Citazione
Indice dei contenuti
Indice dei contenuti

Come funzionano le auto a guida autonoma: Il ruolo della tecnologia PCB

PCB AVs

Introduzione

Secondo un rapporto, Tesla sta sviluppando auto a guida autonoma. Il suo Robotaxi dovrebbe essere in produzione nel 2026 e prodotto in serie nel 2027. Se l'FSD per il Modello 3/Y sarà approvato in Cina e in Europa nel primo trimestre del 2025, sarà il primo a sperimentare la guida senza pilota e a diventare un taxi. Altri produttori di veicoli a nuova energia hanno avviato programmi simili, tra cui Huawei ADS 4.0 e Xiaopeng.
Inoltre, a causa dell'approfondimento dell'elettrificazione dell'automobile, anche la quantità di PCB è in aumento, HDI, pannelli flessibili, schede multistrato e altri segmenti hanno i propri scenari applicativi e le proprie caratteristiche di sviluppo nel campo dell'elettronica automobilistica.
FS TechI progressi della tecnologia PCB stanno cambiando anche il modo in cui le case automobilistiche progettano i veicoli a guida autonoma, dalla costruzione dei veicoli di prova alla prototipazione.

Per favore contattateci il più presto possibile se avete richieste di informazioni relative a Produzione di PCB e servizi relativi alle PCBA per l'industria automobilistica. Attribuiamo sempre un valore elevato agli STANDARD di PCB AUTOMOTIVE. Siamo inoltre conformi a tutti i seguenti standard per i circuiti stampati del settore automobilistico:

Produzione e assemblaggio di PCB per il settore automobilistico

Clicca qui
  • IPC-6012DA
  • AEC-Q100/AEC-Q200
  • ISO 26262
  • JESD22-A100
  • IEC 61508
  • UL 94
  • RoHS
  • IPC-A-600G
  • IPC/JEDEC J-STD-020
  • IPC-A-610

Capire le auto a guida autonoma

Le auto a guida autonoma, comunemente note come veicoli autonomi (AV) o automobili senza conducente, stanno gradualmente cambiando il nostro modo di viaggiare. Sono in grado di svolgere le attività di guida dall'inizio alla fine senza la necessità di un'interazione umana. 

I veicoli a guida autonoma funzionano ottenendo dati dall'ambiente circostante, relativi ai sistemi di bordo dei motori che controllano il movimento, e decidendo in tempo reale quale azione eseguire.

La Society of Automotive Engineers ha classificato l'autonomia dei veicoli in 6 livelli che vanno dal livello 0, che significa nessuna autonomia, al livello 5, che significa automazione completa. Questa classificazione aiuta a delineare le tappe tecnologiche dello sviluppo della guida autonoma.

Livelli di autonomia del veicolo
Livelli di autonomia del veicolo

Componenti delle auto a guida autonoma

La fornitura dei necessari collegamenti elettrici e del supporto per un'ampia gamma di componenti, come sensori, processori, moduli di comunicazione e sistemi di gestione dell'alimentazione, è resa possibile dai circuiti stampati, che sono un componente essenziale per il funzionamento dei veicoli a guida autonoma. I seguenti sono considerati i componenti principali di questa tecnologia:

Sensori e telecamere

Per osservare l'ambiente circostante nei veicoli a guida autonoma è necessaria una serie di sensori e telecamere. Questi dispositivi possono acquisire dati sull'ambiente in termini di posizione di altre auto, presenza di persone, semafori e strade.

veicolo autonomo

Questi dispositivi raccolgono dati relativi all'ambiente sotto forma di posizione di altre auto e numero di persone, presenza di semafori e semplicemente contesto stradale. I principali tipi di sensori includono:

  • Telecamere: Le telecamere ad alta risoluzione sono utilizzate in diverse angolazioni per garantire la visibilità degli ostacoli, la lettura dei segnali stradali e il riconoscimento delle corsie.
  • Sensori a ultrasuoni: Si tratta di sensori a corto raggio che vengono utilizzati per il parcheggio e per riconoscere altri oggetti vicini.
  • Radar e LIDAR(nei veicoli non Tesla): Il radar è in grado di misurare la distanza e stimare la velocità emettendo onde radio, mentre il LIDAR utilizza radiazioni laser per creare una mappa del terreno. D'altra parte, Tesla ha sviluppato metodi più avanzati che non utilizzano nessuna delle due tecnologie e i loro sistemi si basano esclusivamente sulla visione.

