Die rasche Expansion der Infrastruktur für Elektrofahrzeuge (EV) stützt sich stark auf robuste Verbindungsstandards, insbesondere das Combined Charging System (CCS). Im Mittelpunkt jeder Ladestation und jeder fahrzeuginternen Schnittstelle befindet sich die CCS Combo PCB. Diese Leiterplatte ist nicht nur ein passiver Stecker; sie ist ein komplexes Steuerzentrum, das für die Verwaltung der Hochspannungsstromübertragung, der Sicherheitsverriegelungen und des kritischen Kommunikations-Handshakes zwischen dem Fahrzeug und dem Stromnetz verantwortlich ist.

Für Ingenieure und Einkaufsleiter bei APTPCB (APTPCB PCB Factory) ist das Verständnis der Nuancen dieser Platine unerlässlich. Im Gegensatz zu einer Standard-Leiterplatte für Unterhaltungselektronik muss eine CCS Combo PCB extremen thermischen Zyklen, hohen Spannungen bis zu 1000 V und strengen automobilen Zuverlässigkeitsstandards standhalten. Dieser Leitfaden deckt den gesamten Lebenszyklus dieser Platinen ab, von der anfänglichen Materialauswahl bis zur abschließenden Validierung, um sicherzustellen, dass Ihre EV-Ladeprojekte globale Sicherheits- und Leistungsstandards erfüllen.

Wichtige Erkenntnisse

• Definition: Eine CCS Combo PCB verwaltet die physikalische Schnittstelle und das Kommunikationsprotokoll (ISO 15118) für DC-Schnellladung und AC-Ladung in einem einzigen Formfaktor.
• Kritisches Maß: Der Comparative Tracking Index (CTI) des Laminats ist entscheidend; er muss typischerweise 600 V überschreiten, um Lichtbogenbildung unter Hochspannung zu verhindern.
• Wärmemanagement: Dickkupfer (3oz+) und thermische Vias sind für DC-Schnellladevarianten unerlässlich, um Ströme von über 200 A zu bewältigen.
• Signalintegrität: Impedanzkontrolle ist für die Power Line Communication (PLC)-Leitungen erforderlich, um sicherzustellen, dass Fahrzeug und Ladegerät korrekt "kommunizieren".
• Validierung: Automatische Optische Inspektion (AOI) ist unzureichend; Hochspannungstests (Hi-Pot-Tests) sind zwingend erforderlich, um die Isolation zu überprüfen.
• Missverständnis: Nicht alle CCS-Platinen sind gleich; ein Typ-1 (US) PCB-Layout unterscheidet sich erheblich von einem Typ-2 (EU) Layout in der Pin-Konfiguration.
• Tipp: Beziehen Sie Ihren Hersteller frühzeitig ein, um die Kupferdicke mit den Anforderungen an den minimalen Leiterbahnabstand in Einklang zu bringen.

Combined Charging System (CCS) Combo PCB wirklich bedeutet (Umfang & Grenzen)

Aufbauend auf den wichtigsten Erkenntnissen ist es wichtig, genau zu definieren, was unter den Umfang einer CCS Combo PCB fällt. Das "Combo" in CCS steht für die Kombination von AC- und DC-Lade-Pins in einem einzigen Einlass. Folglich muss die dieses System unterstützende Leiterplatte zwei unterschiedliche Bereiche handhaben: den Logik-/Kommunikationsbereich und den Hochleistungsbereich.

