Elektrikli Araç (EV) PCB Gereksinimleri
Breadcrumb: Ana Sayfa > Blog > EV PCB Rehberi
Elektrikli araç (EV) endüstrisi, 2024'te 50 milyar dolarlık küresel PCB pazarının en hızlı büyüyen segmenti oldu. 2029'a kadar sadece BMS (Batarya Yönetim Sistemi) pazarının 50 milyar dolara ulaşması bekleniyor.
Bu rehberde, WellPCB otomotiv mühendislik ekibinin deneyimiyle, EV PCB tasarımının kritik gereksinimlerini kapsamlı şekilde ele alıyoruz.
EV'de Kullanılan Ana PCB Sistemleri
| Sistem | İşlev | Kritik Gereksinim |
|---|---|---|
| BMS (Battery Management System) | Batarya izleme ve dengeleme | Yüksek akım, termal yönetim |
| Motor Sürücü (Inverter) | AC/DC dönüşüm | Yüksek gerilim izolasyonu |
| OBC (On-Board Charger) | AC şarj dönüşümü | PFC, yüksek verimlilik |
| DC-DC Dönüştürücü | Gerilim dönüşümü | Geniş giriş aralığı |
| ADAS/Otonom Sürüş | Sensör işleme | Yüksek hız, EMC |
| VCU (Vehicle Control Unit) | Ana kontrol ünitesi | Gerçek zamanlı işlem |
BMS PCB Tasarım Gereksinimleri
BMS Fonksiyonları
STMicroelectronics'in tanımına göre BMS şu kritik fonksiyonları yerine getirir:
BMS PCB Malzeme Gereksinimleri
| Parametre | Minimum | Önerilen | Notlar |
|---|---|---|---|
| Çalışma sıcaklığı | -40°C ~ +85°C | -40°C ~ +125°C | AEC-Q200 |
| Tg (Glass Transition) | 150°C | 170°C+ | Yüksek Tg FR-4 |
| CTI değeri | 175V | 400V+ | Yüksek gerilim izolasyonu |
| Bakır kalınlığı | 2oz | 4-20oz | Yüksek akım taşıma |
| Yangın sınıfı | UL 94V-0 | UL 94V-0 | Zorunlu |
Ağır Bakır Tasarımı
PCB Online'ın belirttiğine göre, modern BMS kartları 20oz'a kadar bakır kalınlığı kullanır:
```
Akım Taşıma Kapasitesi (yaklaşık):
1oz bakır, 10mil genişlik: ~1A
2oz bakır, 10mil genişlik: ~2A
4oz bakır, 10mil genişlik: ~4A
10oz bakır, 20mil genişlik: ~20A
```
> Hommer Zhao, WellPCB Baş Mühendisi: "EV BMS tasarımında en kritik faktör termal yönetimdir. 400V veya 800V batarya sistemlerinde tek bir sıcak nokta, tüm paketi tehlikeye atabilir. Bu nedenle ağır bakır katmanları ve termal via dizileri şarttır."
Yüksek Gerilim Tasarım Kuralları
800V Mimari Gereksinimleri
Yeni nesil EV'ler 400V'tan 800V mimariye geçiş yapıyor. Bu, PCB tasarımını köklü şekilde etkiler:
| Parametre | 400V Sistem | 800V Sistem |
|---|---|---|
| Minimum creepage | 6.4mm | 12.8mm |
| Minimum clearance | 5.5mm | 11mm |
| İzolasyon sınıfı | Reinforced | Reinforced |
| CTI gereksinimi | >400V | >600V |
IPC-2221 Mesafe Kuralları
IPC-2221 standardına göre yüksek gerilim mesafe gereksinimleri:
| Çalışma Gerilimi | İç Katman | Dış Katman (Kaplamalı) |
|---|---|---|
| 100V | 0.1mm | 0.5mm |
| 300V | 0.25mm | 1.0mm |
| 500V | 0.4mm | 2.5mm |
| 800V | 0.6mm | 4.0mm+ |
Ark Koruması
800V sistemlerde ark oluşumu riski kritik seviyededir:
Termal Yönetim Stratejileri
Isı Dağıtım Teknikleri
| Yöntem | Etkinlik | Maliyet | Uygulama |
|---|---|---|---|
| Ağır bakır | Yüksek | Orta | Güç katmanları |
| Termal via | Orta-Yüksek | Düşük | IC altları |
| Metal çekirdek (MCPCB) | Çok yüksek | Yüksek | LED, IGBT |
| Embedded copper | Çok yüksek | Çok yüksek | Premium tasarım |
| Isı emici entegrasyonu | Çok yüksek | Yüksek | Güç modülleri |
Termal Via Tasarımı
Wonderful PCB'nin önerilerine göre:
