FPC(柔性电路板）介绍
柔性电路板（FPC，Flexible Printed Circuit）是以柔性覆铜板为基材制成的一种电路板，作为信号传输的媒介应用于电子产品的连接，具备配线组装密度高、弯折性好、轻量化、工艺灵活等特点。FPC一般可分为单层 FPC、双层 FPC、多层 FPC 和软硬结合版。
图 ：柔性电路板 FPC 的特点
图：FPC 分类
对于汽车而言，无论是燃油车辆，还是智能车辆都有大量的FPC的应用，主要存在于汽车电子板块，汽车电子是汽车电子控制装置和汽车电子控制装置的总称。主要包括发动机控制系统、底盘控制系统和汽车电子控制系统；而从结构、空间等考虑，未来新能源汽肯定会大量采用FPC代替线束，会在车辆多个部位应用实现，所以FPC技术在汽车电子，尤其智能汽车上是一个非常重要的趋势，尤其在电池BMS、车辆照明系统、门控系统、摄像头模组等.
一般一辆电动汽车上会高达100多条的FPC应用，这个里面当属电池BMS里的FPC和车辆摄像头模块的应用价值最高，也是重点发展领域。
而BMS 的FPC应用在电池里，对于电池而言成本和空间是两个比较重要的问题。
就目前技术而言，电池的容量基本上到了极致，大家都是在问结构要效率，怎么最大程度利用空间，而电池组的尺寸几乎是固定的，所以在PACK中能装入多少电池其实是有限制的，而利用FPC替代传统的BMS布线，既保证了性能的稳定，同时也可以减少了呼吸带来上盖摩擦的风险，这也是目前各家的主流做法，甚至从长远看，主板和从板的电路都可以用芯片替代，而芯片可以装在FPC上，能够最大程度提高产品的稳定性、节省空间和降低成本（虽然目前而言，成本还没有啥优势）所以对于任何一个技术迭代而言，越往后其实越是往基础层面走的。
FPC在新能源汽车的应用
采集线是新能源汽车BMS系统所需配备的重要部件，实现监控新能源动力电池电芯的电压和温度；连接数据采集和传输并自带过流保护功能；保护汽车动力电池电芯，异常短路自动断开等功能。
此前新能源汽车动力电池采集线采用传统铜线线束方案，常规线束由铜线外部包围塑料而成，连接电池包时每一根线束到达一个电极，当动力电池包电流信号很多时，需要很多根线束配合，对空间的挤占大。
Pack 装配环节，传统线束依赖工人手工将端口固定在电池包上，自动化程度低。相较铜线线束，FPC 由于其高度集成、超薄厚度、超柔软度等特点，在安全性、轻量化、布局规整等方面具备突出优势，此外 FPC 厚度薄，电池包结构定制，装配时可通过机械手臂抓取直接放置电池包上，自动化程度高，适合规模化大批量生产，FPC 替代铜线线束趋势明确。
FPC在动力电池模组中应有中有以下优势：
【1】高度集成：自嵌入式Fuse、连接器、片式NTC、铝/镍端子；不仅提供优良而一致的电性能，能满足更小型和更高密度安装的设计需要三度空间布线且外型可顺空间的局限做改变，适用于向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要，从而达到元器件装配和导线连接的一体化。
【2】可实现自动化组装：组装快、精准，利于实现自动化；在装配和容错这里，可以避免很多线束设计中由于手工出现的差错，在接插件层面也减少了很多插错的机会。使用FPC采样，可降低Module集成工艺复杂度，FPC与电池busbar（汇流排）的连接可实现自动化焊接，有效减少了人工成本。即使客户在无法成熟实现自动化焊接的情况下，采用传统螺丝锁紧的方式，仍然可以有效降低了人工的投入。
【3】超薄厚度：线路区0.34mm，NTC处2mm。
【4】超柔软度：线路区可实现90°、180°弯折组装。
【5】轻量化：整车使用时，可比线束方案减重约1kg。
【6】成本优势：从成本来看，FPC本身的成本并不高，对于连接成本而言，是有很大的降低的幅度。
相较铜线线束，FPC 由于其高度集成、超薄厚度、超柔软度等特点，在安全性、轻量化、布局规整等方面具备突出优势，此外 FPC 厚度薄，电池包结构定制，装配时可通过机械手臂抓取直接放置电池包上，自动化程度高，适合规模化大批量生产，FPC 替代铜线线束趋势明确。
目前 FPC 方案已经成为绝大部分新能源汽车新车型的最主要选择。FPC 向 CCS（Cells Contact System，集成母排，线束板集成件）集成。CCS 产品由 FPC、塑胶结构件、铜铝排等组成，铜铝排将多个电芯通过激光焊接进行串并联，FPC 通过与铜铝排、塑胶结构件连接从而构成电气连接与信号检测结构部件。
组成材料
1、绝缘薄膜
绝缘薄膜形成了电路的基础层，粘接剂将铜箔粘接至了绝缘层上。在多层设计中，它再与内层粘接在一起。它们也被用作防护性覆盖，以使电路与灰尘和潮湿相隔绝，并且能够降低在挠曲期间的应力，铜箔形成了导电层。
绝缘薄膜材料有许多种类，但是最为常用的是聚酷亚胺和聚酯材料。目前在美国所有柔性电路制造商中接近80%使用聚酰亚胺薄膜材料，另外约20%采用了聚酯薄膜材料。聚酰亚胺材料具有非易燃性，几何尺寸稳定，具有较高的抗扯强度，并且具有承受焊接温度的能力，聚酯，也称为聚乙烯双苯二甲酸盐（Polyethyleneterephthalate简称：PET），其物理性能类似于聚酰亚胺，具有较低的介电常数，吸收的潮湿很小，但是不耐高温。
聚酯的熔化点为250℃，玻璃转化温度（Tg）为80℃，这限制了它们在要求进行大量端部焊接的应用场合的使用。在低温应用场合，它们呈现出刚性。尽管如此，它们还是适合于使用在诸如电话和其它无需暴露在恶劣环境中使用的产品上。聚酰亚胺绝缘薄膜通常与聚酰亚胺或者丙烯酸粘接剂相结合，聚酯绝缘材料一般是与聚酯粘接剂相结合。与具有相同特性的材料相结合的优点，在干焊接好了以后，或者经多次层压循环操作以后，能够具有尺寸的稳定性。在粘接剂中其它的重要特性是较低的介电常数、较高的绝缘阻值、高的玻璃转化温度和低的吸潮率。
2、导体
在一些柔性电路中，采用了由铝材或者不锈钢所形成的刚性构件，它们能够提供尺寸的稳定性，为元器件和导线的安置提供了物理支撑，以及应力的释放。粘接剂将刚性构件和柔性电路粘接在了一起。另外还有一种材料有时也被应用于柔性电路之中，它就是粘接层片，它是在绝缘薄膜的两侧面上涂覆有粘接剂而形成。粘接层片提供了环境防护和电子绝缘功能，并且能够消除一层薄膜，以及具有粘接层数较少的多层的能力。
铜箔适合于使用在柔性电路之中，它可以采用电淀积（Electrodeposited简称：ED），或者镀制。采用电淀积的铜箔一侧表面具有光泽，而另一侧被加工的表面暗淡无光泽。它是具有柔顺性的材料，可以被制成许多种厚度和宽度，ED铜箔的无光泽一侧，常常经特别处理后改善其粘接能力。锻制铜箔除了具有柔韧性以外，还具有硬质平滑的特点，它适合于应用在要求动态挠曲的场合之中。
3、粘接剂
粘接剂除了用于将绝缘薄膜粘接至导电材料上以外，它也可用作覆盖层，作为防护性涂覆，以及覆盖性涂覆。两者之间的主要差异在于所使用的应用方式，覆盖层粘接覆盖绝缘薄膜是为了形成叠层构造的电路。粘接剂的覆盖涂覆所采用的筛网印刷技术。不是所有的叠层结构均包含粘接剂，没有粘接剂的叠层形成了更薄的电路和更大的柔顺性。它与采用粘接剂为基础的叠层构造相比较，具有更佳的导热率。由于无粘接剂柔性电路的薄型结构特点，以及由于消除了粘接剂的热阻，从而提高了导热率，它可以使用在基于粘接剂叠层结构的柔性电路无法使用的工作环境之中。
基本结构
铜箔基板（Copper Film）
铜箔：基本分成电解铜与压延铜两种。厚度上常见的为1oz 1/2oz 和 1/3 oz
基板胶片：常见的厚度有1mil与1/2mil两种。
胶（接着剂）：厚度依客户要求而决定。
覆盖膜保护胶片（Cover Film）
覆盖膜保护胶片：表面绝缘用。常见的厚度有1mil与1/2mil
胶（接着剂）：厚度依客户要求而决定
离形纸：避免接着剂在压着前沾附异物；便于作业
补强板（PI Stiffener Film）
补强板：补强FPC的机械强度，方便表面实装作业。常见的厚度有3mil到9mil