Intelligenza artificiale e apprendimento automatico

L'intelligenza artificiale è la spina dorsale di tutte le tecnologie dei veicoli automatizzati in movimento. Le automobili a guida autonoma sono dotate di sistemi di intelligenza artificiale incorporati che elaborano i dati provenienti dai sensori e dalle telecamere per vedere il "mondo" che le circonda. Il sistema di intelligenza artificiale deve:

  • Rilevare e monitorare gli oggetti nelle vicinanze, in particolare i clienti motorizzati e i pedoni.
  • Anticipare il comportamento dei conducenti e dei pedoni che si trovano nella stessa area per non essere ostacolati.
  • Scenari che richiedono memoria muscolare e reazioni rapide, come premere il pedale del gas o del freno.

Unità di controllo centrale

Nelle auto a guida autonoma di oggi, il componente più importante è l'unità di controllo centrale, che coordina gli spostamenti, le accelerazioni e le frenate dopo aver combinato le informazioni provenienti da diversi sensori e AI sistemi. 

Unità di controllo centrale

Questa unità collega e integra tutto grazie ai circuiti stampati, che consentono il trasferimento ad alta velocità dei dati tra i sistemi.

L'unità di controllo centrale deve essere responsabile dei sistemi critici per la sicurezza, dove deve essere ancora possibile controllare il veicolo in modo sicuro in caso di guasto dell'intelligenza artificiale. Questi tipi di sistemi dipendono in larga misura dal tempo, da cui la necessità di un hardware di calcolo avanzato e di PCB incredibilmente affidabili nei veicoli autonomi.

Capire le auto a guida autonoma PCB

Sappiamo già cosa sono gli AV. Approfondiamo il tema dei PCB senza conducente.

I circuiti stampati delle auto a guida autonoma sono la spina dorsale di queste vetture, che collegano e integrano sensori, telecamere, radar, unità di controllo, ecc. per elaborare i dati, prendere decisioni e controllare il veicolo per eseguire varie funzioni e garantire la sicurezza del veicolo. 
PCB AVs

Dopo aver compreso il concetto di PCB per auto a guida autonoma, di seguito viene fornito uno sguardo approfondito ai componenti fondamentali che FS Tech possono fornire alle auto a guida autonoma nella produzione di PCB e di assemblea.

Strategie per l'assemblaggio di PCB per auto a guida autonoma

Per l'assemblaggio di circuiti stampati per l'elettronica automobilistica, è necessario selezionare la giusta Materiale del PCB e una progettazione specifica per soddisfare i requisiti specificati negli standard di utilizzo, per garantire che non si verifichino problemi durante la produzione. Pertanto, è necessario seguire le seguenti strategie di base.

Posizionamento e orientamento dei componenti

Il posizionamento e l'orientamento dei componenti svolgono un ruolo importante per l'affidabilità della produzione dei circuiti stampati. Ad esempio, quando si utilizza la saldatura a onda, i componenti devono essere orientati parallelamente alla direzione dell'onda, per evitare saldature a ponte o circuiti aperti.

Gestione termica dell'alimentazione

Lo spessore dell'allineamento della scheda, il numero di strati, la continuità del percorso termico e la superficie della scheda sono tutti fattori che influenzano il clima dei componenti in funzione. Quando l'assorbimento supera i 10mW o la corrente supera i 10mA, i componenti devono essere adeguatamente gestiti termicamente e a livello di potenza.

Sequenza dei componenti

Posizionare prima i componenti più fini e poi quelli più piccoli. Inoltre, i componenti analogici o ibridi devono essere collocati in un'area specifica del PCB, separata dai loro componenti digitali.

