هي بنية السيارة حاليا في فترة حرجة من التحول. مع ظهور السيارات الكهربائية ، هناك اختراق كبير في تصميم الهندسة المعمارية ، والذي يمثل فرصة ممتازة لإعادة التفكير في تصميم الهندسة المعمارية الكهربائية والإلكترونية. وفي الوقت نفسه ، نظرًا للكمية الكبيرة من المحتوى الحالي الذي لا يزال موجودًا في مركبات محرك الاحتراق الهجينة والداخلية ، فقد أصبح اعتماد طرق مبتكرة بنفس القدر من الأهمية. يمتد اتجاه الانتقال من 12 فولت إلى 48 فولت في جميع طرز المركبات ، مما يوفر فرصة لإعادة النظر في الأسلاك والموصلات المستخدمة طوال العملية بأكملها.
في هذا السياق ، أصبحت الكابلات المسطحة خيارًا رئيسيًا لاتصالات الطاقة والإشارة في مواقف محددة. الكابلات المسطحة المرنة والدوائر المطبوعة المرنة هما النوعان الرئيسيان ، اللذان يظهران مزايا فريدة في الحجم والوزن وتبديد الحرارة والأتمتة. للاستفادة الكاملة من هذه المزايا ، هناك حاجة إلى تقنيات التصنيع الجديدة والمكونات وأنظمة الاتصال ، وسيقوم تطويرها بفتح آفاق جديدة من مرونة التصميم.
عند فحص الهيكل الداخلي للسيارات الكهربائية للبطارية اليوم ، يمكن ملاحظة الميزة المسطحة لبنائها بوضوح ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن وحدات حزمة البطارية مرتبة بإحكام تحت أرضية قمرة القيادة بطريقة مثل بلاط. في الوقت نفسه ، يكون الترابط بين المكونات المختلفة من خلال عدد كبير من خطوط الطاقة وخطوط الإشارة وخطوط البيانات بارزة بشكل خاص.
من خلال الجمع بين العاملين أعلاه ، ليس من الصعب فهم سبب التركيز بشكل متزايد على شركات تصنيع السيارات على استراتيجية استخدام الكابلات المسطحة في تصميم الهندسة المعمارية الكهربائية/الإلكترونية.
إن تطبيق تكنولوجيا الكابلات المسطحة في صناعة السيارات ليس ظاهرة جديدة. منذ الستينيات ، تم استخدام هذه التكنولوجيا في اتصال السيارة ، بهدف تقليل احتلال المساحة. ومع ذلك ، مع شعبية أسلاك المقياس الدقيقة والمحطات ، تميل الشركات المصنعة للمعدات الأصلية (OEMs) إلى استخدام الأسلاك الدائرية لتلبية معظم احتياجاتهم.
في الوقت الحاضر ، من أجل دعم المركبات ذات الوظائف الغنية والكهرباء ، وصلت متطلبات الكثافة للأسلاك والاتصالات في الصناعة إلى ارتفاعات غير مسبوقة. في هذا السياق ، تُظهر الكابلات المسطحة مزاياها الفريدة ، بما في ذلك تقليل الوزن ، وتقليص حجمها ، وتحسين كفاءة تبديد الحرارة ، ودعم مستويات أعلى من الأتمتة.
تصنيف وخصائص الكابلات المسطحة
تنقسم الكابلات المسطحة بشكل أساسي إلى فئتين: كابلات مسطحة مرنة (FFCs) ولوحات الدوائر المطبوعة المرنة (FPCs) ، ولكل منها مزايا وقيود مختلفة.
كابل مسطح مرن
تتكون الكابلات المسطحة المرنة (FFCs) من العديد من موصلات النحاس أو الألومنيوم المستقيمة المرتبة ، والتي يتم عزلها عن طريق بثق مواد العزل الحرارية مثل البولي يوريثان أو التصفيح مع مواد تغطية البولي إيثيلين. بعد ذلك ، يتم استخدام تقنية الليزر لخفض المواد المغلفة لفضح نقاط الاتصال على الموصل. بالنظر إلى الطبيعة الخطية لـ FFCs ، غالبًا ما يتم طيها لتشكيل الشكل المطلوب.