胶（接着剂）：厚度依客户要求而决定
离形纸：避免接着剂在压着前沾附异物
EMI：电磁屏蔽膜，保护线路板内线路不受外界（强电磁区或易受干扰区）干扰
FPC生产流程
FPC方案
一般来说，软包和硬包电池是有不同的FPC方案，各家做法也不太一样，包括末端的连接器不同连接形式有不同的方案（压接、焊接等）FPC最大的好处在于其灵活性，在它能随着电池控制技术的迭代升级，会演变出很多形式，本身也是一种定制化的产品。
FPC的技术从1950年就首次推出了，技术层面并不是一个新技术，在汽车上使用FPC技术，会像其它传统技术跨界到汽车上一样顺畅，杀死传统的永远不是同行业，传统汽车的线束系统复杂又凌乱，多接口给车辆电子系统带来复杂高昂的成本，智能汽车时代，车辆电脑的算法能力已经远远超过目前的连接技术，所以载体的变革只是时间问题，意识到这点的马斯克之前就推出新的线束专利技术，该技术更像一种见于线束和FPC之间的产物，目的还是最大化程度的去掉整车复杂的线束，构建更高的电子化系统。
就目前而言，我们看到的FPC在电动汽车上应用最多的还是在电池板块，毕竟电池技术是先阶段困扰整车的最重要的因素之一，怎么样提高电池技术，降低尺寸、降低成本毫无疑问是最重要的目的，无论是CTP 还是CTC，其实如上篇文章所说，比如CTP电池组节省了一些内部结构元件，提高了电池组体积的利用率，间接提高了系统的能量密度而已，如果固态电池能够在2025年这个元年实现量产，那电池技术会迎来一个飞速发展。
对于动力电池而言，一般是由Pack -module- cell 构成，动力电池一般是通过BMS来实现控制，多个电芯构成了模组，而模组就需要对电芯的电压和温度等实现监控，传统都是通过模组采样线束组件来实现，随着技术的发展，为满足新型电动汽车大规模生产对高效化、自动化的要求，采用集成总线，减少人工装配和布线错误，满足汽车生产高度自动化的要求，实现电压采集、电池保护和电池之间的电力传输，目前各家都采用了FPC+Connector 的形式替代了传统采样线束组件，而且FPC还可以监控充电过程。
国内目前各家电池厂都有自己的技术方案，活跃的供应商也比较多， 比较知名的比如安捷利、景旺、安费诺、莫仕、恒美、硅翔等。
虽然没有仔细算过传统模组线束组件和FPC组件相比成本差异几何，但是从AVL内部分析和安费诺的资料来看，成本还是会下降很多的，但FPC的制造技术如之前的文章所说，还是需要重资产的，并不是一个随便招几个人投点钱就能短期获利的产业。
其实从模组上盖的角度来看，拥有NTC、FPC技术的厂家会具备一点优势，如果能对busbar的焊接技术有心得那就更好了，有这3块技术的厂家，如果综合成本和稳定性能做的好点，那在国内目前这个状态下，基本上不愁生意。
connector相对来说独立性比较强，能做的厂家一大把，同样结构件也是，能做的公司一堆；NTC可以买现成的、BUSBAR加工厂都能做、FPC和焊接是2个需要成本和经验的地方，重点是需要关注谁家在这2个方面有优势。
智能汽车时代，FPC在电池上的大量自动化应用只是时间问题，从长远看，车辆很多的低压线束单元都有可能逐步会随着技术的升级被替代，尤其车辆越来越智能对信号抗干扰要求越来越严格的时代。
圆刀模切加工工艺步骤
圆刀主要是利用齿轮传动来达到连续滚压模切的作用效果。通常是一个带有齿轮的主动轮，在垂直方向上驱动一个带齿轮的钢滚，再在垂在方向上驱动圆刀。（钢滚和圆刀的位置可替换）材料经过圆刀和钢滚之间便被模切出刀模的形状。圆刀模切加工中可以分为以下几大步骤：
【1】上料
即将材料上机。如何快速准确的将材料上机走正，直接影响调机和生产效率。上料时一般要位置放准，然后材料要有一定张力，即绷紧点，自然就会走正，换料时接头要接好。以保证接头顺利通过，一般胶要交叉接，底纸要对接。
【2】排废
即将模切产生的废料带走。排废是圆刀机加工过程中的关键，也是难点所在。在长期实践生产中产生了多种方法，针对不同的情况，使用不同的方法。
圆刀排废工艺常用的有以下几种方式：
辅料直排废工艺提取辊排废工艺顶针刀排废工艺吹/吸气模具排废工艺落料式排废工艺
除去以上常用的排废工艺，还有很多种排废方式，如更换底料法、同步收卷式等。
? 辅料直排废工艺
辅料直排废工艺的刀模设计通常采用半断模切设计，成型后剥离料带，废料留在底膜料带上，直接带走。如下图所示（针对的产品有要求，废料部分多为产品内框）。
? 提取棍排废工艺
提取棍排废工艺对于废料较大的产品较为适合，使用此类排废工艺可以避免更换底纸，但需要注意辅材的选择，如图所示（此类产品一般复合后，通过模切保留产品部分，对上层模切材料进行排废）。
? 顶针排废工艺
顶针式排废圆刀俗称顶针刀、顶针清废刀等，由深圳哈德胜最先发明并不断进行改良，顶针排废技术居行业之冠。最小排废孔可加工至0.6mm.它的出现直接影响了整个模切行业小孔排废工艺，使模切产品的排废工艺有了飞跃性的进步，为目前使用最多的排废刀具。使模切与排废同时进行，有效避免切穿的废料卡在刀腔从而损伤刀刃或集存在材料上造成产品不良；顶针式圆刀使用方便、不需气源、无噪音、排废顺畅的同时起到了对刀刃的保护效果。此类刀具是小孔小间隙等不易排废产品的理想选择。
? 吹气/吸气排废工艺
吹气式排废圆刀也叫吹气清废刀，气冲式排废圆刀。是通过高压空气作用将废料吹离模切材料和刀腔，防止废料卡在刀腔并进行排废的一种圆刀工艺。在刀体侧端安装一块导气卡环，将高压空气精确的引导到对应的排废气孔上把整排废料吹出，一般还会配合吸废盒使用，更好的收集模切出来的废料。
吸气刀通过大功率吸气装置连接刀体，产生吸力将模切的产品废料吸附在表面的刀腔上，再用排废料带排走，使一些较难排除的大片废料排废顺畅；吸废刀可将模切废料吸入刀体内部，再从轴头一端连接的吸气装置吸出，在节约材料、降低刀刃的损伤率上有良好的效果。经过验证，直径在3~10mm之间废料可以吸废效果是最好的。
? 落料式排废工艺
此类圆刀刀体中间掏空，通过刀刃的特殊加工，在模切时可以将废料卡在刀腔里，并自动依次挤压落在掏空的刀体内部，再通过刀体旁边开出的排废口将废料清走。这种刀具排废容易，无噪音，但对废料的形状有要求、一般都是规则图形，如圆孔、方孔排废等。圆孔直径在3-10mm排废效果是最好的。
【3】对位
对于一把以上的圆刀加工的产品就要进行几把刀的对位。对位尺寸有两个方向的即横向尺寸和纵向尺寸。纵向尺寸靠刀套上的旋扭控制，一般调好后锁住，变化较小；横向尺寸变化会大一点。要对位的圆刀都会有对位标记，通常两把刀对位时设计成两个直角“┍”“┙”，最后形成“十”字。对于两把以上的刀具，对位标识不同的工程师会有不同的设计。
【4】生产加工时的稳定性
加工过程中的稳定性即影响到生产的效率，又影响到产品的质量。决定加工时稳定性的因素有多种，有工艺的因素，也有操作工技术水平的因素。一般当圆刀已开好做成，再更改刀具就会增加重新做刀的费用，因此，我们主要从操作常识上去提高生产稳定性。归纳起来有以下几个方面：
整体张力要合适。整个材料在转动的过程中张力要合适，绷得太紧，产品容易收缩、变形、移位等；绷得太松则尺寸不稳定，变化大。所以要把握好全局的张力，如何控制好全局的张力，就要把握好各个收放料轮的张力。收放料时尽量采用恒定的张力。对于容易滑动的材料要用挡板夹住，防止材料左右移动，有胶的材料放料时不要露胶到处粘。添加辅助滚轮。在材料易皱、不平稳的地方，可添加辅助滚轮，添加时要注意角度合适。FPC柔性印刷电路
柔性印刷电路(FPClexible Printed Circuit，FPC）是高可靠性和优异的柔性印刷电路板，是一种采用柔性基材制成的电路板，通常使用聚酯薄膜、聚酰亚胺（PI）或聚酰胺（PA）等高性能材料。相比于传统的硬板，FPC 具有弯曲性和柔韧性，使其适用于需要弯曲或复杂形状的电子设备和产品。它具有布线密度高、重量轻、厚度薄、可弯曲性好等特点。
概述