Principio della RDC

Il principio DRC (Design Rule Check) per le PCBA per le auto a guida autonoma assicura che il progetto della PCB soddisfi le regole di produzione e gli standard di prestazione, verificando anche che la spaziatura degli elementi del circuito, le larghezze di allineamento, le dimensioni delle aperture e così via, rientrino nelle tolleranze di produzione. In questo modo si identificano tempestivamente i potenziali problemi di produzione, si riducono i costi e si migliora la qualità del prodotto.

Il ruolo dei PCB nei veicoli autonomi

I computer, la tecnologia di automazione e i veicoli autonomi utilizzano tutti un componente cruciale noto come circuito stampato. Servono a collegare diversi sistemi elettronici e a facilitare numerosi collegamenti di comunicazione. Il ruolo principale dei circuiti stampati nelle auto a guida autonoma è la gestione dei dati di diversi sensori e l'esecuzione di decisioni in pochi millisecondi per garantire sicurezza ed efficacia.

Ecco come i PCB alimentano i veicoli autonomi:

Affidabilità e durata

I dispositivi PCB per il settore automobilistico devono essere sufficientemente robusti da resistere ad ambienti più difficili rispetto ai PCB tipicamente utilizzati in altre applicazioni. In genere sono esposti a temperature elevate, polvere, umidità, urti accidentali (cadute) e sovraccarichi/sovratensioni. In fase di progettazione, è necessario assicurarsi che i materiali e gli involucri dei PCB siano in grado di superare l'affidabilità termica e i test a lungo termine tipici degli ambienti difficili.

Integrazione

Con la crescita del settore delle auto a guida autonoma, i sistemi precedentemente indipendenti e diversi stanno sperimentando una maggiore integrazione. È possibile ottenere una maggiore potenza di elaborazione nei veicoli dando priorità all'integrazione nella progettazione dei circuiti stampati, che coinvolge i sensori, le unità di controllo elettronico (ECU) e i vari sistemi elettromeccanici che controllano vari aspetti delle auto a guida autonoma.

Requisiti dell'interfaccia hardware

Le auto a guida autonoma dovrebbero avere capacità superiori a quelle dei conducenti umani. Ciò significa che è necessario considerare la necessità di interfacce hardware multiple per garantire che il sistema sia in grado di far assumere le sue funzioni a un'altra centralina in caso di guasto di una di esse, il che richiede l'uso di reti di bordo con topologie a maglia per fornire ridondanza.

Raffreddamento e gestione termica Lidar

I sistemi LIDAR o radar delle auto a guida autonoma richiedono PCB con caratteristiche di bassa perdita e alta frequenza. Inoltre, i progetti di interconnessione ad alta densità (HDI) stanno diventando sempre più importanti con l'aumento del numero di componenti e interconnessioni.

Architettura di controllo del veicolo

Le unità di controllo elettronico e i vari sistemi delle auto a guida autonoma richiedono un elevato grado di integrazione per consentire l'elaborazione dei dati e l'esecuzione di compiti in tempo reale, come il riconoscimento istantaneo degli oggetti, la comunicazione su reti auto-organizzate da veicolo a veicolo (VANET), ecc.

Trasmissione dati ad alta velocità

I circuiti stampati hanno anche la funzione di ricevere e inviare informazioni alle velocità richieste. I sensori consentono di raccogliere informazioni che vengono trasmesse alle varie parti del veicolo. In condizioni di forte pendenza e ristrettezza, il veicolo avrà bisogno di telecamere e unità di controllo che funzionino efficacemente per una risposta affidabile e sufficiente.

Differenze tra i PCB delle auto a guida autonoma e i PCB automobilistici

Con il progredire della tecnologia e l'aumento dei requisiti di sicurezza e affidabilità, la progettazione di PCB per le auto a guida autonoma è unica e complessa sotto molti aspetti.
Le principali differenze tra i PCB per le auto a guida autonoma e i PCB automobilistici in generale sono la maggiore complessità tecnica, l'integrazione, l'affidabilità e i requisiti di durata, nonché la maggiore richiesta di materiali ad alte prestazioni, EMC, schede multistrato e l'uso di HDI. Inoltre, i circuiti stampati delle auto a guida autonoma devono integrare un maggior numero di sensori e controllori e devono rispettare standard più elevati in materia di protezione ambientale ed efficienza energetica.

