> Производи и услуги > PCBA > PCBA за потрошувачка електроника > BMS PCBA

BMS PCBA

Unixplore Electronics BMS PCBA е професионално решение за кола за управување со батерии дизајнирано за апликации со литиумски батерии. Како кинески производител на BMS PCBA, фабрика, Unixplore Electronics обезбедува решенија за склопување на ПХБ за електромобилни возила, складирање енергија и системи за е-мобилност.

Испрати барање

Опис на производот

Со 20 години анализа на дефекти во секторите за електрични возила, складирање енергија и е-мобилност, документирав што точно го дели 10-годишниот BMS од 6-месечната опасност. Овој водич обезбедува инженерски спецификации, правила за распоред и методи за верификација базирани на реални приноси на терен.

Што мора да направи BMS PCBA

BMS PCBA ги следи, штити и балансира литиумските клетки. За четири функции не може да се преговара:
Заштита од пренапон (OVP): Исклучете го полнењето на 4,25 V по ќелија (Li-ion).
Заштита од недоволно напон (UVP): Пресечете го празнењето на 2,5 V до 3,0 V по ќелија.
Заштита од прекумерна струја (OCP): Брзо патување (опсег μs) за кратки споеви.
Балансирање на ќелии: пасивно или активно изедначување низ сериските ќелии.
Недостаток на кое било од овие го претвора собранието во обврска.

Основни технички параметри

Следниве вредности ги претставуваат индустриските минимуми за безбедно работење. Секогаш надминувајте ги овие за автомобилски или стационарно складирање.

Оценки за напон и струја

Параметар	3S до 7S (Light EV)	8S до 16S (Складирање на енергија)	24S+ (висок напон)
Максимално континуирано празнење	20 А до 60 А	60А до 200А	200 А+
Врвна струја (10 сек.)	80А до 150А	200А до 400А	500 А+
Струја на полнење	5А до 20А	20 А до 50 А	50 А+
Точност на напонот на ќелијата	±10mV	± 5 mV	±3mV (потребна е премиум AFE)
Точки за мерење на температурата	2 до 4	4 до 8	8 до 12

Заштитни патни точки (по ќелија за Li-Ion)

Тип на заштита	Мин патување	Типично патување	Макс патување
Над-напон	4,20 V	4,25 V	4,30 V
Прекумерно ослободување на напон	4,05 V	4,10 V	4,15 V
Под-напон	2,80 V	2,50 V	2,30 V
Ослободување под напон	3,00 V	3,10 V	3,20 V
Над-струја на полнење	1,2x оценет	1,5x оценет	2,0x оценет
Прекумерна струја на празнење	1,5x оценет	2,0x оценет	2,5x оценет
Краток спој	3x до 5x оценети	Во рок од 300 µs	Во рок од 100 µs

Струја во мирување (режим на спиење)

Тип на батерија	Прифатлива струја за спиење	Цел со високи перформанси
Li-ion (пренослив)	<20 µA	<10 µA
LiFePO4 (стационарен)	<50 µA	<30 µA
EV / Висока моќност	<100 µA	<50 µA

Правила за распоред на PCBA за доверливост

Повеќето дефекти на BMS потекнуваат од ПХБ, а не од ИЦ. Следете ги овие 12 правила.

Келвин сетилни траги за напони на ќелии

Никогаш не насочувајте ги трагите на ќелиите низ патеките со висока струја.
Секој допир на ќелија бара посветена трага (0,2mm до 0,3mm) од конекторот директно до иглата AFE (Analog Front End).
Без разгранување: Не споделувајте сетилни траги помеѓу ќелиите.

Дизајн на патека со висока струја

Тежина на бакар: 2 oz минимум за 20A до 50A. 4 oz за 50А до 100А.
Паралелни слоеви: Користете повеќе слоеви паралелно за струи над 60 А.
Отворање на маската за лемење: Отложете го бакарот и додадете дополнително лемење за да го зголемите пресекот. Ова го намалува отпорот за 30% до 40%.

Поставување на сетилен отпор

Четирижично (Келвин) поврзување: Отпорникот за сетило мора да има посветени траги за сензори за напон од неговите перничиња.
Поставување: во рамките на 10 mm од диференцијалните влезни пинови AFE.
Усогласување на трагите: Трагите од сетилата мора да бидат еднаква должина и паралелни за точноста на тековното мерење.