FPC，也被称为柔性印刷电路，因其重量轻，厚度薄，自由弯曲和折叠等优异特性而受到青睐。随着电子工业的飞速发展，电路板设计越来越向高精度、高密度方向发展。传统的人工检测方法已不能满足生产需要，FPC缺陷自动检测已成为工业发展的必然趋势。
柔性电路板（Flexible Printed Circuit，FPC）是一种采用柔性基材制成的电路板，通常使用聚酯薄膜、聚酰亚胺（PI）或聚酰胺（PA）等高性能材料。相比于传统的硬板，FPC 具有弯曲性和柔韧性，使其适用于需要弯曲或复杂形状的电子设备和产品。以下是 FPC 的一些主要特点和应用：
柔性和薄型设计： FPC 由柔性基材制成，可以在不影响性能的情况下弯曲和弯折。这使得 FPC 适用于一些狭小空间和复杂形状的电子设备，例如可穿戴设备、折叠手机、摄像头模块等。轻量化： 由于采用了柔性基材，FPC 相对于传统硬板更轻巧。这对于要求产品轻量化的应用非常有优势，如航空航天领域和便携式电子设备。高密度连接： FPC 上可以实现高密度的电气连接和导线布线，有助于实现复杂电路设计。这使得 FPC 特别适用于一些需要大量连接和细密导线的应用，如平板显示器、数码相机等。抗振动和抗冲击性： 由于 FPC 的柔性特性，它对振动和冲击有较好的抵抗能力。这使得 FPC 适用于一些需要高度可靠性和抗干扰性的场合，如汽车电子、医疗设备等。自动化制造： FPC 的生产通常采用印刷电路板（PCB）的类似工艺，具有一定的自动化制造能力，提高了生产效率。
FPC 的应用范围非常广泛，包括但不限于以下领域：
移动设备： 折叠手机、平板电脑等。医疗设备： 医疗传感器、医疗成像设备等。汽车电子： 车载显示屏、车载摄像头等。航空航天： 航空电子设备、航天器内部连接等。消费电子： 数码相机、耳机、智能手表等。
柔性印刷电路(FPC)是20世纪70年代美国为发展航天火箭技术而开发的一项技术。它由聚酯薄膜或聚酰亚胺作为基材制成，可靠性高，柔韧性好。通过在柔性薄塑料片上嵌入电路设计，可以在狭窄有限的空间内堆叠大量精密元件，形成柔性电路。这种电路可以随意弯曲、折叠，重量轻，体积小，散热好，安装方便，突破了传统的互连技术。在柔性电路的结构中，材料有绝缘薄膜、导体和粘合剂。柔性印刷电路是满足电子产品小型化和移动化要求的唯一解决方案。柔性印刷电路可以大大减小电子产品的体积和重量，适合电子产品向高密度、小型化、高可靠性方向发展。
FPC合成材料
1 绝缘膜：
绝缘膜形成电路的基础层，胶粘剂将铜箔粘接在绝缘层上。在多层设计中，它被粘合到内层。它们也用作保护盖，使电路免受灰尘和湿气的影响，并减少弯曲时的压力。铜箔形成导电层。
在一些柔性电路中，使用由铝或不锈钢制成的刚性元件，可以提供尺寸稳定性，为元件和导线的放置提供物理支撑，并消除应力。粘合剂将刚性元件和柔性电路粘合在一起。此外，柔性电路中有时还会用到另一种材料，那就是粘接层，它是在绝缘膜的两面涂上粘合剂形成的。粘接层提供环保和电绝缘功能，并可消除一层薄膜，具有用少量层粘合多层的能力。
绝缘薄膜材料的种类很多，但最常用的是聚酰亚胺和聚酯材料。美国所有柔性电路制造商中近80%使用聚酰亚胺薄膜材料，约20%使用聚酯薄膜材料。聚酰亚胺材料不易燃，几何稳定，撕裂强度高，耐焊接温度。聚酯，又称聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其物理性能与聚酰亚胺相似，介电常数较低，吸湿少，但不耐高温。聚酯的熔点为250°C，玻璃化转变温度(Tg)为80°C，这限制了它们在需要大量端焊的应用中的使用。在低温应用中，它们表现出刚性。然而，它们适用于手机和其他不需要暴露在恶劣环境中的产品。聚酰亚胺绝缘膜通常与聚酰亚胺或丙烯酸胶粘剂组合，聚酯绝缘材料一般与聚酯胶粘剂组合。
2 导体
铜箔适合用在柔性电路中。它可以电沉积(ED)或电镀。电沉积铜箔的一面表面有光泽，而另一面的加工表面是暗淡的。它是一种柔韧的材料，可以制成许多厚度和宽度。ED铜箔的哑光面往往经过特殊处理，以提高其粘接能力。锻造铜箔除了具有柔韧性外，还具有刚性和光滑度的特点。适用于需要动态偏转的应用场合。
3 胶粘剂
胶粘剂除了将绝缘膜粘接到导电材料上外，还可以作为覆盖层，作为保护涂层，作为覆盖涂层。两者的主要区别在于使用的应用方法。所述覆盖层与所述覆盖绝缘膜粘结形成具有层压结构的电路。网印技术用于胶粘剂的覆盖和涂布。并非所有的层压板结构都含有粘合剂，没有粘合剂的层压板形成更薄的电路和更大的灵活性。与基于胶粘剂的层压结构相比，具有更好的导热性。由于无粘合剂柔性电路的薄结构和消除了粘合剂的热阻，从而提高了导热性。它可以用于基于粘接层压结构的柔性电路不能使用的工作环境。
FPC生产工艺
FPC的的类型比较多，有单面FPC，双面以及多层。
1 双面或者多层板电路板的工艺流程，切割→钻孔→PTH→电镀→预处理→干贴膜→对准→曝光→显影→图文电镀→剥离→预处理→干贴膜→对准曝光→显影→蚀刻→剥离→表面处理→粘贴盖板膜→压制→固化→浸镀镍金→印刷文字→剪切→电试→冲孔→终检→包装→装运
2 单面板电路板的工艺流程，切割→钻孔→粘贴干膜→对准→曝光→显影→蚀刻→剥离→表面处理→覆盖膜→压制→固化→表面处理→浸镍金→印刷字→切割→电测→冲孔切割→终检→包装→装运
这些工艺并不是一尘不变的，可以根据实际的情况增减部分流程。
FPC的优缺点
柔性印刷电路的优点
柔性印刷电路板是采用柔性绝缘基板制成的印刷电路，具有刚性印刷电路板所不具备的许多优点:
1. 可自由弯曲、绕线、折叠，可根据空间布局要求任意排列，并可在三维空间中移动、扩展，从而实现组件装配与电线连接的一体化。
2. 使用FPC可以大大减小电子产品的体积和重量，适合电子产品向高密度、小型化、高可靠性方向发展。因此，FPC已广泛应用于航空航天、军事、移动通信、笔记本电脑、计算机外围设备、pda、数码相机等领域或产品。
3.FPC还具有良好的散热性和可焊性，易于组装，整体成本低等优点。软硬结合的设计也在一定程度上弥补了柔性基板在元器件承载能力上的轻微不足。
柔性印刷电路的缺点
1. 一次性初始成本高:由于柔性PCB是为特殊应用而设计和制造的，因此初始电路设计，布线和摄影大师需要更高的成本。除非有特殊需要应用柔性PCB，否则通常最好不要在少量应用中使用。
2. FPC的更换和维修困难:柔性PCB一旦制作完成，必须从底图或编好的绘光程序进行更改，因此不容易更改。表面覆盖一层保护膜，修复前必须将其去除，修复后必须恢复，这是一项相对困难的任务。
3.尺寸受限制:柔性印制板在尚未普及时通常采用批量方法制造。因此，由于生产设备的大小，它们不能做得很长很宽。
4. 易损坏:安装和连接人员操作不当，易造成电路损坏，其焊接和返工需要经过培训的人员操作。
FPC焊接操作步骤
1. 焊接前应先在焊盘上涂上助焊剂，并用烙铁进行处理，以免焊盘镀锡不良或氧化而导致焊接不良。芯片一般不需要加工。
2. 使用镊子小心地将PQFP芯片放置在PCB板上，以免损坏引脚。将其与pad对齐，并确保芯片放置在正确的方向。将烙铁的温度调到300摄氏度以上，在烙铁的尖端沾上少量焊锡，用工具将对齐好的芯片压下，在两个对角引脚上加入少量焊锡。按住芯片，焊接两个对角线位置上的引脚，使芯片固定不动。焊接对角后，重新检查芯片位置的对齐。如有必要，调整或移除并重新调整PCB板上的位置。
3.当开始焊接所有引脚时，在烙铁的尖端添加焊料，并在所有引脚上涂上助焊剂，以保持引脚湿润。用烙铁的尖端触摸芯片的每个引脚的末端，直到你看到焊料流入引脚。焊接时，应使烙铁的尖端与焊接引脚平行，防止因焊接过多而重叠。
4. 焊接所有引脚后，用助焊剂湿润所有引脚以清洁焊料。吸掉多余的焊料，以消除任何短路和重叠。最后用镊子检查是否有误焊现象。检查完成后，将焊料从电路板上取下，用酒精浸泡硬毛刷，沿引脚方向仔细擦拭，直至焊料消失。
5. SMD电阻-电容元件相对容易焊接。可以先把它放在焊点上，然后把元件的一端放上去，用镊子夹住元件，一端焊好后再看放置是否正确。如果它已经对齐，然后焊接另一端。
FPC金手指工艺
