> สินค้าและบริการ > PCBA > เครื่องใช้ไฟฟ้า PCBA > บีเอ็มเอส พีซีบีเอ

บีเอ็มเอส พีซีบีเอ

Unixplore Electronics BMS PCBA คือโซลูชันแผงวงจรการจัดการแบตเตอรี่ระดับมืออาชีพที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียม ในฐานะผู้ผลิตและโรงงาน PCBA BMS PCBA ของจีน Unixplore Electronics นำเสนอโซลูชันการประกอบ PCB สำหรับ EV การจัดเก็บพลังงาน และระบบการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้า

ส่งคำถาม

รายละเอียดสินค้า

ด้วยการวิเคราะห์ความล้มเหลวตลอด 20 ปีในภาคยานยนต์ไฟฟ้า การจัดเก็บพลังงาน และการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้า ฉันได้บันทึกไว้อย่างชัดเจนถึงสิ่งที่แยก BMS 10 ปีออกจากอันตรายใน 6 เดือน คู่มือนี้ให้รายละเอียดทางเทคนิค กฎโครงร่าง และวิธีการตรวจสอบตามการส่งคืนสนามจริง

BMS PCBA ต้องทำอะไรบ้าง

BMS PCBA ตรวจสอบ ปกป้อง และปรับสมดุลเซลล์ลิเธียม สี่ฟังก์ชั่นไม่สามารถต่อรองได้:
การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน (OVP): ตัดการชาร์จที่ 4.25V ต่อเซลล์ (Li-ion)
การป้องกันแรงดันไฟฟ้าต่ำ (UVP): ตัดการคายประจุที่ 2.5V ถึง 3.0V ต่อเซลล์
การป้องกันกระแสเกิน (OCP): การเดินทางเร็ว (ช่วง µs) สำหรับการลัดวงจร
การปรับสมดุลเซลล์: การปรับสมดุลแบบพาสซีฟหรือแบบแอคทีฟในเซลล์ชุดต่างๆ
หากขาดสิ่งเหล่านี้ไปจะทำให้การชุมนุมต้องรับผิด

พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลัก

ค่าต่อไปนี้แสดงถึงค่าขั้นต่ำของอุตสาหกรรมสำหรับการทำงานที่ปลอดภัย เกินเหล่านี้เสมอสำหรับการจัดเก็บยานยนต์หรืออยู่กับที่

พิกัดแรงดันและกระแส

พารามิเตอร์	3S ถึง 7S (EV แสง)	8S ถึง 16S (การจัดเก็บพลังงาน)	24S+ (ไฟฟ้าแรงสูง)
การคายประจุต่อเนื่องสูงสุด	20A ถึง 60A	60A ถึง 200A	200A+
กระแสสูงสุด (10 วินาที)	80A ถึง 150A	200A ถึง 400A	500A+
ชาร์จปัจจุบัน	5A ถึง 20A	20A ถึง 50A	50A+
ความแม่นยำของแรงดันไฟฟ้าของเซลล์	±10มิลลิโวลต์	±5mV	±3mV (ต้องใช้ AFE ระดับพรีเมียม)
จุดวัดอุณหภูมิ	2 ถึง 4	4 ถึง 8	8 ถึง 12

คะแนนทริปการป้องกัน (ต่อเซลล์สำหรับ Li-Ion)

ประเภทการป้องกัน	มินทริป	การเดินทางทั่วไป	ทริปแม็กซ์
แรงดันไฟฟ้าเกิน	4.20V	4.25V	4.30V
ปล่อยแรงดันเกิน	4.05V	4.10V	4.15V
ภายใต้แรงดันไฟฟ้า	2.80V	2.50V	2.30V
การปล่อยแรงดันไฟฟ้าต่ำ	3.00V	3.10V	3.20V
ชาร์จเกินกระแส	ได้รับการจัดอันดับ 1.2 เท่า	เรตติ้ง 1.5 เท่า	ได้รับการจัดอันดับ 2.0x
ปล่อยกระแสเกิน	เรตติ้ง 1.5 เท่า	ได้รับการจัดอันดับ 2.0x	เรตติ้ง 2.5 เท่า
ไฟฟ้าลัดวงจร	ได้รับการจัดอันดับ 3x ถึง 5x	ภายใน 300µs	ภายใน 100µs