Im Kontext der Fertigung bezieht sich dieser Begriff normalerweise auf zwei spezifische Arten von Platinen. Erstens bezieht er sich auf den EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment) Controller, der sich in der Ladestation befindet. Diese Platine interpretiert die Pilotsignale und verwaltet die Schütze. Zweitens bezieht er sich auf die Inlet PCB, die sich auf der Fahrzeugseite oder im Stecker befindet und die Hochstrom-Pins physisch zum Batteriemanagementsystem oder zur AC-DC-Wandlerplatine leitet. Die Komplexität entsteht, weil diese Platinen Niederspannungs-Kommunikationssignale (Control Pilot und Proximity Pilot) neben Hochspannungs-Gleichstromschienen integrieren müssen. Dies erfordert eine strikte Einhaltung der Kriech- und Luftstreckenregeln gemäß IEC 60664. Im Gegensatz zu einer Standard-AC-Ladeplatine, die nur geringere Leistungsstufen verwaltet, muss die CCS-Variante den Belastungen des DC-Schnellladens standhalten, das oft 350 kW oder mehr erreicht.

Combined Charging System (CCS) Combo PCBs (Qualitätsbewertung)

Das Verständnis der Definition hilft, aber um eine zuverlässige Platine herzustellen, müssen Sie die Qualität anhand spezifischer Kennzahlen quantifizieren. Hochspannungsanwendungen erfordern Materialien und Toleranzen, die die Standardanforderungen der IPC Klasse 2 übertreffen.

Die folgende Tabelle listet die kritischen Parameter auf, die Sie bei der Bestellung dieser Platinen bei APTPCB angeben müssen.

Kennzahl	Warum sie wichtig ist	Typischer Bereich oder Einflussfaktoren	Messmethode
CTI (Vergleichender Kriechstromfestigkeitsindex)	Verhindert elektrischen Durchschlag (Kriechspuren) über die Oberfläche unter Spannung.	PLC 0 (≥600V) ist Standard für EV-Hochspannungsschaltkreise.	IEC 60112 Prüfmethode.
Kupfergewicht	Bestimmt die Strombelastbarkeit und Wärmeableitung.	3oz bis 6oz (105µm - 210µm) für Leistungspfade; 1oz für Logik.	Mikroschliffanalyse.
Tg (Glasübergangstemperatur)	Stellt sicher, dass die Platine bei thermischer Belastung nicht weich wird oder sich delaminiert.	Hohe Tg (≥170°C) wird für die Zuverlässigkeit im Automobilbereich empfohlen.	DSC (Differenzielle Rasterkalorimetrie).
Durchschlagsfestigkeit	Misst die Isolationsfestigkeit des Substratmaterials.	>40kV/mm wird bevorzugt, um interne Lichtbögen zu verhindern.	Hi-Pot-Prüfung (Spannungsfestigkeit).
Impedanzkontrolle	Wesentlich für die Stabilität des PLC-Kommunikationssignals (Green PHY).	50Ω oder 100Ω differentiell ±10%.	TDR (Zeitbereichsreflektometrie).
Lötstopplacksteg	Verhindert Lötbrücken zwischen feinen Pins und Hochspannungspads.	Min. 4 mil (0,1 mm); abhängig von der Kupferdicke.	AOI oder Sichtprüfung.
CAF-Beständigkeit	Verhindert das Wachstum von leitfähigen anodischen Filamenten (CAF) über die Zeit in feuchten Umgebungen.	Muss ein Laminat der Anti-CAF-Klasse sein.	Temperatur-Feuchte-Vorspannungs-Prüfung (THB).

Combined Charging System (CCS) Combo PCB: Auswahlhilfe nach Szenario (Kompromisse)

Sobald Sie die Kennzahlen verstanden haben, ist der nächste Schritt die Auswahl der richtigen Platinenarchitektur für Ihre spezifische Anwendung. Nicht jedes Ladegerät benötigt eine Platine mit schwerem Kupfer, und eine Überdimensionierung treibt die Kosten unnötig in die Höhe.

Hier erfahren Sie, wie Sie die richtige CCS Combo PCB-Konfiguration basierend auf sechs gängigen Einsatzszenarien auswählen.

1. AC-Wallbox für zu Hause (Level 2)

• Anforderung: 7kW bis 22kW AC-Laden.
• Empfehlung: Standard FR4, Tg 150°C, 2oz Kupfer.
• Kompromiss: Geringere Kosten, aber begrenzter thermischer Spielraum. Nicht für DC-Schnelllade-Upgrades geeignet.
• Fokus: Kosteneffizienz und kompaktes Layout.