ZIF（Zero Insertion Force）插接是一种用于连接柔性电路板（FPC）到设备主板或其他电子组件的插接方式。这种插接方式的特点是在插入或拔出 FPC 时无需施加额外的插入力，因此称为"零插入力"。以下是关于 ZIF 插接和 FPC 金手指的一些关键信息：
ZIF 插接机制： ZIF 插接通常涉及一个带有夹口的插座，FPC 的金手指通过夹口插入插座中。这种插座具有一个可移动的夹口，通过拉动或旋转夹口可以打开或关闭插座。在插入或拔出 FPC 时，用户无需额外的插入或拔出力，因为夹口的设计可以自动夹住或释放金手指。FPC 金手指： FPC 的一端通常具有金属导体形成的金手指，它们与插座的引脚相对应。金手指的设计和排列与特定的插座兼容，确保正确的电气连接。对准和位置： 在进行 ZIF 插接时，非常重要的一步是确保 FPC 的金手指正确对准插座的引脚，并且在插入时保持正确的位置。对准不良可能导致连接不可靠，影响电气性能。ZIF 插接应用： ZIF 插接广泛应用于对连接可靠性和插拔次数要求较高的场景，如便携式设备、数码相机、医疗设备等。由于 ZIF 插接不需要额外的插入力，可以降低对 FPC 和相关连接器的磨损，提高可靠性。注意事项： 在进行 ZIF 插接时，需要小心操作，避免弯曲 FPC，确保金手指和引脚的清洁，以维持良好的电气连接。此外，要注意插接的次数，因为 ZIF 插接的次数有限，过多的插拔可能导致连接不可靠。FPC金手指常用于排线类产品，如ZIF连接器等，这类金手指也称为插拔金手指。FPC金手指处的厚度需要与连接器座子的厚度匹配，太薄了会导致接触不良，甚至脱落，太厚了也会无法插入到座子里面，厚度公差一般要求+/-0.03mm。
FPC仿真
FPC上传输的信号速率越来越高，尤其是在一些光模块或者高速消费类产品上，比如手机、笔记本电脑等。对于特别高速的产品，在使用FPC的时候，为了减少一些网格铜对信号的影响，通常在信号线下采用实铜作为参考。不管使用什么样的设计，FPC的仿真就显得非常重要。下面是在ADS中进行模块的FPC仿真：
基于ADS2023的《ADS信号完整性仿真与实战》第二版
关于FPC的弯曲半径
在FPC在弯曲时，其中心线两边所受的应力类型是不一样的。弯曲曲面的内侧是压力，外侧是拉力。所受应力的大小与FPC的厚度和弯曲半径有关。过大的应力会使得FPC分层、铜箔断裂等等。因此在设计时应合理安排FPC的层压结构，使得弯曲面中心线两端层压尽量对称。同时还要根据不同的应用场合来计算最小弯曲半径。
弯曲半径要求的计算
情况1、对单面柔性电路板的最小弯曲如下图所示：
它的最小弯曲半径可以由下面公式计算：
R=（c/2）[（100-Eb）/Eb]-D
其中：
R=最小弯曲半径（单位μm）
c=铜皮厚度（单位μm）
D=覆盖膜厚度（单位μm）
EB=铜皮允许变形量（以百分数衡量）
不同类型铜，铜皮变形量不同。
A、压碾铜的铜皮变形量最大值是≤16％
B、电解铜的铜皮变形量最大值是≤11％。
而且在不同的使用场合，同一材料的铜皮变形量取值也不一样。对于一次性弯曲的的场合，使用折断临界状态的极限值（对延碾铜，该值为16%)。对于弯曲安装设计情况，使用IPC-MF-150规定的最小变形值（对延碾铜，该值为10％）。对于动态柔性应用场合，铜皮变形量用0.3%。而对于磁头应用，铜皮变形量用0.1%。通过设置铜皮允许的变形量，就可以算出弯曲的最小半径。
动态柔性：这种铜皮应用的场景是通过变形实现功能的，打个比方:IC卡座内的磷铜弹片，就是IC卡插入后与芯片接触的部位，插的过程弹片不断的形变，这种应用场景就是柔性动态的。
例：50μm 聚酰亚胺，25μm胶，35μm铜 因此，D=75μm,c=35μm 柔性板的总厚度T=185μm
一次性弯曲，用16% R=16.9μm,或R/T=0.09
弯曲安装，用10％ R=80μm,或R/T=0.45
动态弯曲，用0.3% R=5.74mm,或R/T=31
(注：百度文库上华为规范中，单位错误！！！)
对于上图中的场景，需要有连接器插入的场景，需要按照“动态弯曲”进行计算，弯曲半径控制在＞6mm，直径＞12mm。
粗略算法：大约要大于总厚度的50倍左右。
情况2、双面板
其中：
R=最小弯曲半径，单位μm
c=铜皮厚度，单位μm
D=覆盖膜厚度，单位μm
EB=铜皮变形量，以百分数衡量。
EB的取值与上面的一样。
d=层间介质厚度，单位μm
例如：
基材厚度：50μm 聚酰亚胺；
2x25μm胶；
2x35μm 铜 则d=100μm；c=35μm
覆盖膜厚度：25μm聚酰亚胺；50μm胶 则D=75μm
总厚：T=2D+d+2c=320μm
从方程中：
一次性弯曲，EB=16% R=0.371μm，R/T=1.16
弯曲安装，EB =10% R=0.690mm，
R/T=2.15 动态弯曲，EB =0.3% R=28.17mm，R/T=88
粗略算法：大约要大于总厚度的100倍左右。
弯曲半径不达标，导致安装次数过多之后，导线断裂，设备不稳定的等问题。
FPC设计的禁忌
禁忌1：FPC上封装设计，边缘焊盘需要加强
禁忌2：手指根部不做保护
禁忌3：补强线离手指根部太近
禁忌4：内直角，易断裂
禁忌5、正反焊盘位置重合
禁忌6、弯折区只有0.5的角度，分板时容易造成撕裂现。不做加强。
解决方案：如何防止弯折区断裂和撕裂，设计要考虑在靠转角处增加防撕裂线或加大靠外形处线路,外形角度须改成为1.0mm。
FPC的保护方法
1、柔性型材上的内角的最小半径为1.6 mm。半径越大，可靠性越高，抗撕裂性越强。在形状的角落，可以添加靠近板边缘的线以防止FPC被撕裂。
2、FPC上的裂缝或槽必须以直径不小于1.5 mm的圆孔结束，这在FPC的相邻两个部分需要单独移动的情况下也是必需的。
3、为了获得更好的柔韧性，需要在均匀的宽度区域中选择弯曲区域，并且尽可能在弯曲区域中FPC宽度变化和迹线密度不均匀。
4、加强筋（Stiffener）又称加强筋，主要用于获得外部支撑，材料的使用有PI，聚酯，玻璃纤维，高分子材料，铝，钢等。合理设计加强板的位置，面积和材料对避免FPC撕裂有很大的作用。
5、在多层FPC设计中，需要在产品使用期间经常弯曲的区域进行气隙分层设计。尝试使用薄材料PI材料来增加FPC柔软度，防止FPC在反复弯曲过程中破裂。
6、当空间允许时，应在金手指和连接器之间的接合处设计双面胶固定区域，以防止金手指和连接器在弯曲过程中脱落。
7、FPC定位丝网应设计在FPC和连接器之间的连接处，以防止FPC在装配过程中歪斜。
刚柔板
刚柔板的本质是将FPC作为PCB的一个层或者两个电路层，再对PCB的刚性进行部分铣加工，只保留柔性部分。
软硬结合板是什么：
FPC与PCB的诞生与发展，催生了软硬结合板这一新产品。因此，软硬结合板，就是柔性线路板与硬性线路板，经过压合等工序，按相关工艺要求组合在一起，形成的具有FPC特性与PCB特性的线路板。
生产流程:
因为软硬结合板是FPC与PCB的组合，软硬结合板的生产应同时具备FPC生产设备与PCB生产设备。首先，由电子工程师根据需求画出软性结合板的线路与外形，然后，下发到可以生产软硬结合板的工厂，经过CAM工程师对相关文件进行处理、规划，然后安排FPC产线生产所需FPC、PCB产线生产PCB，这两款软板与硬板出来后，按照电子工程师的规划要求，将FPC与PCB经过压合机无缝压合，再经过一系列细节环节，最终就制程了软硬结合板。很重要的一个环节，应为软硬结合板难度大，细节问题多，在出货之前，一般都要进行全检，因其价值比较高，以免让供需双方造成相关利益损失。
优点与缺点:
优点：软硬结合板同时具备FPC的特性与PCB的特性，因此，它可以用于一些有特殊要求的产品之中，既有一定的挠性区域，也有一定的刚性区域，对节省产品内部空间，减少成品体积，提高产品性能有很大的帮助。
缺点：软硬结合板生产工序繁多，生产难度大，良品率较低，所投物料、人力较多，因此，其价格比较贵，生产周期比较长。