Термички менаџмент за FET

Површина на бакар: За секоја одводна подлога на MOSFET е потребна бакарна рамнина од 300 mm² до 500 mm².
Термички виси: 9 до 12 виси (пречник од 0,3 мм) под секоја термална подлога FET.
Преку полнење: Пополнетите и затворените виси се задолжителни за доверливост на лемењето.

Растојанието на компонентите за изолација на напон

Ниво на напон	Растојание на лази (мин.)	Расчистување (мин.)
До 60V (16S Li-ion)	0,5 мм	0,2 мм
60V до 150V	1,5 мм	1,0 мм
150V до 300V	3,0 мм	2,0 мм

Разделување на земјената рамнина

Заземјување со висока струја (пат за напојување): Дебели траги, без расцеп.
Аналогно заземјување со ниска струја (AFE, сетило): Поврзете се со ѕвезда на негативниот терминал на батеријата.
Точка на поврзување: Спојте аналогно и напојувано заземјување во една точка во близина на отпорникот на сетилата.

Список за избор на компоненти

Сигурниот BMS PCBA започнува со вистинската сметка за материјали.

Ви треба комплетната листа за проверка на BOM и дизајн за вашиот BMS проект?

Преземете бесплатна листа за проверка на BMS PCBA →

Аналоген преден крај (AFE)

Карактеристика	Минимално барање	Претпочитано
Точност на мерење на напонот на ќелијата	±10mV	± 3 mV
Вградени FET за балансирање	50 mA до 100 mA	Надворешно балансирање за >100 mA
Отворете откривање жица	Да	Да
Температурни канали	3	5+

Препорачани AFE семејства: Texas Instruments BQ769x2 (до 16S), Аналогни уреди LTC681x (висок напон), NXP MC33771C (автомобилски).

Моќни МОСФЕТИ

Оцена на напон: Најмалку 1,5x максимален пакет напон. За 16S Li-ion (макс 67V), користете FET од 100V.
Тековна оцена: 2x струја на континуирано празнење на температура на спојката од 100°C.
Паралелни FETs: за 100A+, користете 4 до 8 FET паралелно. Трагите на портата мора да бидат со еднаква должина за да се обезбеди истовремено префрлување.

Отпорник на тековната смисла

Параметар	Вредност	Причина
Отпор	0,5mΩ до 2mΩ	Ја минимизира загубата на енергија
Толеранција	± 1% или подобро	Влијае на прецизноста на патувањето со прекумерна струја
Температурен коефициент	±50 ppm/°C максимум	Спречува нанос со топлина
Материјал	Метална легура (манганин)	Ниска индуктивност за откривање краток спој

Пасивни компоненти за доверливост

Кондензатори: само диелектрични X7R или X5R. Никогаш не користете Y5V или Z5U во близина на AFE пиновите.
Отпорници за сетилни влезови: Отпорници од серии од 1kΩ до 10kΩ на секоја линија за сетило на ќелиите. Ја ограничува струјата за време на настани со дефекти.
ТВС диоди: двонасочни 5V до 6V низ секој влез на ќелија. Го заштитува AFE од ESD и шила на жичаниот појас.

Барања за производство и инспекција

Добро дизајнираната BMS PCBA не успева да се состави ако овие чекори се игнорираат.

Процес	Услов	Метод на инспекција
Матрица за паста за лемење	Дебелина од 0,12 mm до 0,15 mm за AFE и FET влошки	SPI (Инспекција на паста за лемење)
Reflow профил	Максимални 240°C до 250°C (без олово)	Податоци за профилот по серија
AOI (Автоматска оптичка инспекција)	100% покриеност на пасивни компоненти и FET ориентација	АОИ машински дневници
Инспекција на Х-зраци	ФЕТ топлинска подлога празнини под 25%	Рендгенски систем
ИКТ (тест во коло)	Сите разделувачи на напон, FET порти и сетилни отпорници	ИКТ тела
Конформален слој	Акрилик или силикон, минимална дебелина од 0,03 мм	УВ светлина инспекција

Најчесто поставувани прашања за BMS PCBA

Подолу се дадени три технички прашања од инженери и составувачи на батерии.

