Technologia nieustannie się rozwija. Pod koniec XX wieku byliśmy świadkami rozkwitu komputerów osobistych, internetu i telefonów komórkowych. Kolejna era technologiczna rozpoczęła się w kolejnym stuleciu (XXI). Rozwijały się smartfony (iPhone), chmura obliczeniowa (Google, Microsoft) i media społecznościowe (Facebook, Instagram itp.). W tym okresie, dzięki przyspieszonym obliczeniom obliczeniowym, narodziły się również technologie sprzed ery sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego.
Pod koniec lat dwudziestych XXI wieku nadal będziemy obserwować najnowsze trendy technologiczne: pojazdy elektryczne (EV) i nowe (zrównoważone) zastosowania energetyczne. Wraz z nowymi technologiami pojawiają się nowe standardy i projekty. Mając to na uwadze, będziesz musiał zadbać o przyszłościowe umiejętności w zakresie produkcji i projektowania płytek PCB. UET PCB to doświadczony producent, który pomoże Ci sprostać wyzwaniom związanym z wdrażaniem tych nowych technologii.
Nowa, ekscytująca dziedzina: pojazdy elektryczne
Obecnie plany rozwoju motoryzacji wskazują na przyszłość opartą na pojazdach elektrycznych, za którą stoją takie duże firmy jak BYD, Ford, Toyota i Tesla, żeby wymienić tylko kilka.
Jakie nowe technologie są stosowane w pojazdach elektrycznych?
Baterie litowo-jonowe/półprzewodnikowe
Akumulatory litowo-jonowe stanowią obecnie źródło zasilania większości pojazdów elektrycznych. Charakteryzują się wysoką gęstością energii i są bardzo wydajne. Dodatkowo, ich cykl ładowania i rozładowania jest idealny dla samochodów. Zazwyczaj akumulatory litowo-jonowe charakteryzują się żywotnością rzędu 1000–3000 cykli ładowania i rozładowania.
Jednak baterie litowo-jonowe są dość wrażliwe, dlatego wymagają systemu BMS (Battery Management System) z następujących powodów:
- Wymagają one zabezpieczenia przeciwprzepięciowego (zwykle do 4.2 V). Niezastosowanie się do tego zalecenia może spowodować ich wybuch lub pożar.
- Wymagają one również zabezpieczenia przed zbyt niskim napięciem (zwykle 2.5 V min.). Wielokrotne nadmierne rozładowywanie akumulatora litowo-jonowego może spowodować jego trwałe uszkodzenie.
- Aby mieć pewność, że pozostają one w strefie bezpieczeństwa, konieczne jest stałe monitorowanie temperatury.
- Aby zapobiec przegrzaniu, konieczne jest bieżące monitorowanie (w tym zabezpieczenie przed zwarciem).
Obwody wysokiego napięcia
Kolejną nową technologią stosowaną w pojazdach elektrycznych są obwody o wyższym napięciu. Wcześniej samochody osobowe i ciężarowe były zasilane akumulatorami kwasowo-ołowiowymi o napięciu 12 V/24 V. Obecnie pojazdy elektryczne potrzebują wyższych napięć (400 V – 800 V) oraz najnowszej technologii inwerterów, aby zmaksymalizować wydajność i moc dostarczaną do silników elektrycznych i obwodów ładowania. Silniki elektryczne są bardziej wydajne przy tych napięciach znamionowych, zapewniając wyższy moment obrotowy. Nowsze sterowniki tranzystorowe, takie jak SiC (węglik krzemu) i GaN (azotek galu), są stosowane ze względu na ich doskonałe możliwości w zakresie regulacji napięcia i wydajności termicznej. Poniżej znajduje się prosta tabela ze szczegółowym zestawieniem napięć popularnych pojazdów elektrycznych.
| Typ pojazdu elektrycznego | Napięcie pojazdu elektrycznego | Przykładowe pojazdy |
| Hybrydowy | 48V | Toyota Prius |
| Standardowy pojazd elektryczny | 400V | Model Tesla 3 |
| Nowsze pojazdy elektryczne (wysoka wydajność) | 800V | Hyundai IONIQ 5 |
| Ciężarówki elektryczne | 1000V | BYD Commercial, ciężarówki Volvo |
Łączność i IoT
Pojazdy stają się coraz bardziej połączone. Firmy oferujące autonomiczne systemy napędowe stale gromadzą dane, aby śledzić zmiany w umiejętnościach kierowcy. Dane te są stale przesyłane na serwery. Pojazdy muszą łączyć się z usługami w chmurze i/lub smartfonami, aby móc korzystać z nawigacji lub systemów informacyjno-rozrywkowych.
Autonomiczna jazda
Autonomiczna jazda może być osiągnięta dzięki wykorzystaniu kilku kamer i czujników LiDAR. Dodatkowo, w tych systemach działają modele sztucznej inteligencji (AI), które przewidują ruchy pojazdów. Proces ten wymaga starannego zaprojektowania i rozmieszczenia szybkich protokołów szeregowych oraz systemów mikrokontrolerów/mikroprocesorów, w tym procesorów graficznych (GPU) i układów NPU. Poniżej przedstawiono kilka przykładów układów SoC (System-on-Chip) klasy motoryzacyjnej, które wykorzystują te technologie.
| Nazwa SoC | Producent |
| Jedź Orinem i Xavierem | NVIDIA |
| Snapdragon Ride | Qualacomm |
| Układ FSD | Tesla |
| Seria EyeQ | Meble |
Granica przyszłości: Nowa energia i zrównoważone zastosowania
Obecnie Ziemia stoi w obliczu wyzwań związanych z globalnym ociepleniem i niedoborami energii. Obecnie panuje trend zmiany sposobu użytkowania energii i przejścia na nowe, zrównoważone źródła energii. Poniżej przedstawiamy niektóre z tych nowych technologii związanych ze zrównoważonymi źródłami energii.
