Teknologi er i stadig utvikling. På slutten av 20-tallet så man fremveksten av personlige datamaskiner, internett og mobiltelefoner. En annen teknologisk æra begynte i det neste århundret (21-tallet). Man så smarttelefoner (iPhone), skyen (Google, Microsoft) og sosiale medier (tenk Facebook, Instagram osv.) utvikle seg. I denne perioden så man også teknologier før AI og maskinlæring komme til live gjennom akselerert databehandling.
På slutten av 2020-tallet vil du fortsette å se de nyeste teknologiske trendene: elbiler og nye (bærekraftige) energiapplikasjoner. Med ny teknologi kommer nye standarder og design. Med dette i tankene må du fremtidssikre dine PCB-produksjons- og designferdigheter. UET PCB er en erfaren produsent som kan hjelpe deg med å navigere utfordringene ved å ta i bruk disse nye teknologiene.
Et spennende nytt felt: Elbiler
I dag peker bilens veikart mot en fremtid for elbiler drevet av store selskaper som BYD, Ford, Toyota og Tesla, for å nevne noen.
Hvilke nye teknologier er involvert i elbiler
Litiumion-/faststoffbatterier
Li-ion-batterier er strømkilden til de fleste elektriske kjøretøy i dag. De har høy energitetthet og er svært effektive. I tillegg er lade- og utladesyklusen ideell for biler. Vanligvis har Li-ion-batterier 1000–3000 lade- og utladesykluser i løpet av levetiden.
Litiumionbatterier er imidlertid ganske følsomme, så de trenger et BMS (batteristyringssystem) av følgende grunner:
- De krever overspenningsvern (vanligvis opptil 4.2 V). Hvis du ikke gjør det, kan de eksplodere eller ta fyr.
- De trenger også underspenningsvern (vanligvis 2.5 V min.). Du kan skade et litiumionbatteri permanent ved å overutlade det gjentatte ganger.
- Konstant termisk overvåking er nødvendig for å sikre at de holder seg innenfor sikkerhetssonen.
- Strømovervåking (inkludert kortslutningsbeskyttelse) er nødvendig for å forhindre overoppheting.
Høyspenningskretser
En annen ny teknologi som er i bruk er høyere spenningskretser i elbiler. Tidligere kjørte biler/lastebiler med 12V/24V blybatterier. Nå trenger elbiler høyere spenninger (400V–800V) sammen med den nyeste inverterteknologien for å maksimere effektiviteten og strømtilførselen til elektriske motorer og ladekretser. Elektriske motorer er mer effektive ved disse nominelle spenningene, og leverer høyere dreiemoment. Nyere transistordrivere, som SiC (silisiumkarbid) og GaN (galliumnitrid), brukes for sine utmerkede spenningshåndteringsegenskaper og termiske ytelse. Nedenfor er en enkel tabell som viser noen spenninger til populære elbiler.
| EV-type | EV-spenning | Eksempelkjøretøy |
| Hybrid | 48V | Toyota Prius |
| Standard elbil | 400V | Tesla Modell 3 |
| Nyere elbiler (høy ytelse) | 800V | Hyundai ioniq 5 |
| Elbiler | 1000V | BYD kommersielle, Volvo lastebiler |
Tilkobling og IoT
Kjøretøy blir mer tilkoblet enn før. Selskaper som driver selvkjørende kjøretøy samler konsekvent inn data for å lære hvordan kjøreferdigheter endrer seg. Disse dataene lastes alltid opp til servere. Kjøretøy må koble seg til skytjenester og/eller smarttelefoner for å navigere eller bruke infotainmentsystemer.
Autonom kjøring
Autonom kjøring kan oppnås ved å bruke flere kameraer og LiDAR-sensorer. I tillegg kjører AI-modeller på disse systemene for å forutsi bilbevegelser. Denne prosessen krever nøye design og layout av høyhastighets serielle protokoller og mikrokontroller-/mikroprosessorsystemer som inkluderer GPU-er og NPU-er. Nedenfor er noen eksempler på SoC-er (System-on-Chips) i bilindustrien som bruker disse teknologiene.
| SoC-navn | Produsent |
| Kjør Orin og Xavier | NVIDIA |
| Snapdragon Ride | Qualacomm |
| FSD-brikke | Tesla |
| EyeQ-serien | mobileye |
Fremtidens grense: Ny energi og bærekraftige applikasjoner
I dag står jorden overfor utfordringer knyttet til global oppvarming og energimangel. Trenden nå er å endre hvordan vi bruker energi og bytte til nye, bærekraftige energikilder. Nedenfor er noen av disse nye teknologiene knyttet til bærekraftige energikilder.