П1: Зошто мојот BMS PCBA продолжува да активира лажна заштита од прекумерна струја при нормално стартување на моторот?
О: Имате тековен проблем со напливот во комбинација со пребрз OCP филтер. Еве ја инженерската поправка:
Повеќето BMS AFE имаат конфигурирачко доцнење за заштита од прекумерна струја (обично 100µs до 1ms). Вклучувањето на моторот (особено моторите со еднонасочна струја без четкички) влече номинална струја од 5x до 8x за 1ms до 5ms.
Чекор 1 - измерете го вистинскиот налет: Користете осцилоскоп со струјна сонда низ отпорникот за сетило. Снимајте ја максималната струја и времетраењето за време на најлошото стартување (ладен мотор, слаба батерија).
Чекор 2 - Прилагодете ги регистрите AFE: Зголемете го доцнењето на прекумерната струја на 2ms до 5ms. Одржувајте го доцнењето на краток спој на 100µs (ова штити од мртви шорцеви).
Чекор 3 - Подесување на хардверскиот филтер: Додајте кондензатор од 100nF помеѓу игличките со сетило за струја AFE. Ова создава RC филтер од 10µs до 20µs кој игнорира многу кратки шила.
Чекор 4 - Ако сè уште се исклучува: Вашиот отпорник за сетила е преголем. Отпорник од 2 mΩ произведува 200 mV на 100 А. Префрлете се на 1mΩ или 0,5mΩ за да го зголемите просторот за главата пред да се исклучи компараторот со прекумерна струја.
Предупредување: Не оневозможувајте OCP. Лажните патувања се досадни. Пожарот е постојан.

П2: Како да дизајнирам BMS PCBA што го балансира пакетот 16S LiFePO4 со ќелии од 200Ah?
О: Стандардните интегрирани FET за балансирање (50mA до 100mA) ќе бидат потребни од 80 до 160 часа за да се избалансираат ќелиите од 200Ah. Тоа е неупотребливо. Потребно ви е надворешно пасивно балансирање или активно балансирање.
Опција А - Надворешно пасивно балансирање (исплатливо):
Користете AFE што ги контролира надворешните FET-ови за балансирање (на пр., BQ76952 со надворешни FET-ови со N-канален).
Избор на компоненти по ќелија:
Отпорник за балансирање: 10Ω до 22Ω, 5W до 10W (метален оксид или жица).
Балансирање FET: 60V, 5A, Rds(вклучено) < 50mΩ.
Балансирана струја: 200mA до 500mA. (Користење на отпорник од 10 Ω на ќелија од 3,3 V = 330 mA.)
Термичко барање за ПХБ: Секој отпорник троши од 1W до 1,5W. Потребна е 500mm² бакарна површина по отпорник.
Опција Б - Активно балансирање (високи перформанси):
Користете активен IC за балансирање (на пр., аналогни уреди LTC3300 или Texas Instruments BQ79616).
Топологија: Капацитивна или базирана на трансформатор.
Балансирана струја: 1А до 5А по ќелија.
Ефикасност: 85% до 92%.
Комплексност на ПХБ: Потребни се 6 до 8 слоеви, внимателна изолација помеѓу клетките.
Препорака за ќелии од 200Ah: Користете надворешно пасивно балансирање на 300mA до 500mA. Додадете ладилник над низата со отпорници за балансирање. Активно балансирање само ако животниот век на циклусот е критичен, а буџетот дозволува 2x повисока цена на PCBA.

П3: Кои тестови мора да помине BMS PCBA пред да го одобрам за производство?
О: Потребни се пет тестови. Не прескокнувајте ниту еден.

Тест	Метод	Критериуми за поминување / неуспех
1. Точност на мерење на напонот на ќелијата	Нанесете прецизност од 0V до 5V на секој влез на ќелија преку разделувач на отпорник. Споредете го читањето AFE со DMM (6,5 цифри).	±5mV максимална грешка кај сите ќелии на 25°C. ±10mV од -20°C до +60°C.
2. Патување со прекумерен напон / под напон	Полека подигнете го напонот на ќелијата нагоре и надолу. Снимајте AFE точки за патување и ослободување.	Патување во рамките на ±10mV од програмираната вредност. Хистереза помеѓу 0,05V и 0,15V.
3. Тест за патување преку струја	Примени импулсна струја од електронско оптоварување. Зголемување на чекори. Запишете ја точката на патување и времето на одговор.	Струја на патување во рамките на ±5% од програмираната вредност. Време на патување под 1ms за краток спој.
4. Функција за балансирање	Присилете една ќелија 50 mV повисока од другите. Овозможете балансирање 1 час.	Напонот на ќелијата се изедначува до 15 mV. Температурата FET се зголемува под 40°C.
5. Струја во режим на спиење	Отстранете го целото надворешно напојување. Измерете ја струјата од батерискиот пакет по 10 минути.	Под 50µA за LiFePO4 стационарен. Под 20µA за пренослив Li-ion.