L'architettura del veicolo è attualmente in un periodo critico di trasformazione. Con l'ascesa di veicoli elettrici, c'è una svolta significativa nel design dell'architettura, che rappresenta un'eccellente opportunità per ripensare il design dell'architettura elettrica ed elettronica. Nel frattempo, a causa della grande quantità di contenuti esistenti ancora presenti nei veicoli ibridi e di motori a combustione interna, l'adozione di metodi innovativi è diventato altrettanto importante. La tendenza della transizione da 12 V a 48 V su tutti i modelli di veicoli, offrendo l'opportunità di riesaminare i fili e i connettori utilizzati durante l'intero processo.
In questo contesto, i cavi piatti sono diventati una scelta chiave per le connessioni di potenza e segnale in situazioni specifiche. Cavi piatti flessibili e circuiti stampati flessibili sono i due tipi principali, che presentano vantaggi unici per dimensioni, peso, dissipazione del calore e automazione. Per utilizzare pienamente questi vantaggi, sono necessarie nuove tecnologie di produzione, componenti e sistemi di connessione e svilupparli aprirà nuovi orizzonti di flessibilità di progettazione.
Quando si esaminano la struttura interna dei veicoli elettrici a batteria di oggi, si può osservare chiaramente la caratteristica appiattita della loro costruzione, principalmente a causa del fatto che i moduli del pacco batteria sono strettamente disposti sotto il pavimento della cabina di pilotaggio in una piastrella. Allo stesso tempo, l'interconnessione di vari componenti attraverso un gran numero di linee di alimentazione, linee di segnale e linee di dati è particolarmente prominente.
Combinando i due fattori precedenti, non è difficile capire perché i produttori di automobili si stiano concentrando sempre più sulla strategia di utilizzo di cavi piatti nella progettazione di architettura elettrica/elettronica.
L'applicazione della tecnologia dei cavi piatti nell'industria automobilistica non è un nuovo fenomeno. Dagli anni '60, questa tecnologia è stata utilizzata nella connettività automobilistica, con l'obiettivo di ridurre l'occupazione spaziale. Tuttavia, con la popolarità di fili e terminali a scartamento fine, i produttori di apparecchiature originali (OEM) tendono a utilizzare fili circolari per soddisfare la maggior parte delle loro esigenze.
Al momento, al fine di supportare i veicoli con ricche funzioni ed elettrificazione, i requisiti di densità per il cablaggio e le connessioni nel settore hanno raggiunto altezze senza precedenti. In questo contesto, i cavi piatti dimostrano i loro vantaggi unici, tra cui la riduzione del peso, la riduzione del volume, il miglioramento dell'efficienza della dissipazione del calore e il supporto di livelli più elevati di automazione.
Classificazione e caratteristiche dei cavi piatti
I cavi piatti sono principalmente divisi in due categorie: cavi piatti flessibili (FFC) e circuiti stampati flessibili (FPC), ciascuno con diversi vantaggi e limitazioni.
Cavo piatto flessibile
Cavi piatti flessibili (FFC) sono composti da diversi conduttori di rame o alluminio diritti disposti in parallelo, che sono isolati estrusione di materiali di isolamento termoplastico come poliuretano o laminazione con materiali di copertura come polietilene tereftalato. Successivamente, la tecnologia laser viene utilizzata per tagliare il materiale laminato per esporre i punti di contatto sul conduttore. Data la natura lineare degli FFC, sono spesso piegati per formare la forma desiderata.
Il processo di produzione continua di FFC consente la personalizzazione arbitraria della loro lunghezza. Lo spessore del conduttore può raggiungere oltre 1 mm, ma i conduttori più spessi renderà gli FFC più rigidi. La larghezza di un singolo conduttore generalmente non supera i 16 mm, mentre la larghezza massima di FFC dipende dal processo di produzione. La produzione di FFC è il metodo più veloce ed economico per produrre cavi piatti.
Circuito stampato flessibile
Gli FPC sono realizzati in laminati flessibili rivestiti di rame. Secondo il modello desiderato, il rame viene rimosso attraverso il mascheramento e l'attacco chimico, seguito dall'applicazione di un materiale di copertura con un taglio per esporre l'area di contatto del conduttore.
Gli FPC possono non solo sostituire i fili tradizionali, ma anche sostituire i tradizionali circuiti stampati rigidi. Supportano conduttori multistrato e possono integrare componenti elettronici con dispositivi di montaggio superficiale, fusibili e incroci. Rispetto agli FFC, gli FPC sono più durevoli e supportano una larghezza massima di 600 mm.
Gli FPC sono in genere limitati a uno spessore di 2 once di rame e una lunghezza di 1,2 metri e il processo di incisione chimica genera rifiuti significativi di materiale. Oltre agli FFC e agli FPC, sono in fase di sviluppo altre tecnologie a cavo piatto per potenziali applicazioni automobilistiche e l'innovazione in questo campo dovrebbe accelerare.
Rispetto ai cablaggi tradizionali, l'uso di cavi piatti presenta diversi vantaggi.
Dimensioni e peso: la tecnologia dei cavi piatti consente l'uso di conduttori più sottili mantenendo la resistenza meccanica e la durata, in genere con conseguente riduzione del peso fino al 40% e una riduzione del volume fino al 35% per il sistema di cablaggio complessivo. Ciò include una considerazione completa di tutti i componenti correlati come connettori, infissi e cinghie.
L'esclusiva design strutturale di cavi piatti è la chiave per raggiungere queste riduzioni significative. Per i tradizionali fili circolari, qualsiasi riduzione delle dimensioni è vincolata dal fatto che un singolo cavo e i suoi terminali devono essere in grado di resistere a qualsiasi sollecitazione o deformazione sperimentata dai punti di connessione e dai cablaggi. Al contrario, i cavi piatti sono composti da più strati, che non solo forniscono allevamenti di stress, ma assicurano anche la fermezza delle connessioni terminali, consentendo l'uso di conduttori più fini in molti scenari di applicazione.
Prestazioni di dissipazione del calore: rispetto ai fili circolari, i cavi piatti presentano eccellenti prestazioni termiche. In particolare, i cavi piatti hanno una superficie più ampia in condizioni di volume uguale, promuovendo efficacemente la dissipazione del calore e consentendo ai conduttori dello stesso volume di trasportare correnti più elevate.
Flessibilità nel design: i cavi piatti hanno più vantaggi significativi. Sono particolarmente adatti per applicazioni con strutture planare, come essere integrati nei moduli della batteria. La sua elevata flessibilità lo rende una scelta ideale per adattarsi a ambienti di raggio di flessione sportivi o piccoli, come ad ad esempio airbag del volante. I cavi piatti possono essere fissati con adesivi senza la necessità di apparecchi meccanici e senza la necessità di cinghie o strati protettivi aggiuntivi, che sono in genere necessari per proteggere i cablaggi tradizionali.
