ארכיטקטורת הרכב נמצאת כיום בתקופה קריטית של טרנספורמציה. עם עליית הרכבים החשמליים, קיימת פריצת דרך משמעותית בעיצוב האדריכלות, המייצגת הזדמנות מצוינת לחשוב מחדש על עיצוב ארכיטקטורה חשמלית ואלקטרונית. בינתיים, בשל הכמות הגדולה של התוכן הקיים שנמצא עדיין ברכבי מנוע היברידיים ופנימיים, אימוץ שיטות חדשניות הפך חשוב לא פחות. מגמת המעבר בין 12 וולט ל 48 וולט טווחים בכל דגמי הרכב, ומספקת הזדמנות לבחון מחדש את החוטים והמחברים המשמשים לאורך כל התהליך.
בהקשר זה, כבלים שטוחים הפכו לבחירה מרכזית עבור חיבורי כוח ואות במצבים ספציפיים. כבלים שטוחים גמישים ומעגלים מודפסים גמישים הם שני הסוגים העיקריים, המציגים יתרונות ייחודיים בגודל, משקל, פיזור חום ואוטומציה. כדי להשתמש במלואם יתרונות אלה, יש צורך בטכנולוגיות ייצור חדשות, רכיבים ומערכות חיבור, ופיתוחם יפתח אופקים חדשים של גמישות עיצובית.
כאשר בוחנים את המבנה הפנימי של רכבי החשמל של סוללה של ימינו, ניתן לראות בבירור את המאפיין השטוח של בנייתם, בעיקר בגלל מודולי חבילת הסוללה המסודרים היטב מתחת לרצפת תא הטייס באריח כמו. במקביל, חיבור בין רכיבים שונים דרך מספר גדול של קווי חשמל, קווי איתות וקווי נתונים בולט במיוחד.
בשילוב של שני הגורמים לעיל, לא קשה להבין מדוע יצרני הרכב מתמקדים יותר ויותר באסטרטגיה של שימוש בכבלים שטוחים בתכנון אדריכלות חשמלית/אלקטרונית.
היישום של טכנולוגיית כבלים שטוחה בענף הרכב אינו תופעה חדשה. מאז שנות השישים משמשת טכנולוגיה זו בקישוריות לרכב, במטרה להפחית את עיסוק החלל. עם זאת, עם הפופולריות של חוטי מד עדינים ומסופים, יצרני ציוד מקורי (יצרני ציוד מקורי) נוטים להשתמש בחוטים מעגליים כדי לענות על מרבית צרכיהם.
נכון לעכשיו, על מנת לתמוך ברכבים עם פונקציות עשירות וחשמל, דרישות הצפיפות לחיווט וחיבורים בענף הגיעו לגבהים חסרי תקדים. בהקשר זה, כבלים שטוחים מדגימים את היתרונות הייחודיים שלהם, כולל הפחתת משקל, התכווצות נפח, שיפור יעילות פיזור החום ותמיכה ברמות אוטומציה גבוהות יותר.
סיווג ומאפיינים של כבלים שטוחים
כבלים שטוחים מחולקים בעיקר לשתי קטגוריות: כבלים שטוחים גמישים (FFCs) ולוחות מעגלים מודפסים גמישים (FPCs), שלכל אחד מהם יתרונות ומגבלות שונות.
כבל שטוח גמיש
כבלים שטוחים גמישים (FFCs) מורכבים מכמה מוליכי נחושת או אלומיניום ישרים מסודרים מקבילים, אשר מבודדים על ידי החזרת חומרי בידוד תרמופלסטיים כמו פוליאוריטן או למינציה עם חומרי כיסוי כמו פוליאתילן טרפטלט. בהמשך, טכנולוגיית לייזר משמשת לחתוך את החומר למינציה כדי לחשוף את נקודות המגע במוליך. בהתחשב באופי הליניארי של FFCs, הם מקופלים לעתים קרובות ליצירת הצורה הרצויה.
