fi selectate pentru a îmbunătăți rezistența la oxidare și coroziune a suprafețelor PCB, pentru a îmbunătăți lipibilitatea și pentru a asigura fermitatea lipirii componentelor electronice.
În faza de proiectare, instrumentele avansate de automatizare a proiectării electronice (EDA) sunt utilizate pentru simularea circuitelor și optimizarea aspectului. Prin analiza de simulare termică, calea de disipare a căldurii este planificată în mod rezonabil și sunt adăugate canale de disipare a căldurii și folii de cupru pentru a îmbunătăți capacitatea de disipare a căldurii a pcb. Efectuați o analiză a integrității semnalului, optimizați parametri precum lungimea liniei și potrivirea impedanței, reduceți reflexia și diafonia semnalului și asigurați transmisia precisă a semnalelor de-înaltă viteză. În plus, conceptul de proiectare redundantă este introdus în proiectarea pcb. Pentru circuitele critice și modulele funcționale, sunt configurate circuite sau componente de rezervă. Când un anumit circuit sau componentă se defectează, partea de rezervă poate fi pusă în funcțiune în timp util pentru a asigura funcționarea neîntreruptă a sistemului.
Tendințele și provocările dezvoltării industriei
Odată cu progresul continuu al tehnologiei de stocare a energiei, sistemele de stocare a energiei se dezvoltă către densitate mare de energie, densitate mare de putere, durată de viață lungă și siguranță ridicată, ceea ce impune, de asemenea, cerințe mai mari pentru plăcile de circuite imprimate de înaltă fiabilitate. În viitor, plăcile de circuite imprimate vor continua să se dezvolte către o integrare mai subțire și mai ridicată pentru a satisface cererea de miniaturizare și ușurare a sistemelor de stocare a energiei. Între timp, odată cu integrarea tehnologiilor emergente precum 5G și Internetul lucrurilor cu sistemele de stocare a energiei, plăcile de circuite imprimate trebuie să aibă, de asemenea, capacități de procesare a semnalului de mare-viteză mai puternică și compatibilitate electromagnetică.
Cu toate acestea, atingerea acestor obiective se confruntă și cu multe provocări. Pe de o parte, costurile de cercetare și dezvoltare ale noilor materiale și ale proceselor avansate de fabricație sunt relativ mari. Cum să reduceți costurile asigurând în același timp performanța este o problemă importantă pe care industria trebuie să o abordeze. Pe de altă parte, odată cu îmbunătățirea integrării PCB, disiparea căldurii și problemele de fiabilitate vor deveni mai proeminente, necesitând inovații suplimentare în tehnologia de disipare a căldurii și metode de proiectare de fiabilitate. În plus, diversificarea scenariilor de aplicare a sistemelor de stocare a energiei necesită, de asemenea, plăci de circuite imprimate pentru a satisface nevoile speciale ale diferitelor scenarii, ceea ce ridică provocări pentru proiectarea personalizată și capacitatea de producție a plăcilor de circuite imprimate.