Wiatraki/Turbiny wiatrowe
Technologia ta przekształca energię mechaniczną w energię elektryczną, działając zasadniczo jak generator. Głównym wzorem na moc obliczeniową jest prędkość wiatru.3Istnieją zasadniczo dwa rodzaje turbin wiatrowych:
- HAWT (turbiny o poziomej osi obrotu) – budowane równolegle do kierunku wiatru.
- VAWT (turbiny o pionowej osi obrotu) – zbudowane prostopadle do kierunku wiatru. Wielokierunkowe.
Technologię energii wiatrowej można zintegrować z inteligentnymi sieciami, aby automatycznie przesyłać energię elektryczną do obszarów, które jej potrzebują.
Energia słoneczna/Panele słoneczne, Sola Farms
Zamieniają one energię słoneczną na energię elektryczną za pomocą ogniw fotowoltaicznych. Zazwyczaj duże panele słoneczne przechowują pozyskaną energię w akumulatorach (ogniwach litowo-jonowych). Falownik przetwarza prąd stały na prąd przemienny, co jest przydatne w gospodarstwach domowych. Energia słoneczna jest szeroko wykorzystywana w inteligentnych sieciach energetycznych do efektywnej dystrybucji energii do określonych obszarów.
Inteligentne domy
Inteligentne domy łączą się z sieciami IoT, dzięki czemu technologia może sterować urządzeniami gospodarstwa domowego, takimi jak systemy HVAC, inteligentne telewizory, lodówki i oświetlenie. Dzięki temu użytkownik nie musi poświęcać energii ani czasu na czynności związane z konserwacją i obsługą różnych urządzeń gospodarstwa domowego. Inteligentne domy łączą się z różnymi protokołami IoT, takimi jak Zigbee, Bluetooth i Wi-Fi.
| Przykładowe zastosowanie w gospodarstwie domowym | Aplikacja inteligentnego domu |
| Oświetlenie | Automatyczne oświetlenie nastrojowe, światła sterowane głosem. |
| HVAC | Automatyczna kontrola temperatury i wilgotności. |
| AGD | Telewizory, lodówki i pralki, którymi możesz sterować za pomocą smartfona. |
| Wartość energetyczna | Wykorzystanie energii słonecznej do oszczędzania energii. Inteligentne wtyczki do automatycznego włączania i wyłączania urządzeń. |
| Ochrona | Inteligentne zamki i inteligentne systemy wykrywania włamań |
Smart Grid
Inteligentna sieć energetyczna to w istocie połączona sieć odnawialnych źródeł energii. Źródła te mogą pochodzić z różnych źródeł, które skutecznie komunikują się ze sobą za pośrednictwem Internetu Rzeczy (IoT) i chmury. Wykorzystują one sztuczną inteligencję (AI), aby usprawnić proces, jednocześnie utrzymując zrównoważoną dystrybucję energii w całym systemie. Poniżej przedstawiono niektóre komponenty inteligentnej sieci energetycznej:
- Inteligentne czujniki – Monitoruje otoczenie, w tym mierzy napięcie i prąd. Może przesyłać dane za pośrednictwem Internetu Rzeczy (IoT).
- Inteligentne liczniki – Pomiar zużycia energii i przesyłanie danych do użytkowników i dostawców energii.
- Koncentratory danych – Brama do systemów chmurowych. Pobierają dane z wielu liczników.
- Centra kontroli – Wykorzystuje sztuczną inteligencję do optymalizacji zużycia energii w oparciu o dane IoT.
- Systemy zarządzania energią – Równoważenie obciążeń i optymalizacja wytwarzania energii.
- Rozproszone zasoby energiis – Jednostki wytwarzania/magazynowania energii, takie jak systemy magazynowania energii słonecznej, wiatrowej i akumulatorowej.
Jak wybrać producenta PCB, aby sprostać nowym trendom
Wybór odpowiedniego producenta PCB może zapobiec problemom i uciążliwościom podczas produkcji płytek drukowanych. Wybieraj producentów posiadających globalne standardy i certyfikaty.
W przypadku zastosowań w pojazdach elektrycznych należy upewnić się, że producent spełnia wymagania norm IATF 16949 (system zarządzania jakością w motoryzacji), ISO 26262 (bezpieczeństwo funkcjonalne) i AEC-Q100/AEC-Q200 (niezawodność podzespołów) oraz posiada certyfikaty potwierdzające ich zgodność.
W przypadku nowej energii należy upewnić się, że producent stosuje normy IEC (bezpieczeństwo elektryczne i integracja sieci), takie jak IEC 62109 (bezpieczeństwo systemów fotowoltaicznych), IEC 61730 (bezpieczeństwo modułów słonecznych), IEC 61400 (certyfikacja turbin wiatrowych) i IEC 61850 (protokół komunikacji inteligentnej sieci), aby wymienić tylko kilka.
Wniosek
Ważne jest, aby rozwijać swoje umiejętności projektowania PCB w przyszłości, w obliczu pojawiających się nowych trendów w pojazdach elektrycznych i nowych zastosowaniach energetycznych. Poznaj nowe technologie związane z akumulatorami litowo-jonowymi, wysokim napięciem, komunikacją, autonomiczną jazdą i innymi trendami w zastosowaniach pojazdów elektrycznych. Podobnie, poznaj najnowsze trendy w zakresie Internetu Rzeczy (IoT), inteligentnych sieci energetycznych, energii słonecznej i wiatrowej. UET PCB to certyfikowany i doświadczony partner, który może pomóc Ci w projektowaniu tych nowych trendów.