2. Öffentliches DC-Schnellladegerät (50kW)

• Anforderung: Moderate DC-Ladung, oft in Stadtzentren zu finden.
• Empfehlung: Hoch-Tg (170°C) FR4, 3oz Kupfer, partielle Dickkupfertechnologie.
• Kompromiss: Höhere Kosten als AC-Platinen. Erfordert sorgfältige thermische Simulation.
• Fokus: Ausgleich von Wärmemanagement und Platinengröße.

3. Ultraschnelle HPC-Station (350kW - Flüssigkeitsgekühlt)

• Anforderung: Extreme Leistungsabgabe für Autobahnladung.
• Empfehlung: Dickkupfer-Leiterplatte (4oz-6oz) oder Metallkern-Leiterplatte (MCPCB) für spezifische Leistungsmodule.
• Kompromiss: Sehr hohe Herstellungskosten und längere Lieferzeiten. Komplexe Montage.
• Fokus: Maximale Wärmeableitung und Strombelastbarkeit.

4. Onboard-Ladegerät (OBC)-Schnittstelle

• Anforderung: Die fahrzeugseitige Einlass-Leiterplatte, die an die Batterie angeschlossen wird.
• Empfehlung: Materialien in Automobilqualität (IATF 16949 konform), Anti-CAF-Laminat.
• Kompromiss: Strenge Validierungsanforderungen erhöhen die Entwicklungszeit.
• Fokus: Vibrationsfestigkeit und Langzeitverlässigkeit (10+ Jahre).

5. Tragbares EVSE (Notladegerät)

• Anforderung: Robustes, mobiles Ladegerät.
• Empfehlung: Starrflex-Leiterplatte für kompakte, ergonomische Griffe.
• Kompromiss: Höherer Stückpreis aufgrund flexibler Materialien, verbessert aber die Haltbarkeit und Verpackung.
• Fokus: Mechanische Flexibilität und Stoßfestigkeit.

6. V2G (Vehicle-to-Grid) Bidirektionales System

• Anforderung: Strom fließt sowohl zum als auch vom Fahrzeug.
• Empfehlung: Komplexer Mehrschichtaufbau (6-8 Lagen) zur Bewältigung komplexer Logik und Leistungsschaltung.
• Kompromiss: Signalintegrität wird aufgrund von Schaltrauschen schwierig.
• Fokus: EMI-Abschirmung und präzise Impedanzkontrolle.

Combined Charging System (CCS) Combo PCB Implementierungs-Checkpunkte (vom Design zur Fertigung)

Nachdem Sie den richtigen Ansatz gewählt haben, gehen Sie in die Ausführungsphase über. Die Fertigung einer CCS Combo PCB erfordert einen disziplinierten Prozess, um kostspielige Ausschussereignisse zu vermeiden.

Verwenden Sie diese Checkliste, um Ihr Projekt von den Designdateien bis zum Endprodukt zu steuern.