กระแสไฟนิ่ง (โหมดสลีป)

ประเภทแบตเตอรี่	กระแสการนอนหลับที่ยอมรับได้	เป้าหมายประสิทธิภาพสูง
ลิเธียมไอออน (พกพา)	<20µA	<10µA
LiFePO4 (อยู่กับที่)	<50µA	<30µA
EV/กำลังสูง	<100µA	<50µA

กฎเค้าโครง PCBA เพื่อความน่าเชื่อถือ

ความล้มเหลวของ BMS ส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ PCB ไม่ใช่ที่ IC ปฏิบัติตามกฎ 12 ข้อนี้

Kelvin Sense Traces สำหรับแรงดันไฟฟ้าของเซลล์

อย่ากำหนดเส้นทางการติดตามความรู้สึกของเซลล์ผ่านเส้นทางที่มีกระแสไฟสูง
การต๊าปเซลล์แต่ละครั้งต้องมีระยะรอยเฉพาะ (0.2 มม. ถึง 0.3 มม.) จากตัวเชื่อมต่อโดยตรงไปยังพิน AFE (Analog Front End)
ไม่มีการแตกแขนง: อย่าแบ่งปันร่องรอยความรู้สึกระหว่างเซลล์

การออกแบบเส้นทางกระแสสูง

น้ำหนักทองแดง: ขั้นต่ำ 2 ออนซ์สำหรับ 20A ถึง 50A 4 ออนซ์สำหรับ 50A ถึง 100A
เลเยอร์ขนาน: ใช้หลายเลเยอร์ขนานกันสำหรับกระแสที่สูงกว่า 60A
การเปิดหน้ากากประสาน: เปิดเผยทองแดงและเพิ่มบัดกรีเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มหน้าตัด ซึ่งจะช่วยลดความต้านทานลง 30% ถึง 40%

ตำแหน่งตัวต้านทานความรู้สึก

การเชื่อมต่อแบบสี่สาย (เคลวิน): ตัวต้านทานแบบตรวจจับต้องมีร่องรอยการตรวจจับแรงดันไฟฟ้าโดยเฉพาะจากแผ่นอิเล็กโทรด
ตำแหน่ง: ภายใน 10 มม. จากพินอินพุตส่วนต่างของ AFE
การจับคู่การติดตาม: การติดตามความรู้สึกต้องมีความยาวเท่ากันและขนานกันเพื่อความแม่นยำในการวัดปัจจุบัน

การจัดการระบายความร้อนสำหรับ FET

พื้นที่ทองแดง: แผ่นระบาย MOSFET แต่ละแผ่นต้องใช้ระนาบทองแดงขนาด 300 มม.² ถึง 500 มม.²
จุดแวะระบายความร้อน: 9 ถึง 12 จุด (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3 มม.) ใต้แผ่นระบายความร้อน FET แต่ละแผ่น
ผ่านการเติม: ต้องใช้จุดเติมและต่อยอดเพื่อความน่าเชื่อถือในการบัดกรี

ระยะห่างส่วนประกอบสำหรับการแยกแรงดันไฟฟ้า

ระดับแรงดันไฟฟ้า	ระยะทางที่คืบคลาน (ต่ำสุด)	การกวาดล้าง (ขั้นต่ำ)
สูงสุด 60V (ลิเธียมไอออน 16S)	0.5มม	0.2มม
60V ถึง 150V	1.5มม	1.0มม
150V ถึง 300V	3.0มม	2.0มม

การแยกระนาบกราวด์

กราวด์กระแสไฟสูง (เส้นทางจ่ายไฟ): มีรอยหนา ไม่มีการแยก
กราวด์อะนาล็อกกระแสต่ำ (AFE ความรู้สึก): สตาร์เชื่อมต่อกับขั้วลบของแบตเตอรี่
จุดเชื่อมต่อ: รวมแอนะล็อกและกราวด์กราวด์ไว้ที่จุดเดียวใกล้กับตัวต้านทานการรับรู้

รายการตรวจสอบการเลือกส่วนประกอบ

BMS PCBA ที่เชื่อถือได้เริ่มต้นด้วยรายการวัสดุที่ถูกต้อง

ต้องการ BOM และรายการตรวจสอบการออกแบบที่สมบูรณ์สำหรับโครงการ BMS ของคุณหรือไม่?