刚柔板并不便宜，为什么采用刚柔板？
在硬件设计的时候，成本往往不是关键要素；
第一、可靠性：刚柔板能够解决FPC的安装可靠性问题。
在FPC通过连接器进行连接，带来了安装成本，安装不方便，安装可靠性的问题，同时容易短路，脱落等问题。在海康威视的某款海量发货的筒机设计上面看到了FPC安装之后，对FPC与PCB进行补焊的现象。刚柔板解决了FPC安装可靠性的问题。
第二、综合成本：
刚柔板，虽然单位面积的价格提高了，但是节约了连接器的费用，同时减少了安装时间，减少了返修率，减少了返修率，提高了可生产性和可靠性。在海量发货的产品使用，往往是有效降低成本的。
所以计算的成本：
刚柔板面积*刚柔板单价 - 加工时间成本 - FPC松脱返修成本*松脱概率 – 较少单板种类带来的管理成本 是否大于 原PCB面积*PCB单价+FPC价格+连接器价格
第三、有效改善信号质量
由于不通过连接器进行连接，走线连续性更好，信号完整性更好。
传统IPC使用FPC和连接器，对Sensor（视频传感器）板和主控板进行对接。
使用刚柔板可以把主控板和sensor板做成一体，解决了很多问题，同时也符合筒机的结构设计需求。
2、 刚柔板的设计注意点：
A、 需要考虑柔性板的弯曲半径，弯曲半径过小会容易损坏。
B、 有效减少总面积，优化设计减小成本。
C、 需要考虑安装后立体空间的结构问题。
D、 需要考虑柔性部分走线的层数最佳设计。
CAN总线工作原理
CAN ( Controller Area Network ) 即控制器局域网络。CAN最初是由德国的BOSCH公司为汽车监测、控制系统而设计的。
1
CAN总线特点
CAN总线是一种串行数据通信协议，其通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。
CAN总线特点如下：
（1）可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。
（2）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级,可以满足不同的实时要求。
（3）采用非破坏性位仲裁总线结构机制，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。
（4）可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传送方式接收数据。
（5）直接通信距离最远可达10km（速率5Kbps以下）。
（6）通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长40m）。
（7）节点数实际可达110个。
（8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。
（9）每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错率极低。
（10）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。
（11） 节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响。
2
CAN总线系统组成
CAN收发器: 安装在控制器内部，同时兼具接受和发送的功能，将控制器传来的数据化为电信号并将其送入数据传输线。
数据传输终端：是一个电阻，防止数据在线端被反射，以回声的形式返回，影响数据的传输。
数据传输线：双向数据线，由高低双绞线组成。
为了提高数据传递的可靠性，CAN数据总线系统的两条导线（双绞线）分别用于不同的数据传送，这两条线分别称为CAN-High线和CAN-Low线。
3
CAN总线工作原理
发送数据时，CAN收发器将数据转换为二进制，再通过控制双绞线的显隐性形成差分电压将数据发送。
接收数据时，CAN收费器将接收到的差分电压解析为二进制，再转换为数据。完成数据传输。
在隐性状态时，这两条导线上作用有相同预先设定值，该值称为静电平。对于CAN驱动数据总线来说，这个值大约为2.5V。
在显性状态时，CAN-High线上的电压值会升高一个预定值（对CAN驱动数据总线来说，这个值至少为1V）。而CAN-Low线上的电压值会降低一个同样值（对CAN驱动数据总线来说，这个值至少为1V）。于是在CAN驱动数据总线上，CAN-High线就处于激活状态，其电压不低于3.5（2.5V+1V=3.5V)，而CAN-Low线上的电压值最多可降至1.5V(2.5V-1V=1.5V)。因此在隐性状态时，CAN-High线与CAN-Low线上的电压差为0V，在显性状态时该差值最低为2V。
汽车CAN总线系统的挑战与设计
摘 要：
CAN总线技术已在汽车上广泛应用，随着新能源车型以及自动驾驶技术的推广，总线问题也对汽车的安全带来风险挑战，本文从系统角度对CAN总线的电气、EMC、硬件以及软件等相关设计进行梳理，结合现有总线系统设计经验进行分析与总结。
01
汽车总线技术发展与挑战
汽车CAN总线技术起源于BOSCH公司，为了解决当时汽车电控模块增多带来的布线空间矛盾、信号抗干扰能力差、汽车重量增加等诸多问题而诞生的。CAN总线实现了总线上的信息共享，大大减少了汽车的线束，见图1所示。
图1 汽车CAN系统结构示意图
随着汽车电控模块对高速率通信的需求日益增加，高性能通信系统必须缩短耗时的任务，BOSCH联合其他专家合作开发了CANFD规范，并在2012年第13届国际CAN会议上正式推出，后续CANFD技术在整车设计上得到广泛应用。
随着新能源与智能网联汽车的飞速发展，LIN、CAN等现有CAN总线通信方式已无法满足整车网络通信需求；而FlexRay、MOST因成本高、应用复杂，仅用于高端豪华品牌。未来车载网络将会发展成为基于域控制器的混合车载网络架构：以太网将成为主干网络，传统CAN/CANFD、LIN将继续在低容量通讯场景下使用，如图2所示。
图2 未来车载网络发展趋势
从上述发展趋势来看，CAN总线在应用上具有性价比高且技术成熟的特点，因此，CAN总线在当前汽车设计中依旧占有重要位置。但是，现在汽车的制动系统、自动驾驶辅助系统、电池\电驱系统间都是通过总线进行通讯，当出现总线节点丢失、总线BUS OFF等总线故障时，都会对汽车的动力、制动、高压输出带来巨大的影响。因此，汽车企业要严谨对待总线问题带来的风险，有必要探讨如何通过设计确保总线系统的可靠性。
本文通过以下四方面来阐述汽车总线系统的可靠性相关设计：
1）电气特性设计
2）EMC设计
3）软件设计
4）硬件设计
02
与总线系统有关的电气特性设计
CAN总线由CAN控制器、CAN收发器、数据传输线、数据传输终端等组成。图3为某品牌汽车PCAN总线拓扑结构示意图，该CAN总线传输速率为500kbps，图中CAN控制器、CAN收发器、120欧姆的终端电阻均集成在模块中，其中，120欧姆终端电阻集成在ECU和BCM模块中，数据传输线为双绞线，CAN总线主干为ECU-BCM间总线，支线为模块到主干间总线。
图3 PCAN总线拓扑结构示意图
CAN总线的电气特性包括差分信号、终端电阻和传输速率等方面：
1）差分信号：CAN总线通过双绞线实现差分信号通信，两根导线之间传递的是正反相位信号。这种方式可以有效地减少干扰和噪声，并提高数据传输的可靠性。
2）终端电阻：CAN总线必须在主干两端分别安装一个120欧姆的终端电阻，确保信号的正确传输。这种电阻可以防止信号在总线上反射和干扰。
3）传输速率：CAN总线的标准传输速率最高为1 Mbps，但也可以选择其他速率（如500 kbps、250 kbps等）；而CANFD可以选择2 Mbps或者5Mbps，传输速率越高，数据传输的速度越快，但也会增加总线的复杂性和成本。