1. Schaltplanvalidierung: Überprüfen Sie, ob die Steuerpilot (CP)- und Näherungspilot (PP)-Schaltkreise von den Hochspannungs-Gleichstromleitungen isoliert sind.
2. Materialauswahl: Bestätigen Sie, dass das Laminatdatenblatt explizit CTI ≥ 600V angibt und CAF-beständig ist. Verlassen Sie sich nicht auf generische "FR4"-Spezifikationen.
3. Lagenaufbau-Design: Platzieren Sie bei hohen Strömen Leistungsebenen auf internen Lagen mit ausreichend Kupfergewicht, stellen Sie jedoch sicher, dass die Prepreg-Dicke für die dielektrische Isolation ausreicht.
4. Abstandsüberprüfung: Führen Sie eine DFM-Prüfung speziell für Hochspannung durch. Stellen Sie sicher, dass die Kriechstrecken die IEC 60664-Normen erfüllen (oft >8mm für bestimmte Spannungstypen).
5. Bohrstrategie: Bei der Verwendung von Starkkupfer ist sicherzustellen, dass die Bohrergröße die dickere Beschichtung berücksichtigt, die in der Bohrlochwandung erforderlich ist. Das Aspektverhältnis sollte konservativ (unter 8:1) gehalten werden.
6. Ätzkompensation: Starkkupfer erfordert eine erhebliche Ätzkompensation. Entwerfen Sie Leiterbahnen in der CAD-Datei etwas breiter, um das während des Ätzens entfernte Material zu berücksichtigen.
7. Lötstopplackauftrag: Verwenden Sie mehrere Schichten Lötstopplack oder spezielle Hochspannungs-Plug-Via-Tinten, um sicherzustellen, dass keine Hohlräume vorhanden sind, die zu Lichtbogenbildung führen könnten.
8. Oberflächenveredelung: Chemisch Nickel/Immersionsgold (ENIG) wird für flache Pads und Korrosionsbeständigkeit bevorzugt, insbesondere für die Kommunikationspins.
9. Elektrische Prüfung (E-Test): Legen Sie für den Netzlistentest eine höhere Spannung fest als bei Standardplatinen. Standard sind oft 100V; für CCS fordern Sie 250V oder höher an, falls möglich, für die Isolationsprüfung.
10. Abschließende Qualitätsprüfung: Führen Sie eine 100%ige Sichtprüfung auf Kupfergrate oder potenzielle Kurzschlüsse durch, die in Hochspannungsumgebungen katastrophal wären.

Combined Charging System (CCS) Combo PCBs (und der richtige Ansatz)

Auch mit einer Checkliste können Fehler auftreten. Die einzigartigen Anforderungen der CCS Combo PCB stellen Designer, die an Niederspannungselektronik gewöhnt sind, oft vor Herausforderungen.

1. Ignorieren von Kriech- und Luftstrecken

• Fehler: Verwendung von Standard-5-mil-Abstandsregeln auf einer Platine, die 400V+ führt.
• Korrektur: Verwenden Sie einen Rechner, der auf IEC-Standards basiert. Möglicherweise benötigen Sie Schlitze (Ausfräsen von Leiterplattenmaterial) zwischen Hochspannungs-Pads, um den Kriechweg effektiv zu vergrößern, ohne die Platinengröße zu erhöhen.

2. Unterschätzung des thermischen Anstiegs

• Fehler: Annahme, dass ein Standard-Leiterbahnbreitenrechner für eine geschlossene, unbelüftete Ladebuchse gilt.
• Korrektur: Verwenden Sie High Thermal PCB-Designprinzipien. Simulieren Sie den Temperaturanstieg unter Annahme der schlechtesten Umgebungstemperatur (oft 50 °C in einer Ladestation).

3. Schlechte PLC-Signalverlegung

• Fehler: Verlegen der Kommunikationsleitungen (CP/PP) parallel zu den Hochspannungs-DC-Schaltleitungen.
• Korrektur: Verlegen Sie Differenzpaare entfernt von Leistungsebenen. Verwenden Sie eine Masseabschirmung oder Schutzleiterbahnen, um die Integrität des Kommunikations-Handshakes zu schützen.

4. Falsche Kupferdickenangabe

• Fehler: Angabe von 1oz Kupfer und Verlassen auf Lötmittel zur Stromführung.
• Korrektur: Geben Sie 3oz oder 4oz Basiskupfer an. Lötmittel hat einen viel höheren Widerstand als Kupfer und sollte nicht der primäre Stromträger für Hochstrompfade sein.

5. Vernachlässigung des Umweltschutzes

• Fehler: Die Leiterplatte ohne Schutzlackierung freiliegend lassen.
• Korrektur: EV-Ladegeräte sind Außengeräte. Tragen Sie eine Silikon- oder Acryl-Schutzlackierung auf, um sie vor Feuchtigkeit und Staub zu schützen.