ดาวน์โหลดรายการตรวจสอบ BMS PCBA ฟรี →

ส่วนหน้าแบบอะนาล็อก (AFE)

คุณสมบัติ	ความต้องการขั้นต่ำ	ที่ต้องการ
ความแม่นยำในการวัดแรงดันไฟฟ้าของเซลล์	±10มิลลิโวลต์	±3มิลลิโวลต์
FET ที่สมดุลในตัว	50mA ถึง 100mA	สมดุลภายนอกสำหรับ> 100mA
เปิดการตรวจจับสายไฟ	ใช่	ใช่
ช่องอุณหภูมิ	3	5+

กลุ่มผลิตภัณฑ์ AFE ที่แนะนำ: Texas Instruments BQ769x2 (สูงสุด 16S), อุปกรณ์อะนาล็อก LTC681x (ไฟฟ้าแรงสูง), NXP MC33771C (ยานยนต์)

เพาเวอร์มอสเฟต

อัตราแรงดันไฟฟ้า: แรงดันไฟฟ้าแพ็คสูงสุดอย่างน้อย 1.5x สำหรับ Li-ion 16S (สูงสุด 67V) ให้ใช้ FET 100V
อัตรากระแสไฟ: กระแสคายประจุต่อเนื่อง 2x ที่อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อ 100°C
FET แบบขนาน: สำหรับ 100A+ ให้ใช้ FET 4 ถึง 8 แบบขนาน การติดตามเกตต้องมีความยาวเท่ากันเพื่อให้แน่ใจว่ามีการสลับพร้อมกัน

ตัวต้านทานความรู้สึกปัจจุบัน

พารามิเตอร์	ค่า	เหตุผล
ความต้านทาน	0.5mΩ ถึง 2mΩ	ลดการสูญเสียพลังงานให้เหลือน้อยที่สุด
ความอดทน	±1% หรือดีกว่า	ส่งผลต่อความแม่นยำของการเดินทางเกินกระแส
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ	สูงสุด ±50ppm/°C	ป้องกันการดริฟท์ด้วยความร้อน
วัสดุ	โลหะผสม (แมงกานีส)	ความเหนี่ยวนำต่ำสำหรับการตรวจจับการลัดวงจร

ส่วนประกอบแบบพาสซีฟเพื่อความน่าเชื่อถือ

ตัวเก็บประจุ: X7R หรือ X5R อิเล็กทริกเท่านั้น ห้ามใช้ Y5V หรือ Z5U ใกล้กับพิน AFE
ตัวต้านทานสำหรับอินพุตการรับรู้: ตัวต้านทานซีรีส์ 1kΩ ถึง 10kΩ บนเส้นรับความรู้สึกของเซลล์ทุกเส้น จำกัดกระแสระหว่างเหตุการณ์ฟอลต์
ไดโอด TVS: 5V แบบสองทิศทางถึง 6V ในแต่ละอินพุตของเซลล์ ปกป้อง AFE จาก ESD และเดือยของชุดสายไฟ

ข้อกำหนดการผลิตและการตรวจสอบ

BMS PCBA ที่ออกแบบมาอย่างดีจะล้มเหลวในการประกอบหากขั้นตอนเหล่านี้ถูกละเลย

กระบวนการ	ความต้องการ	วิธีการตรวจสอบ
บัดกรีวางลายฉลุ	ความหนา 0.12 มม. ถึง 0.15 มม. สำหรับแผ่น AFE และ FET	SPI (การตรวจสอบการวางประสาน)
โปรไฟล์การรีโฟลว์	สูงสุด 240°C ถึง 250°C (ไร้สารตะกั่ว)	ข้อมูลตัวสร้างโปรไฟล์ต่อชุด
AOI (การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ)	ครอบคลุม 100% สำหรับส่วนประกอบแบบพาสซีฟและการวางแนว FET	บันทึกเครื่อง AOI
การตรวจสอบเอ็กซ์เรย์	แผ่นระบายความร้อน FET มีช่องว่างต่ำกว่า 25%	ระบบเอ็กซเรย์
ICT (การทดสอบในวงจร)	ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า ประตู FET และตัวต้านทานความรู้สึกทั้งหมด	อุปกรณ์ไอที
การเคลือบตามแบบ	อะคริลิคหรือซิลิโคน ความหนาขั้นต่ำ 0.03 มม	การตรวจสอบแสงยูวี