תהליך הייצור הרציף של FFCs מאפשר התאמה אישית שרירותית של אורכו. עובי המוליך יכול להגיע מעל 1 מ"מ, אך מוליכים עבים יותר יהפכו את ה- FFCs לקשיחים יותר. הרוחב של מוליך יחיד בדרך כלל אינו עולה על 16 מ"מ, ואילו הרוחב המרבי של FFCs תלוי בתהליך הייצור. ייצור FFCs הוא השיטה המהירה והחסכונית ביותר לייצור כבלים שטוחים.
לוח מעגלים מודפס גמיש
FPCs עשויים למינציה גמישה לבושה נחושת. על פי התבנית הרצויה, נחושת מוסרת באמצעות מיסוך ותחריט כימי, ואחריה החלת חומר כיסוי עם חתך לחשיפת אזור מגע המוליך.
FPCs יכולים לא רק להחליף חוטים מסורתיים, אלא גם להחליף לוחות מעגלים מודפסים קשיחים מסורתיים. הם תומכים במוליכים רב שכבתיים ויכולים לשלב רכיבים אלקטרוניים עם מכשירי הרכבה על פני השטח, נתיכים וצמתים. בהשוואה ל- FFCs, FPCs עמידים יותר ותומכים ברוחב מרבי של 600 מ"מ.
FPCs בדרך כלל מוגבלים לעובי של 2 גרם נחושת ואורך של 1.2 מטר, ותהליך התחריט הכימי מייצר פסולת משמעותית של חומרים. בנוסף ל- FFCs ו- FPCs, מפותחים טכנולוגיות כבלים שטוחות אחרות ליישומי רכב פוטנציאליים, וחדשנות בתחום זה צפויה להאיץ.
בהשוואה לרתמות חיווט מסורתיות, באמצעות כבלים שטוחים יש מספר יתרונות משמעותיים.
גודל ומשקל: טכנולוגיית כבלים שטוחה מאפשרת שימוש במוליכים דקים יותר תוך שמירה על חוזק ועמידות מכנית, בדרך כלל גורמת להפחתה במשקל של עד 40% והפחתת נפח של עד 35% עבור מערכת רתמת החיווט הכוללת. זה כולל שיקול מקיף של כל הרכיבים הקשורים כמו מחברים, אביזרים ורצועות.
העיצוב המבני הייחודי של כבלים שטוחים הוא המפתח להשגת הפחתה משמעותית אלה. עבור חוטים מעגליים מסורתיים, כל הפחתה בגודל מוגבלת על ידי העובדה שכבל יחיד ומסופיו חייבים להיות מסוגלים לעמוד בכל לחץ או עיוות שחוו נקודות החיבור ורתמות החיווט. לעומת זאת, כבלים שטוחים מורכבים משכבות מרובות, אשר לא רק מספקות הקלה במתח, אלא גם מבטיחות את יציבותם של חיבורי סופניים - מה שמאפשר שימוש במוליכים עדינים יותר בתרחישים רבים של יישומים.
ביצועי פיזור חום: בהשוואה לחוטים מעגליים, כבלים שטוחים מציגים ביצועים תרמיים מעולים. באופן ספציפי, לכבלים שטוחים יש שטח פנים גדול יותר בתנאי נפח שווים, מקדמים למעשה את פיזור החום ומאפשרים למוליכים מאותו נפח לשאת זרמים גבוהים יותר.
גמישות בעיצוב: לכבלים שטוחים יש יתרונות משמעותיים מרובים. הם מתאימים במיוחד ליישומים עם מבנים מישוריים, כגון להיות מובנים במודולי סוללה. הגמישות הגבוהה שלו הופכת אותו לבחירה אידיאלית להתאמה לספורט או לסביבות רדיוס כיפוף קטנות, כמו למשל בכריות אוויר בהגה. ניתן לתקן כבלים שטוחים באמצעות דבקים ללא צורך בגופי מכניים וללא צורך ברצועות נוספות או בשכבות מגן, אשר בדרך כלל נחוצות כדי להגן על רתמות החיווט המסורתיות.