6. Unzureichende Via-Kapazität

• Fehler: Verwendung einer einzelnen Standard-Via für einen 10A-Strompfad.
• Korrektur: Verwenden Sie Via-Arrays (Stitching), um hohe Ströme zwischen den Lagen zu übertragen. Berechnen Sie die Strombelastbarkeit pro Via und fügen Sie einen Sicherheitsabstand von 50% hinzu.

Combined Charging System (CCS) Combo PCB FAQ (Kosten, Lieferzeit, Materialien, Tests, Abnahmekriterien)

F: Was ist der typische Kostenunterschied zwischen einer Standard-Leiterplatte und einer CCS Combo Leiterplatte? A: Eine CCS-Platine kostet typischerweise 30-50% mehr als eine Standardplatine gleicher Größe. Dies liegt an der Anforderung an Materialien mit hohem CTI, Schwerkupfer (das mehr Ätzmittel und Beschichtungszeit verbraucht) und strengeren Testprotokollen.

F: Wie ist die Lieferzeit für Schwerkupfer-CCS-Platinen im Vergleich? A: Standard-Leiterplatten können 3-5 Tage dauern. Schwerkupfer-Platinen (>3oz) benötigen oft 8-12 Tage, da die Laminierungs- und Beschichtungszyklen länger sind und langsamere, präzisere Ätzprozesse erfordern.

F: Kann ich Standard-FR4 für eine CCS Combo Leiterplatte verwenden? A: Für den Logikbereich, ja. Für die Hochspannungsbereiche hat Standard-FR4 jedoch oft einen CTI von 175V-250V. Sie müssen "High CTI" (PLC 0) FR4 spezifizieren, um die Sicherheitsstandards für 600V+-Anwendungen zu erfüllen.

F: Was sind die Abnahmekriterien für Hochspannungs-Isolationstests? A: Die Platine muss einen Hi-Pot-Test bestehen, bei dem eine hohe Spannung (oft 1000VDC +) zwischen isolierten Netzen angelegt wird. Das Abnahmekriterium ist typischerweise ein Leckstrom unter einem bestimmten Schwellenwert (z.B. <1mA) ohne Durchschlag oder Überschlag. F: Benötige ich spezielle Oberflächenveredelungen für die Anschlussflächen? A: Ja. Hartgold wird oft für die eigentlichen Anschlussfinger empfohlen, wenn diese Teil der Leiterplatte sind (Steckkartenrand-Stil), da es verschleißfest ist. Für Bauteilpads wird ENIG aufgrund seiner Ebenheit und Zuverlässigkeit bevorzugt.

F: Wie gehe ich mit der Wärme aus dem AC-DC-Wandler-Leiterplattenbereich um? A: Wenn Ihr CCS-System die Leistungsumwandlungsstufe umfasst, sollten Sie die Verwendung eines Metallkerns oder das Einbetten von Kupfermünzen in die Leiterplatte in Betracht ziehen, um die Wärme von MOSFETs oder IGBTs physisch zum Gehäuse abzuleiten.

F: Welche Daten werden für eine DFM-Überprüfung einer CCS-Platine benötigt? A: Neben Gerber-Dateien müssen Sie die Netzliste, eine Lagenaufbauzeichnung mit Angabe der dielektrischen Spannungen, Stromanforderungen pro Netz und alle spezifischen Isolationszonen, die Routing-Schlitze benötigen, bereitstellen.

F: Ist eine UL-Zertifizierung für die unbestückte Leiterplatte erforderlich? A: Ja, der Hersteller der unbestückten Platine (wie APTPCB) sollte eine UL 94 V-0 Entflammbarkeitsbewertung besitzen. Die Endmontage benötigt wahrscheinlich eine Systemzertifizierung (UL 2202 oder ähnlich), die auf der zugrunde liegenden Zertifizierung der Leiterplatte basiert.