The table below shows the main differences:

CaratteristicaAutonomous Vehicle PCBConventional Vehicle PCB
ComplessitàHighly complex, integrates multiple sensors and actuators, supports advanced driver-assistance systems (ADAS)Relatively lower complexity, mainly supports basic electronic systems of the vehicle
Velocità di trasferimento datiRequires high-speed data transfer to handle large amounts of sensor dataLower requirements for data transfer speed
Layer Count and DensityMulti-layer boards, HDI boards, high-density wiringFewer layers, lower density
Materials and Environmental ResistanceMust withstand more extreme temperatures, humidity, vibration, and chemical corrosionLower requirements for environmental resistance
Affidabilità e durataHigher requirements, as autonomous driving functions are critical for safetyLower requirements for reliability and durability
Electromagnetic CompatibilityHigher requirements due to the increase in sensors and communication devicesLower requirements for electromagnetic compatibility
Sensor IntegrationIntegrates a greater variety and number of sensors, such as cameras, radar, LiDARFewer sensor integrations
Smart Cockpit FeaturesSupports more complex smart cockpit features, such as multimedia, internet connectivityFewer or no smart cockpit features
Connected Vehicle ModulesRequires support for connected vehicle modules for high-speed communication and data transferMay not support or have basic connected vehicle functions
ValoreHigher value, especially for domain controller PCBsLower value
Growth PotentialStrong growth potential for HDI boards, with a CAGR of 16.5% expectedLower growth potential
 

The Future of Self-Driving Vehicles

It is estimated that by 2030, one out of every 10 cars in the world will be self-driving. This growth is driving not only the growth of multilayer PCBS, but also the increase in electronic content in vehicles, especially in electric vehicles (EVs) and advanced driver assistance systems (ADAS). As autonomous driving technology advances and investments increase, the demand for high-performance and reliable PCBS in the autonomous vehicle sector continues to grow.
auto a guida autonoma

Applicazioni commerciali

Il settore del ride-hailing è destinato a cambiare con l'introduzione del Robotaxi di Tesla, che integra numerosi progressi nella mobilità, rendendolo praticamente privo di conducente. Con un prezzo stimato di circa $0,20 per miglio, il sistema di taxi avanzato di Tesla è destinato a cambiare in meglio il trasporto urbano, rendendolo più facile e di alta qualità.

Sfide tecnologiche

Nonostante i progressi compiuti, la piena autonomia è ancora lontana. Nonostante i continui miglioramenti, il sistema di guida autonoma di Tesla non ha ancora raggiunto la guida autonoma. Rivali come Waymo e Cruise sono attualmente molto avanti nella diffusione di veicoli autonomi controllati a distanza tramite la tecnologia geo-fencing.

L'enfasi sullo sviluppo dell'intelligenza artificiale, dei sensori e dell'hardware è rilevante per l'obiettivo di Tesla di una sicurezza totale e completamente autonoma. A questo proposito, PCB L'industria manifatturiera sarà fondamentale per supportare questi progressi generali, grazie a un'elaborazione dei dati più rapida e a comunicazioni più sicure tra i sistemi dei veicoli.

Conclusione

PCB technology innovation and integration are essential to the development of self-driving automobiles. PCB makers play an essential role in the automobile industry as self-driving cars becoming smarter and more ecologically friendly. PCBs are being utilized more and more in modern cars for everything from entertainment systems to safety systems. In addition to providing electrical connections and mechanical support, they also meet our expectations for comfort, safety, and communication. We anticipate that self-driving cars will transform how we travel in the future as technology develops.

For automotive PCB assembly, you can select FS Tech as your partner. FS has been offering industrial PCB solutions for over a decade. For your PCB projects, we have the most comprehensive equipment and a committed staff. Are you interested in learning more about the production and assembly of PCBs? Contact us or send us an email to get started right away!

Indice dei contenuti

Saremo lieti di ascoltarvi

Blog correlati