| Parametre | Değer |
|---|---|
| Via çapı | 0.3-0.5mm |
| Via aralığı | 1.0-1.5mm (grid) |
| Doldurma | Bakır veya epoksi |
| Kaplama | 25μm+ bakır |
IGBT/MOSFET Soğutma
Güç elektroniklerinde kritik bileşenler için:
EMC ve Sinyal Bütünlüğü
EV Ortamında EMC Zorlukları
Elektrikli araçlarda güçlü EMI kaynakları:
| Kaynak | Frekans | Etki |
|---|---|---|
| Motor inverter | 10kHz - 1MHz | Yüksek |
| DC-DC converter | 100kHz - 10MHz | Orta-Yüksek |
| BMS switching | 100kHz - 1MHz | Orta |
| Şarj ünitesi | 50Hz + harmonikler | Orta |
EMC Tasarım Kuralları
CISPR 25 Uyumu
Otomotiv EMC standardı CISPR 25 gereksinimleri:
Güvenlik Standartları ve Sertifikasyonlar
ISO 26262 Fonksiyonel Güvenlik
Texas Instruments'ın belirttiğine göre, BMS tasarımları ISO 26262'ye uygun olmalı:
| ASIL Seviyesi | Arıza Hedefi | Uygulama |
|---|---|---|
| ASIL A | <1000 FIT | Bilgi sistemleri |
| ASIL B | <100 FIT | Klima kontrolü |
| ASIL C | <100 FIT | Fren destek |
| ASIL D | <10 FIT | Direksiyon, BMS |
Gerekli Dokümantasyon
Diğer Zorunlu Standartlar
| Standart | Kapsam |
|---|---|
| **IATF 16949** | Otomotiv kalite yönetimi |
| AEC-Q100/101/200 | Bileşen kalifikasyonu |
| IEC 61508 | Fonksiyonel güvenlik |
| UN ECE R100 | Elektrikli araç güvenliği |
İzlenebilirlik Gereksinimleri
15 Yıllık Veri Saklama
PCB Power'ın belirttiğine göre, otomotiv PCBA izlenebilirliği en az 15 yıl sürmeli:
| Veri Türü | Saklama Süresi |
|---|---|
| Bileşen lot numaraları | 15 yıl |
| Üretim tarihi/saati | 15 yıl |
| Test sonuçları | 15 yıl |
| Operatör bilgileri | 15 yıl |
| Ekipman kalibrasyonu | 15 yıl |
Traceability Sistemi Bileşenleri
Kablosuz BMS Teknolojisi
Geleneksel vs Kablosuz BMS
| Özellik | Kablolu BMS | Kablosuz BMS |
|---|---|---|
| Kablo demeti | Karmaşık | Yok |
| Ağırlık | Yüksek | Düşük |
| Montaj süresi | Uzun | Kısa |
| Güvenilirlik | Konnektör riski | RF güvenilirliği |
| Maliyet | Orta | Başlangıçta yüksek |
Kablosuz BMS Avantajları
Cavli Wireless'in belirttiğine göre:
Motor Sürücü (Inverter) PCB
SiC/GaN Geçişi
Yeni nesil güç elektroniği:
| Teknoloji | Switching Frekansı | Verimlilik | Sıcaklık |
|---|---|---|---|
| Si IGBT | 10-20 kHz | ~95% | <150°C |
| SiC MOSFET | 50-100 kHz | ~98% | <200°C |
| GaN HEMT | 100-500 kHz | ~99% | <150°C |
Inverter PCB Gereksinimleri
ADAS ve Otonom Sürüş PCB
Sensör Füzyon Gereksinimleri
| Sensör | Data Rate | PCB Gereksinimi |
|---|---|---|
| Camera | 2-8 Gbps | Yüksek hız, düşük latency |
| LiDAR | 100+ Mbps | EMI immunity |
| Radar | 77 GHz RF | Rogers malzeme |
| Ultrasonic | Düşük | Genel FR-4 |
Yüksek Hızlı Tasarım Kuralları
WellPCB EV PCB Kapasitesi
WellPCB olarak EV PCB üretiminde kapsamlı deneyime sahibiz:
Teknik Kapasite
| Parametre | Değer |
|---|---|
| Katman sayısı | 2-32 katman |
| Bakır kalınlığı | 1-20oz |
| Minimum trace/space | 2.5/2.5mil |
| **IATF 16949** | Sertifikalı |
| **IPC Class 3** | Sertifikalı |
Malzeme Seçenekleri
**EV projeleriniz için ücretsiz teklif alın →**
Sonuç
Elektrikli araç PCB tasarımı, geleneksel otomotiv elektroniğinden çok daha zorlu gereksinimlere sahiptir:
WellPCB, Türkiye pazarında EV PCB üretimi için güvenilir ortağınızdır.