Combined Charging System (CCS) Combo Leiterplatten (verwandte Seiten und Tools)

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Combined Charging System (CCS) Combo PCB Glossar (Schlüsselbegriffe)

Begriff	Definition
CCS (Combined Charging System)	Ein Standard zum Laden von Elektrofahrzeugen, der Combo 1- oder Combo 2-Steckverbinder verwendet, um Strom mit bis zu 350 Kilowatt zu liefern.
EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment)	Die Infrastruktur, die elektrische Energie zum Aufladen von Elektrofahrzeugen bereitstellt (die Ladestation).
CP (Control Pilot)	Eine Kommunikationsleitung im Ladekabel, die verwendet wird, um den Ladezustand zwischen Auto und Ladegerät zu signalisieren.
PP (Proximity Pilot)	Eine Sicherheitsleitung, die sicherstellt, dass der Stecker vollständig eingeführt ist und verhindert, dass das Auto während der Verbindung wegfährt.
PLC (Power Line Communication)	Eine Kommunikationsmethode, bei der Daten über die vorhandenen Stromkabel gesendet werden; wird in CCS für den digitalen Handshake verwendet.
BMS (Batteriemanagementsystem)	Das System im Elektrofahrzeug, das den Akkupack verwaltet; die CCS-Leiterplatte kommuniziert mit diesem System.
OBC (Onboard-Ladegerät)	Das Gerät im Fahrzeug, das Wechselstrom aus dem Netz in Gleichstrom für die Batterie umwandelt.
Kriechstrecke	Der kürzeste Abstand zwischen zwei leitfähigen Teilen entlang der Oberfläche eines festen Isoliermaterials.
Luftstrecke	Der kürzeste Abstand zwischen zwei leitfähigen Teilen durch die Luft.
CTI (Kriechstromfestigkeit)	Ein Maß für die elektrischen Durchschlagseigenschaften (Kriechwegbildung) eines Isoliermaterials.
Dickkupfer	Leiterplattenfertigungstechnologie, die ≥3oz Kupfer verwendet, um hohe Stromlasten zu bewältigen.
ISO 15118	Der internationale Standard, der die Fahrzeug-zu-Netz-Kommunikationsschnittstelle für das Laden definiert.

Combined Charging System (CCS) Combo Leiterplatte

Die CCS Combo Leiterplatte ist ein entscheidender Wegbereiter der Elektromobilitätsrevolution. Sie überbrückt die Lücke zwischen Stromnetz und Fahrzeug und erfordert ein feines Gleichgewicht zwischen hoher Leistungsfähigkeit und präzisen Kommunikationsmöglichkeiten. Ob Sie ein Level-2-Heimladegerät oder eine Level-3-DC-Schnellladestation entwickeln, der Erfolg Ihres Produkts hängt von der Auswahl der richtigen Materialien, der Einhaltung strenger Designregeln und der Zusammenarbeit mit einem fähigen Hersteller ab. Bei APTPCB sind wir auf die Komplexität von Hochspannungs- und Automobil-Leiterplatten spezialisiert. Um Ihr Projekt voranzutreiben, empfehlen wir Ihnen, Ihre Daten für eine umfassende DFM-Überprüfung vorzubereiten.

Bei Angebotsanfragen bitten wir Sie um folgende Angaben:

1. Gerber-Dateien: Im RS-274X-Format.
2. Lagenaufbau-Details: Insbesondere unter Angabe der CTI-Anforderungen und Kupfergewichte.
3. Fertigungszeichnung: Hervorhebung kritischer Kriechstrecken und Schlitzanforderungen.
4. Testanforderungen: Spannungspegel für Hi-Pot-Tests.

Indem Sie diese Details frühzeitig berücksichtigen, gewährleisten Sie einen reibungslosen Übergang vom Prototyp zur Massenproduktion und bieten EV-Benutzern weltweit ein sicheres und zuverlässiges Ladeerlebnis.

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