在汽车设计时，EE架构方案中明确CAN总线的类型（CAN/CANFD）和传输速率，可根据架构设计原则确认总线的节点数量、总线负载率进行选定。
总线拓扑结构设计对总线的可靠性非常重要。在拓扑结构设计时，需要考虑总线长度、信号传输质量等因素，以保证总线的稳定性和可靠性。
双绞线的衰减应通过总线系统主线和支线长度以及支线间的距离进行重点控制，目前CAN和CANFD的主线长度不超过40m，各整车厂的支线和支线间的间距长度要求有所差异，必须按各厂尺寸要求执行。
终端电阻可根据总线拓扑和模块平台化，以及配置情况结合成本因素考虑终端电阻集成在哪个模块中，如图3所示，为确保数据的正确传输，在总线的两端的ECU和BCM模块中，分别安装终端电阻。
为保证数据传输线路差分信号的抗干扰能力，线束中总线双绞线必须满足绞距要求以及退绞尺寸要求。双绞线绞距推荐每米的对绞个数有33个以上，双绞线到连接器尾部退绞尺寸推荐不超过50mm，如图4所示。
图4 双绞线的退绞尺寸要求
对于CANFD数据传输线路，双绞线的特性阻抗推荐选择100Ω左右，电容推荐控制50pF/m左右。
同时，总线上各模块插座和对接的线束连接器应确保连接可靠，设计时应选用成熟可靠，通过验证的模块端插座和连接器，确保总线电气连接的可靠性。
在车辆样车验证阶段，容易出现线束供应商制造问题导致总线故障。如总线双绞线未按整车厂要求执行，总线上的差分信号往往被干扰，总线出现错误帧，严重时出现总线BUS OFF故障，整车厂应在线束供应商制造环节进行严格管控。
03
与总线系统有关的EMC设计
EMC设计是指电磁兼容性设计，目的是使电子设备在正常工作时对周围环境不会产生干扰，也不受外界干扰影响。以下是EMC设计的基础概念：
1）电磁场：由电荷或电流引起的物理现象，可分为静电场和电动场；
2）辐射：任何发出电磁波的过程都称之为辐射，包括天然辐射和人造辐射；
3）抗辐射：通过采取合适的措施，使设备能够抵御外部辐射干扰；
4）屏蔽：隔离电路与外界电磁场的方法，一般使用金属材料进行屏蔽；
5）地线：连接设备到地面，起到排除噪声和保护设备的作用。
新能源车辆的CAN总线信号容易受外界的EMC干扰影响，会产生错误帧，严重时会出现BUS OFF故障。对于EMC导致总线故障的失效模式，存在以下原因：
1）总线双绞线绞合不符合线束工艺要求；
2）总线线路短路问题或窜路；
3）高压线屏蔽线屏蔽不良；
4）高压线接头和部件接口不匹配。
该类故障可以通过示波器读取总线电压波形，CANOE设备读取错误帧，采取频谱仪测试EMC干扰进行同步测试判定。
以下故障为例，在某车型项目开发过程中，由于高压线接头和部件接口不匹配，试验车在行驶过程中，车辆模块报总线BUS OFF故障，仪表故障灯点亮并提示，车辆动力丢失。更换优化后的高压线（带高压连接器）后，总线故障消失。
上述总线故障中，总线波形被干扰后出现多个异常的峰值电压波形，如图5所示；图6为频谱仪测试波形，最大值已经超过50dB，而正常的EMC环境应控制在30dB以下；结合CANOE设备读取的错误帧，三者出现异常的时刻是同步，因此，可以通过这种诊断方法有效判断总线EMC干扰故障。
图5 总线波形受EMC干扰时的波形（受干扰的峰值波形）
图6 频谱仪测试的波形
EMC设计中，应严格执行以下四方面要求，增强整车抗干扰能力：
1）模块和高压零部件必须满足EMC要求；
2）模块的接地满足设计要求；
3）高压线与部件的高压接口进行匹配验证，确认接口匹配满足要求；
4）高压屏蔽线的压接工艺满足线束制造要求。
04
与总线系统有关的软件设计
CAN总线节点间通讯协议的实现对于整个系统的稳定性和可靠性具有重要的影响。
其重要性主要体现在以下四个方面：
1）保证数据的实时性：CAN总线的数据传输速率较快，可以实现毫秒级别的响应时间，因此在控制和监测系统中广泛使用。节点间通讯协议的实现需要保证数据的实时性，否则会影响系统的响应速度和控制精度。
2）确保通讯的可靠性：在汽车各种工况环境中，CAN总线常常处于噪声干扰和电磁干扰等复杂的环境中，节点间通讯协议的实现需要采用合适的错误检测和纠正机制，确保通讯的可靠性。
3）提高系统的安全性：在汽车设计中，CAN总线被广泛应用于安全相关的系统中，例如制动系统、驾驶员辅助系统等。节点间通讯协议的实现需要采用适当的安全措施，确保系统的安全可靠。
4）降低开发成本：节点间通讯协议的实现可以通过使用已有的通信协议栈和驱动程序等方式，减少开发人员的工作量，降低开发成本和时间。
在设计中，CAN总线节点间通讯协议的实现需要考虑到网络拓扑结构、传输速率、错误检测和纠正机制、安全性等多个因素。目前，市场上有很多成熟的CAN总线通信协议栈和应用程序，可以根据应用需求进行选择和定制。
总线设计可通过以下设计来提升的总线系统的可靠性。
1）数据链路层错误控制
数据链路层错误控制是指通过校验、重传等方式，确保数据在传输过程中不会发生错误。其中，CRC（循环冗余校验）是一种常用的校验方式，可以检测出数据是否发生了位错或字节错等错误。
2）总线的冗余机制
为提高总线系统的可靠性，可以采用冗余机制。例如，在CAN总线中采用了冗余的消息序列号、CRC校验等机制，以确保数据传输的正确性。
3）容错设计
容错设计是指在系统设计中考虑到可能出现故障的情况，并采取相应的措施以确保系统的稳定性。例如，在汽车电子系统中，采用了双路CAN总线设计，即两条CAN总线同时工作，一旦某个总线发生故障，另外一个总线可以继续工作，从而保证系统的可靠性。
05
与总线系统有关的硬件设计
CAN总线的硬件设计包括以下几方面：
1）总线选择：在硬件设计中，需要根据系统需求和设备接口来选择合适的总线类型。不同总线类型的特点和应用场景不同，根据实际的需求在设计时进行选用。
2）总线接口电路设计：总线接口电路是指将CPU或其他芯片与总线连接的电路。在设计总线接口电路时，需要考虑时序、电气特性、信号干扰等因素，以保证总线通信的正确性和稳定性。
3）总线控制电路设计：总线控制电路是指控制总线数据传输和访问的电路。在设计总线控制电路时，需要考虑总线协议规范、时序、信号完整性等因素，以确保总线能够正常工作。
对于电控模块的硬件开发，开展总线设计一般有以下四个步骤：
步骤1：确定系统需求和设备接口，选择合适的总线类型。
步骤2：设计总线接口电路，完成与CPU或其他芯片的连接。
步骤3：设计总线控制电路，保证总线能够正常工作。
步骤4：进行仿真验证和实验测试，不断优化总线设计，以达到最好的性能和可靠性。
硬件设计中，提升总线稳健性的设计包括以下几个方面：
1) 采用成熟可靠的电器元件，以确保使用的电器元件符合规范和性能要求：在设计中选用高品质的元器件，如高质量的电容、电阻、晶振等，可以提高系统稳定性和抗干扰能力。
2）应遵循以下要求PCB布局要求上：
a）降低信号线的长度，以减少噪声和干扰。
b）防止信号线间的交叉和平行，以减少串扰。
c）增加电源和地线的宽度，降低电阻和电感。
d）在信号线旁添加屏蔽，以减少干扰和噪声。
3) 使用适当的电阻和电容。电阻和电容的正确使用可以帮助稳定CAN总线的信号，并减少噪声和抖动。如在终端上使用适当的终端电阻，可以消除反射并稳定信号。
4) 在CAN总线连接器中使用适当的过滤器，以减少EMI（电磁干扰）。
5) 在CAN总线电路板上添加适当的保护电路，以保护总线免受静电放电和过压的影响。
6) 使用CAN总线收发器，用于CAN总线的隔离、缓冲和信号放大等操作，有效减少总线发送和接收过程中由于信号失真导致的错误发生率。从而提升总线设计的可靠性。
上述硬件设计使得CAN总线更加可靠，并提高了汽车系统的性能和安全性。
06
总结
CAN总线系统的可靠性受到内外多种部因素影响，必须从系统层面把相关设计要求传递到各个设计环节,并有效贯彻执行，才能有效提升CAN总线系统的可靠性。
本文归纳了对总线系统EE架构设计、EMC设计、模块的软件/硬件、线束的总线拓扑设计/线束设计/连接器设计进行了分析。