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ BMS PCBA

ด้านล่างนี้คือคำถามด้านเทคนิคสามข้อจากวิศวกรและผู้ประกอบชุดแบตเตอรี่

คำถามที่ 1: เหตุใด BMS PCBA ของฉันจึงกระตุ้นการป้องกันกระแสเกินที่ผิดพลาดระหว่างการสตาร์ทมอเตอร์ตามปกติ
ตอบ: คุณมีปัญหาเร่งด่วนในปัจจุบันรวมกับตัวกรอง OCP ที่เร็วเกินไป นี่คือการแก้ไขทางวิศวกรรม:
BMS AFE ส่วนใหญ่มีความล่าช้าในการป้องกันกระแสเกินที่กำหนดค่าได้ (โดยทั่วไปคือ 100µs ถึง 1ms) การสตาร์ทมอเตอร์ (โดยเฉพาะมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่าน) ดึงกระแสไฟพิกัด 5x ถึง 8x เป็นเวลา 1ms ถึง 5ms
ขั้นตอนที่ 1 - วัดการไหลเข้าจริง: ใช้ออสซิลโลสโคปที่มีหัววัดกระแสไฟฟ้าพาดผ่านตัวต้านทานการรับรู้ บันทึกกระแสไฟสูงสุดและระยะเวลาในระหว่างการสตาร์ทเครื่องในกรณีที่แย่ที่สุด (มอเตอร์เย็น แบตเตอรี่ต่ำ)
ขั้นตอนที่ 2 - ปรับการลงทะเบียน AFE: เพิ่มความล่าช้ากระแสเกินเป็น 2ms เป็น 5ms รักษาความล่าช้าในการลัดวงจรไว้ที่ 100µs (ซึ่งจะช่วยป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร)
ขั้นตอนที่ 3 - การปรับแต่งตัวกรองฮาร์ดแวร์: เพิ่มตัวเก็บประจุ 100nF ระหว่างหมุดตรวจจับกระแส AFE สิ่งนี้จะสร้างตัวกรอง RC 10µs ถึง 20µs ซึ่งจะไม่สนใจเดือยที่สั้นมาก
ขั้นตอนที่ 4 - หากยังคงสะดุด: ตัวต้านทานการรับรู้ของคุณใหญ่เกินไป ตัวต้านทาน 2mΩ ให้พลังงาน 200mV ที่ 100A สลับไปที่ 1mΩ หรือ 0.5mΩ เพื่อเพิ่มเฮดรูมก่อนการเดินทางของตัวเปรียบเทียบกระแสเกิน
คำเตือน: อย่าปิดใช้ OCP การเดินทางที่ผิดพลาดนั้นน่ารำคาญ ไฟเป็นสิ่งที่ถาวร