تتيح عملية الإنتاج المستمر لـ FFCs التخصيص التعسفي لطولها. يمكن أن يصل سمك الموصل إلى أكثر من 1 مم ، لكن الموصلات الأكثر سمكًا ستجعل FFCS أكثر صلابة. لا يتجاوز عرض موصل واحد عمومًا 16 مم ، في حين يعتمد الحد الأقصى لعرض FFCS على عملية الإنتاج. إن إنتاج FFCS هو الأسرع والأكثر فعالية من حيث التكلفة لصنع الكابلات المسطحة.
لوحة الدوائر المطبوعة مرنة
FPCs مصنوعة من شرائح مرنة النحاس المغطاة بالنحاس. وفقًا للنمط المطلوب ، تتم إزالة النحاس من خلال التقنيع والحفر الكيميائي ، يليه تطبيق مادة تغطية مع قطع لفضح منطقة التلامس الموصل.
لا يمكن لـ FPCS استبدال الأسلاك التقليدية فحسب ، بل أيضًا تحل محل لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة التقليدية. وهي تدعم الموصلات متعددة الطبقات ويمكنها دمج المكونات الإلكترونية مع أجهزة التثبيت السطحية ، والصمامات ، والتقاطعات. بالمقارنة مع FFCs ، تكون FPCs أكثر متانة ودعم عرضًا أقصى قدره 600 مم.
تقتصر FPCs عادةً على سمك 2 أوقية من النحاس وطول 1.2 متر ، وتولد عملية الحفر الكيميائية نفايات مواد كبيرة. بالإضافة إلى FFCS و FPCs ، يتم تطوير تقنيات الكابلات المسطحة الأخرى لتطبيقات السيارات المحتملة ، ومن المتوقع أن يتسارع الابتكار في هذا المجال.
بالمقارنة مع تسخير الأسلاك التقليدية ، فإن استخدام الكابلات المسطحة له العديد من المزايا المهمة.
الحجم والوزن: تتيح تقنية الكابلات المسطحة استخدام الموصلات الأرق مع الحفاظ على القوة الميكانيكية والمتانة ، مما يؤدي عادة إلى الحد من الوزن بنسبة تصل إلى 40 ٪ وخفض حجم يصل إلى 35 ٪ لنظام تسخير الأسلاك الكلي. ويشمل ذلك دراسة شاملة لجميع المكونات ذات الصلة مثل الموصلات والتركيبات والأشرطة.
التصميم الهيكلي الفريد للكابلات المسطحة هو مفتاح تحقيق هذه التخفيضات الكبيرة. بالنسبة للأسلاك الدائرية التقليدية ، فإن أي انخفاض في الحجم مقيد بحقيقة أن كابل واحد ومحطاته يجب أن يكون قادرًا على تحمل أي إجهاد أو تشوه تعاني من نقاط الاتصال وتسخير الأسلاك. في المقابل ، تتكون الكابلات المسطحة من طبقات متعددة ، والتي لا توفر فقط تخفيف الإجهاد ولكن أيضًا ضمان حزم الاتصالات الطرفية - مما يتيح استخدام الموصلات الدقيقة في العديد من سيناريوهات التطبيق.
أداء تبديد الحرارة: بالمقارنة مع الأسلاك الدائرية ، تظهر الكابلات المسطحة أداء حراري ممتاز. على وجه التحديد ، تحتوي الكابلات المسطحة على مساحة سطح أكبر في ظل ظروف حجم متساوية ، مما يعزز بفعالية تبديد الحرارة وتمكين الموصلات من نفس الحجم لحمل التيارات الأعلى.
المرونة في التصميم: الكابلات المسطحة لها مزايا متعددة كبيرة. وهي مناسبة بشكل خاص للتطبيقات ذات الهياكل المستوية ، مثل أن تكون مدمجة في وحدات البطارية. مرونتها العالية تجعلها خيارًا مثاليًا للتكيف مع بيئات دائرة نصف قطرها الرياضية أو الانحناء الصغير ، كما هو الحال في الأكياس الهوائية لعجلة القيادة. يمكن إصلاح الكابلات المسطحة مع المواد اللاصقة دون الحاجة إلى تركيبات ميكانيكية ودون الحاجة إلى الأشرطة الإضافية أو الطبقات الواقية ، والتي عادة ما تكون ضرورية لحماية تسخير الأسلاك التقليدية.