另外，本文只从系统层面简单阐述了对CAN总线可靠性有影响的相关设计，初步探讨相关设计方法，未能深入讨论具体设计细节，上述的设计均是需要大量的设计规范和设计经验进行支撑和保证的，后续有待我们进一步挖掘和探讨。
汽车电路
现在汽车上的电气系统越来越复杂，读懂电路图是每一个优秀的汽车修理工应该具备的基本技能。下面这篇文章系统的讲述了汽车电气线路图的分类、各种电路的特点、识读汽车电路图的要领以及汽车电路故障诊断的方法和注意事项。
汽车电路图的分类
电气线路图
电路原理图
电路原理图重点表达各电气系统电路的工作原理，既可以是全车电路图，也可以是各系统电路原理图
⑴ 汽车传统（开关/继电器）控制电路原理图
⑵ 汽车电子控制电路原理图
下图为别克轿车前大灯控制电路原理图
⑶ 汽车开关内部位置—电气连接关系图
下图为广本雅阁电动座椅开关电气连接关系图
⑷ 汽车电路原理方框图
方框图是把一个完整电路划分成若干部分，各个部分用方框表示，每一方框再用文字或符号说明功能，各方框之间用线条连接起来，用以表明各部分的相互关系。不必画出元器件和它们之间的具体连接情况。
电路定位图
电路定位图用于指示各电器及导线的具体位置。一般采用绘制的立体图或实物照片的形式，立体感强、能直观、清晰地反映电器在车上的实际位置，具有很高的实用价值。定位图还可以细分为汽车电器定位图、汽车线束图、汽车线路连接
器插脚图和汽车接线盒（含熔丝盒、继电器盒）平面布置图
⑴ 汽车电器定位图
确定各电器元件、连接器、接线盒、搭铁点、铰接点及诊断座等的分布位置。下图是广本雅阁轿车部分搭铁点定位图。
⑵ 汽车线束图
确定电线束与各用电器的连接部位、接线柱的标记、线头、连接器的形状及位置。
⑶ 汽车线路连接器插脚图
确定连接器内各导线连接位置。下图是电动后视镜连接器插脚图。
⑷ 汽车接线盒（含熔丝盒、继电器盒）平面布置图，
确定熔丝、继电器等具体安装方位。
各车系电路原理图的特点
横坐标式电路图
该模式的电路图在最下端通过编号坐标标注图中各线路的位置，各线路平行排列，每条线路对准下框线上的一个编号。图中一般不允许横向交叉跨度较大的走线，横向连接的走线采用断口标注的方式表示，即线路断口处标注为与之相连的另一段线路所在图中的位置编号。主要以德国大众车系为主。
电路原理图说明如下：
1—三角箭头，表示下接下一页电路图。
2—保险丝代号，图中S5表示该保险丝位于保险丝座第5号位，10安培。
3—继电器板上插头连接代号，表示多针或单针插头连接和导线的位置，例如D13表示多针插头连接，D位置触点13。
4—接线端子代号，表示电器元件上接线端子数/多针插头连接触点号码。
5—元件代号，在电路图下方可以查到元件的名称。
6—元件的符号，可参见电路图符号说明。
7—内部接线（细实线），该接线并不是作为导线设置的，而是表示元件或导线束内部的电路。
8—指示内部接线的去向，字母表示内部接线在下一页电路图中与标有相同字母的内部接线相连。
9—接地点的代号，在电路图下方可查到该代号接地点在汽车上的位置。
10—线束内连接线的代号，在电路图下方可查到该不可拆式连接位于哪个导线束内。
11—插头连接，例如T8a/6表示8针a插头触点6。
12—附加保险丝符号，例如S123表示在中央电器附加继电器板上第23号位保险丝，10安培。
13—导线的颜色和截面积（单位：平方毫米）。
14—三角箭头，指示元件接续上一页电路图。
15—指示导线的去向，框内的数字指示导线连接到哪个接点编号。
16—继电器位置编号，表示继电器板上的继电器位置编号。
17—继电器板上的继电器或控制器接线代号，该代号表示继电器多针插头的各个触点。例如，2/30表示：2=继电器板上2号位插口的触点2，30=继电器/控制器上的触点30。
横纵坐标式电路图
该模式的电路图采用横纵坐标来确定电器在电路图中的位置，如奔驰汽车采用数字做横坐标，采用字母做纵坐标给电路进行定位 。
无坐标模块式电路图
无坐标模块式并不是特点，此处将其归为一类主要为了和其他形式的电路图形成对比。目前，采用此方式绘图的汽车制造公司较多，如通用别克，本田，东风雪铁龙，富康，丰田，福特，宝马，三菱等。但各公司的具体电路表达方式和图形符号各有不同，读图时需参照相关电路图和图形符号列表进行。
图例一：北京切诺基（戴姆勒-克莱斯勒）电路原理图
图例二：日产汽车电路原理图
米切尔电路图
米切尔（Mitchrll）公司是北美著名的汽车维修资料供应商，其汽车书籍产品占北美市场的70%，数据库光盘产品占北美市场的50%，中国车检中心在1997年与米切尔公司签定了数据库转让许可合同，并建造了全中文的CVIC汽车维修数据库。米切尔的电路图已成为中国地区汽车维修的重要资料。
米切尔电路图的特点：
⑴ 米切尔电路图包括了美国、欧洲、亚洲主要汽车制造厂的电路图，按照统一的格式和电器符号绘制，便于使用。
⑵ 在电控系统电路图中，以电控单元为中心，电控单元的各插脚按照代码依次排列，电控单元周围的元件大致是电源部分在图上方，接地部分在图下方。
⑶ 电器元件一般在四周，中间为导线。
识读汽车电路图的一般要领
1、认真读几遍图注
图注说明了该汽车所有电气设备的名称及其数码代号，通过读图注可以初步了解该汽车都装配了哪些电气设备。然后通过电气设备的数码代号在电路图中找出该电气设备，在进一步找出相互连线、控制关系。
2、牢记电气图形符号
汽车电路图是利用电气图形符号来表示其构成和工作原理的。因此，必须牢记电路图形符号的含义，才能看懂电路原理图。
3、熟记电路标记符号
为了便于绘制和识读汽车电器电路图，有些电器装置或其接线柱等上面都赋予不同的标志代号。
4、牢记汽车电路特点
汽车电路的特点是：
⑴ 单线制
⑵ 负极搭铁
⑶ 用电设备并联
5、牢记回路原则
任何一个完整的电路都是由电源、熔断器、开关、控制装置、用电设备、导线等组成。电流流向必须从电源正极出发，经过熔断器、开关、控制装置、导线等到达用电设备，再经过导线（或搭铁）回到电源负极，才能构成回路。因此电路读图时，有三种思路：
思路一：沿着电路电流的流向，由电源正极出发，顺藤摸瓜查到用电设备，开关、控制装置等，回到电源负极。
思路二：逆着电路电流的方向，由电源负极（搭铁）开始，经过用电设备、开关、控制装置等回到电源正极。
思路三：从用电设备开始，依次查找其控制开关、连线、控制单元，到达电源正极和搭铁（或电源负极）。
实际应用时，可视具体电路选择不同思路，但有一点值得注意：随着电子控制技术在汽车上的广泛应用，大多数电气设备电路同时具有主回路和控制回路，读图时要兼顾两回路。
6、浏览全图，分割各个单元系统
要读懂汽车电路图，首先必须掌握组成电路的各个电器元件的基本功能和电器特性。在大概掌握全图的基本原理的基础上，再把一个个单元系统电路分割开来，这样就容易抓住每一部分的主要功能及特性。
在框划各个系统时，一定要遵守回路原则，注意既不能漏掉各个系统中的组件，也不能多框划其他系统的组件，一般规律是：
各电器系统只有电源和总开关是公共的，其他任何一个系统都应是一个完整的独立的电器回路，即包括电源、开关（保险）、电器（或电子线路）、导线等。从电源的正极经导线、开关、保险丝至电器后搭铁，最后回到电源负极。
7、熟记各局部电路之间的内在联系和相互关系
从整车电路来讲，各局部电路除电源电路公用外，其他单元电路都是相对独立的，但它们之间也存在着内在联系（如信号共享）。因此，识图时，不但要熟悉各局部电路的组成、特点、工作过程和电流流经的路径，还要了解各局部电路之间的联系和相互影响。这是迅速找出故障部位、排除故障的必要条件。
8、掌握各种开关在电路中的作用
对多层多挡接线柱的开关，要按层、按挡位、按接线柱逐级分析其各层各挡的功能。有的用电设备受两个以上单挡开关（或继电器）的控制，有的受两个以上多挡开关的控制，其工作状态比较复杂。当开关接线柱较多时，首先抓住从电源来的一两个接线柱，再逐个分析与其他各接线柱相连的用电设备处于何种挡位，从而找出控制关系。
对于组合开关，实际线路是在一起的，而在电路图中又按其功能画在各自的局部电路中，遇到这种情况必须仔细研究识读。