คำถามที่ 2: ฉันจะออกแบบ BMS PCBA ที่ทำให้ชุด LiFePO4 16S สมดุลกับเซลล์ 200Ah ได้อย่างไร
ตอบ: FET การปรับสมดุลในตัวแบบมาตรฐาน (50mA ถึง 100mA) จะใช้เวลา 80 ถึง 160 ชั่วโมงในการสร้างสมดุลให้กับเซลล์ 200Ah นั่นก็ใช้ไม่ได้ คุณต้องมีการปรับสมดุลแบบพาสซีฟภายนอกหรือการปรับสมดุลแบบแอคทีฟ
ตัวเลือก A - การปรับสมดุลแบบพาสซีฟภายนอก (คุ้มค่า):
ใช้ AFE ที่ควบคุม FET ที่สมดุลภายนอก (เช่น BQ76952 ที่มี FET N-channel ภายนอก)
การเลือกส่วนประกอบต่อเซลล์:
ตัวต้านทานสมดุล: 10Ω ถึง 22Ω, 5W ถึง 10W (โลหะออกไซด์หรือลวดพัน)
ปรับสมดุล FET: 60V, 5A, Rds(เปิด) < 50mΩ
กระแสไฟสมดุล: 200mA ถึง 500mA (ใช้ตัวต้านทาน 10Ω ที่เซลล์ 3.3V = 330mA)
ข้อกำหนดด้านความร้อนของ PCB: ตัวต้านทานแต่ละตัวจะกระจาย 1W ถึง 1.5W ต้องการพื้นที่ทองแดง 500 มม.² ต่อตัวต้านทาน
ตัวเลือก B - การปรับสมดุลแบบแอคทีฟ (ประสิทธิภาพสูง):
ใช้ IC บาลานเซอร์ที่ใช้งานอยู่ (เช่น อุปกรณ์อะนาล็อก LTC3300 หรือ Texas Instruments BQ79616)
โทโพโลยี: แบบ Capacitive หรือแบบหม้อแปลง
กระแสไฟสมดุล: 1A ถึง 5A ต่อเซลล์
ประสิทธิภาพ: 85% ถึง 92%
ความซับซ้อนของ PCB: ต้องใช้ 6 ถึง 8 ชั้น และแยกเซลล์อย่างระมัดระวัง
คำแนะนำสำหรับเซลล์ 200Ah: ใช้การปรับสมดุลแบบพาสซีฟภายนอกที่ 300mA ถึง 500mA เพิ่มฮีทซิงค์เหนืออาร์เรย์ตัวต้านทานแบบปรับสมดุล การปรับสมดุลที่ใช้งานเฉพาะเมื่ออายุการใช้งานเป็นสิ่งสำคัญและงบประมาณช่วยให้ต้นทุน PCBA สูงขึ้น 2 เท่า

คำถามที่ 3: BMS PCBA ต้องผ่านการทดสอบอะไรบ้างก่อนที่ฉันจะอนุมัติการผลิต
ตอบ: ต้องมีการทดสอบห้าครั้ง อย่าข้ามเลย

ทดสอบ	วิธี	ผ่าน/ไม่ผ่านเกณฑ์
1. ความแม่นยำในการวัดแรงดันไฟฟ้าของเซลล์	ใช้ความแม่นยำ 0V ถึง 5V กับอินพุตแต่ละเซลล์ผ่านตัวแบ่งตัวต้านทาน เปรียบเทียบการอ่าน AFE กับ DMM (6.5 หลัก)	ข้อผิดพลาดสูงสุด ±5mV ในทุกเซลล์ที่อุณหภูมิ 25°C ±10mV ตั้งแต่ -20°C ถึง +60°C
2. การเดินทางด้วยแรงดันไฟฟ้าเกิน / ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้า	ค่อยๆ เพิ่มแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ขึ้นและลง บันทึกการเดินทาง AFE และจุดปล่อย	การเดินทางภายใน ±10mV ของค่าที่ตั้งโปรแกรมไว้ ฮิสเทรีซิสระหว่าง 0.05V ถึง 0.15V
3. การทดสอบการเดินทางเกินปัจจุบัน	ใช้กระแสพัลส์จากโหลดอิเล็กทรอนิกส์ เพิ่มขึ้นเป็นขั้นตอน บันทึกจุดการเดินทางและเวลาตอบสนอง	กระแสทริปภายใน ±5% ของค่าที่ตั้งโปรแกรมไว้ เวลาการเดินทางต่ำกว่า 1ms สำหรับการลัดวงจร
4. ฟังก์ชั่นการปรับสมดุล	บังคับเซลล์หนึ่งให้สูงกว่าเซลล์อื่น 50mV เปิดใช้งานการปรับสมดุลเป็นเวลา 1 ชั่วโมง	แรงดันไฟฟ้าของเซลล์มีค่าเท่ากันภายใน 15mV อุณหภูมิ FET สูงขึ้นต่ำกว่า 40°C
5. ปัจจุบันโหมดสลีป	ถอดไฟภายนอกทั้งหมดออก วัดการดึงกระแสไฟจากก้อนแบตเตอรี่หลังจากผ่านไป 10 นาที	ต่ำกว่า 50µA สำหรับ LiFePO4 ที่อยู่กับที่ ต่ำกว่า 20µA สำหรับ Li-ion แบบพกพา