Vindmøller/vindturbiner
Denne teknologien omdanner mekanisk energi til elektrisk energi, og fungerer i hovedsak som en generator. Hovedformelen for datakraft er vindhastighet.3Det finnes i hovedsak to typer vindturbiner:
- HAWT (horisontalakseturbiner) – konstruert parallelt med vindretningen.
- VAWT (vertikalaksede turbiner) – konstruert vinkelrett på vindretningen. Omnidireksjonell.
Vindenergiteknologi kan integreres i smarte nett for å rute strøm til områder som trenger den automatisk.
Solenergi/solcellepaneler, Sola Farms
Disse omdanner sollysenergi til elektrisitet ved hjelp av solceller. Vanligvis lagrer store solcellepaneler energien de høster i batterier (Li-ion-celler). En inverter omdanner likestrøm til vekselstrøm, noe som er nyttig for husholdningsbruk. Solenergi er mye brukt i smarte nett for å distribuere energi til bestemte områder effektivt.
Smart Homes
Smarthjem kobles til IoT-nettverk slik at teknikeren kan kontrollere husholdningsapparater som HVAC-systemer, smart-TV-er, kjøleskap og belysning. Denne prosessen frigjør brukeren fra energi- eller tidkrevende drift eller vedlikehold av diverse husholdningsutstyr. Smarthjem kobles til ulike IoT-protokoller, som Zigbee, Bluetooth og Wi-Fi.
| Eksempel på husholdningsapplikasjon | Smarthjem-applikasjon |
| Belysning | Automatisk stemningsbelysning, stemmestyrte lys. |
| HVAC | Automatisk temperatur- og fuktighetskontroll. |
| Hvitevarer | TV-er, kjøleskap og vaskemaskiner du kan styre med smarttelefonen din. |
| Energi | Bruk av solenergi for energisparing. Smarte plugger for å automatisere av- og påslåing av apparater. |
| Trygghet | Smarte låser og intelligente innbruddsdeteksjonssystemer |
Smart Grid
Smartnettet er i hovedsak et sammenkoblet nettverk av fornybare energikilder. Disse kildene kan komme fra forskjellige steder og kommunisere effektivt med hverandre gjennom IoT og skyen. De bruker kunstig intelligens for å gjøre prosessen mer effektiv, samtidig som de opprettholder en balansert energifordeling i hele systemet. Nedenfor er noen komponenter i smartnettet:
- Smart sensorer – Overvåker miljøet, inkludert spennings- og strømmåling. De kan sende data via IoT.
- Smarte målere – Mål energiforbruket og send det til både brukere og forsyningsselskaper.
- Datakonsentratorer – Porten til skysystemer. De henter data fra flere målere.
- Kontrollsentre – Bruker AI for å optimalisere energi basert på IoT-data.
- Energiledelsessystemer – Lastbalansering og optimalisering av energiproduksjon.
- Distribuert energiressurss – Kraftproduksjons-/lagringsenheter som sol-, vind- og batterilagringssystemer.
Hvordan velge en PCB-produsent for disse nye trendene
Å velge riktig PCB-produsent kan forhindre hodepine og problemer under produksjonen av kretskortene dine. Velg produsenter som har globale standarder og sertifiseringer.
For elbilapplikasjoner, sørg for at produsenten er i samsvar med og sertifisert i henhold til IATF 16949 (bilkvalitetssystem), ISO 26262 (funksjonell sikkerhet) og AEC-Q100/AEC-Q200 (komponentpålitelighet).
For ny energi, sørg for at produsenten har IEC-standarder (elektrisk sikkerhet og nettintegrasjon), som for eksempel IEC 62109 (sikkerhet for fotovoltaiske systemer), IEC 61730 (sikkerhet for solcellemoduler), IEC 61400 (sertifisering av vindturbiner) og IEC 61850 (protokoll for smartnettkommunikasjon), for å nevne noen.
Konklusjon
Det er viktig å fremtidssikre dine PCB-designferdigheter etter hvert som nye trender innen elbiler og nye energiapplikasjoner dukker opp. Kjenn til de nye teknologiene som er involvert i litiumionbatterier, høyspenning, kommunikasjon, autonom kjøring og andre trender innen elbilapplikasjoner. Forstå også de nyeste trendene innen IoT, smarte nett, sol- og vindenergiapplikasjoner. UET PCB er en sertifisert og erfaren partner som kan hjelpe deg med disse nye trenddesignene.