9、全面分析开关、继电器的初始状态和工作状态在电路图中，各种开关、继电器都是按初始状态画出的。即按钮未按下、开关未接通，继电器线圈未通电，其触点未闭合（指常开触点），这种状态称为原始状态。在识图时，不能完全按原始状态分析，否则很难理解电路的工作原理，因为大多数用电设备都是通过开关、按钮、继电器触点的变化而改变回路的，进而实现不同的电路功能。所以，必须进行工作状态的分析。
10、掌握电器装置在电路图中的位置
大量电器装置是机电合一的，在电路图上表示时，厂家为了使画法既简单（便于画图）又便于识图，多根据实际情况采用集中或分开表示法。
集中表示法是把一个电器装置的各组成部分，在图上集中绘制的一种表示方法。此法仅适用于较简单的电路。
分开表示法，如把继电器的线圈、触点分别画在不同的电路中，用同一文字符号或数字符号将分开部分联系起来。
11、先易后难
有些汽车电路图的某些局部电路可能比较复杂，一时难以看懂，可以暂时将其放一放，待其他局部电路都看懂后，结合看懂图中与该电路有联系的有关信息，再来进一步识读这部分电路。
12、注意搜集资料和经验积累
对于看不懂的电路要善于请教有关人员，同时还要善于查找收集相关资料；注意深入研究典型汽车电路，做到触类旁通；特别注意实际工作经验的积累，新技术、新工艺的应用和创新。
13、汽车电子控制系统的读图方法
汽车电子控制系统越来越多，其读图方法除以上所述要领适用外，以下方法与步骤对汽车电子控制系统的读图很有帮助。
1、要以电控系统的ECU为中心，因为这是整个系统的控制中心，所有电器部件都必然与这里发生关系。
2、 对ECU的各个接脚有大致印象，弄清楚分为几个区域，各区接脚排列的规律。
3、 找出该系统给ECU供电的电源线有哪些，注意一般ECU都不止一根电源线，弄清楚各电源线的供电状态（如常火线或开关控制）。
4、 找出该系统的搭铁线有哪些，注意分清哪些是在ECU内部搭铁，哪些是在车架上搭铁，哪些是在各总成机体上搭铁。
5、找出那些是系统的信号输入传感器，各传感器是否需要电源，并找出相应的电源线，该传感器那里搭铁。
6、找出系统的执行器有哪些，弄清电源供给和搭铁情况，电脑控制执行器的方式（控制搭铁端或电源端）。
汽车线束
汽车用电线
按承受电压的高低分类：高压导线和低压导线。
⑴ 导线截面积的正确选择
根据用电设备的负载电流大小选择导线的截面积。其一般原则为：
长时间工作的电气设备可选用实际载流量60%的导线；短时间工作的用电设备可选用实际载流量60%－100%之间的导线。同时，还应考虑电路中的电压降和导线发热等情况，以免影响用电设备的电气性能和超过导线的允许温度。为保证一定的机械强度，一般低压导线截面积不小于0.5mm2。
下表为各种铜芯导线标称截面积的允许载流量。
下表为汽车12V电系主要电路导线截面积选择的推荐值 。
⑵ 导线的颜色
为便于安装和检修，汽车采用双色导线，主色为基础色，辅色为环布导线的条色带或螺旋色带，且标注时主色在前，辅色在后。以双色为基础选用时，各用电系统的电源线为单色，其余为双色，双色线的主色见下表。
标称截面积大于1.5 mm2的双色线，主辅颜色的搭配见下表。
注：○－容许搭配的颜色；Δ－不推荐搭配的颜色。
汽车线束
为使全车线路规整，安装方便及保护导线的绝缘，汽车上的全车线路除高压线、蓄电池电缆和起动机电缆外，一般将同区域的不同规格的导线用棉纱或薄聚氯乙烯带缠绕包扎成束，称为线束。
⑴ 线束的包扎
① 电缆半叠包扎法，涂绝缘漆，烘干，以增加电缆的强度和
绝缘性能。
② 新型线束，局部塑料包扎后放入侧切口的塑料波纹管内，使其强度更高，保护性能更好，查找线路故障方便。
⑵ 线束的安装 同一种车型的线束在制造厂里按车型设计制造好后，用卡簧或绊钉固定在车上的既定位置，其抽头恰好在各电气设备接线柱附近位置，安装时按线号装在其对应的接线柱上。各种车型的线束各不相同，同一车型线束按发动机、底盘和车身分多个线束。
汽车电气设备线路常见故障
开路 （断路）故障
短路（短接）故障
接触不良（接触电阻过大）故障
汽车电路故障诊断与检修的一般流程
一般流程对初学者按部就班，培养良好的故障诊断与检修思路大有裨益。对于具备相当的理论知识和工作经验的维修人员，实际工作中不必过分拘泥于流程步骤，可以视实际情况或凭经验略过一些步骤，直达故障点进行检修，可有效提高工作效率。
另外，现代汽车上微计算机控制系统越来越多，利用故障诊断仪读取故障码和数据流进行故障诊断非常快捷，能有效的缩小故障范围，甚至能直接完成故障定位。因此对于微计算机控制系统故障或相关故障，注意故障诊断仪的优先采用。
汽车线路故障诊断与检修的常用方法
直观法
当汽车电系的某个部分发生故障时，会出现冒烟、火花、异响、焦臭、高温等异常现象。通过人体的感觉器官，听、摸、闻、看等对汽车电器进行直观检查，进而判断出故障的所在部位，从而大大地提高了检修速度。
检查保险法
当汽车电系出现故障时，首先应查看保险是否完好。如汽车在行驶中，若某个电器突然停止工作，同时该支路上的熔断器熔断，说明该支路有搭铁故障存在。某个系统的保险反复烧断，则表明该系统一定有类似搭铁的故障存在，不应只更换熔断器了事。
刮火法
刮火法又称试火法，通常应用于判断线束或导线有无开路。拆下用电设备的某一线头对汽车的金属部分（打铁）碰试，根据火花的有无，判断是否开路。
注意：刮火不宜用来检查汽车电子电路，以免损坏电子元件器材。
试灯法
用一个汽车灯泡作为临时试灯，检查线束是否开路或短路，电器或电路有无故障等。此方法特别适合于检查不允许直接短路的带有电子元器件的电器。使用临时试灯法应注意试灯的功率不要太大，在测试电子控制器的控制（输出）端子是否有输出及是否有足够的输出时尤其要慎重，防止使控制器超载损坏。
短路法
短路法又叫短接法，即用一根导线将某段导线或某一电器短接后观察用电器的变化。
替换法
替换法常用于故障原因比较复杂的情况，能对可能产生的原因逐一进行排除。其具体做法是：用一个已知是完好的零部件来替换被认为或怀疑是有故障的零部件，这样做可以试探出怀疑是否正确。若替换后故障消除，说明怀疑成立；否则，装回原件，进行新的替换，直至找到真正的故障部位。
模拟法
⑴ 车辆振动模拟
⑵ 热敏感性（温度）模拟
注意：不要将电气元件加热到60℃以上。
⑶ 浸水模拟
注意：不得将水直接喷在电气元件上。
⑷ 电负载模拟
⑸冷起动或热起动模拟
在某些情况下，只有当车辆冷起动时才会发生电气故障，或在车辆短暂熄火后热起动时发生。
汽车线路故障诊断与检修的注意事项
维修汽车电气系统的首要原则是不要随意更换电线或电器，这种操作有可能因短路、过载而引起火灾。同时还应注意以下各项：
1、拆卸蓄电池时，总是最先拆下负极（－）电缆；装上蓄电池时，总是最后连接负极（－）电缆。拆下或装上蓄电池电缆时，应确保点火开关或其他开关都已断开，否则会导致半导体元器件的损坏。切勿颠倒蓄电池接线柱极性。
2、允许使用欧姆表及万用表的R×100以下低阻欧姆挡检测小功率晶体三极管，以免电流过载损坏它们。更换三极管时，应首先接入基极，拆卸时，则应最后拆卸基极。对于金属氧化物半导体管（MOS），则应当心静电击穿，焊接时，应丛电源上拔下烙铁插头。
3、拆卸和安装元件时，应切断电源。如无特殊说明，元件引脚距焊点应在10mm以上，以免烙铁烫坏元件，且宜使用恒温或功率小于75W的电烙铁。
4、更换烧坏的保险时，应使用相同规格的保险。使用比规定容量大的保险会导致电气损坏或产生火灾。
5、靠近震动部件（如发动机）的线束部分应用卡子固定，将松弛部分拉紧，以免由于震动造成线束与其他部件接触。
6、不要粗暴地对待电器，也不能随意乱仍。无论好坏器件，都应轻拿轻放。以免使其承受过大冲击。
7、与尖锐边缘磨碰的线束部分应用胶带缠起来，以免损坏。安装固定零件时，应确保线束不要被夹住或被破坏，同时应确保接插头接插牢固。
8、进行保养时，若温度超过80℃（如进行焊接时），应先拆下对温度敏感的零件（如ECU）。
