V napájecím systému nových energetických vozidel je systém správy baterie BMS zodpovědný za-sledování stavu baterie v reálném čase, přesné řízení procesů nabíjení a vybíjení a zajištění bezpečného a stabilního provozu baterie. Jako hardwarový nosič systému BMS výkon a kvalita DPS přímo určují celkový výkon systému BMS. Na rozdíl od desek plošných spojů v oblasti obecné spotřební elektroniky musí PCB systému BMS pro nová energetická vozidla čelit složitým prostředím vozidel, přísným bezpečnostním normám a požadavkům na dlouhodobý-stabilní provoz. Proto má speciální a přísné požadavky ve více dimenzích.
1, Požadavky na elektrický výkon: Zajistěte stabilní signál a napájení
Systém BMS potřebuje současně zpracovávat několik typů signálů, jako je napětí baterie, proud, teplota atd., a zahrnuje koordinovanou práci vysokonapěťových napájecích a nízkonapěťových řídicích obvodů, což klade extrémně vysoké požadavky na elektrický výkon desky s plošnými spoji. Za prvé je důležitá integrita signálu. Napěťové vzorkovací signály a komunikační signály v systémech BMS jsou často slabé a náchylné k rušení. deska s plošnými spoji musí mít dobré charakteristiky přenosu signálu, aby se zajistilo, že signály nebudou výrazně zeslabeny, zkresleny nebo zpožděny během přenosu, a aby se zabránilo nesprávnému posouzení stavu baterie BMS kvůli abnormálním signálům. To vyžaduje, aby deska s plošnými spoji splňovala specifické normy v plánování zapojení, přizpůsobení impedance a dalších aspektech. Například pro různé typy signálů je nutné zajistit, aby jejich charakteristická impedance byla stabilní ve stanoveném rozsahu, čímž se sníží odraz signálu a přeslechy.
Další je stabilita napájení. Napájecí obvod systému BMS musí současně napájet více komponent, jako je řídicí čip jádra, vzorkovací modul a modul pohonu. Deska plošných spojů musí mít nízký vnitřní odpor a vysokou proudovou zatížitelnost, aby bylo zajištěno, že napájecí napětí zůstane stabilní v povoleném rozsahu ve scénářích velkých kolísání proudu (jako jsou náhlé změny výstupního proudu baterie během zrychlení vozidla nebo náhlého brzdění), aby se zabránilo restartování modulu nebo poškození způsobenému kolísáním napětí. Kromě toho musí mít deska s plošnými spoji dobrý izolační výkon, zejména v přilehlých oblastech vysokonapěťových a nízkonapěťových obvodů. Je vyžadováno rozumné uspořádání elektrické mezery, aby se zabránilo vysokonapěťovému průrazu způsobujícímu zkratové zkraty a zajistila se elektrická bezpečnost systému.
2, Požadavky na přizpůsobivost prostředí: vyrovnat se se složitými provozními podmínkami vozidla
Provozní prostředí nových energetických vozidel je složité a rozmanité, od chladných severských zim po horká jižní léta, od hrbolatých venkovských silnic po vysokorychlostní-dálnice. Deska plošných spojů systému BMS musí odolat různým namáháním prostředí, jako je extrémní teplota, vlhkost, vibrace a nárazy, a proto musí mít vynikající přizpůsobivost prostředí.
Pokud jde o adaptabilitu na teplotu, systémy BMS jsou obvykle instalovány uvnitř baterie nebo v blízkosti podvozku vozidla s širokým rozsahem provozních teplot. Obecně se vyžaduje, aby desky s plošnými spoji fungovaly stabilně v teplotním rozsahu -40 stupňů až 125 stupňů . To vyžaduje, aby materiály PCB, jako jsou substráty a povlaky, měly vynikající odolnost proti stárnutí při vysokých{5}}teplotách a odolnost proti křehkému lomu při nízkých teplotách, čímž se zabrání problémům, jako je deformace substrátu, odpojení obvodu a zhoršení izolačního výkonu při extrémních teplotách. Deska s plošnými spoji musí zároveň vzít v úvahu rozdíly v koeficientech tepelné roztažnosti způsobené změnami teploty, aby se zabránilo přerušení obvodu nebo selhání pájeného spoje v důsledku neshodných koeficientů tepelné roztažnosti mezi různými materiály.
Pokud jde o přizpůsobivost vibracím a nárazům, vibrace generované během provozu vozidla, stejně jako nárazy ve scénářích, jako je rychlá akcelerace, brzdění a kolize, mohou způsobit uvolnění spojení mezi deskou plošných spojů a okolními součástmi a poškození kabeláže. Deska plošných spojů proto musí mít dostatečnou mechanickou pevnost a musí být schopna konstrukčně odolávat určitým frekvencím vibrací a nárazovým silám. Například optimalizací tloušťky desky s plošnými spoji, zesílením uspořádání žeber a dalšími metodami lze zlepšit jejich antivibrační a nárazové schopnosti, aby bylo zajištěno, že mohou zachovat strukturální integritu a normální funkčnost v náročných pracovních podmínkách.
Kromě toho musí mít deska s plošnými spoji dobrou odolnost proti vlhkosti a korozi, aby se zabránilo oxidaci obvodů, vlhkosti izolační vrstvy nebo poškození korozí v prostředích obsahujících korozivní látky, jako je sůl a prach, v prostředí s vysokou vlhkostí, což zajišťuje dlouhodobý- spolehlivý provoz systému.
3, Požadavek na spolehlivost: Splňujte požadavky na dlouhodobou-životnost
Životnost nových energetických vozidel je obvykle přes 8 let nebo 150 000 kilometrů. Spolehlivost DPS jakožto základního hardwaru systému BMS přímo ovlivňuje životnost a bezpečnost celého vozidla, takže musí splňovat požadavky na dlouhodobý-stabilní provoz.
Za prvé je klíčová-dlouhodobá stabilita. Při dlouhodobém-používání desky s plošnými spoji je nutné zabránit snížení výkonu způsobenému faktory, jako je stárnutí materiálu a akumulace elektrického napětí. Substrát desky plošných spojů například musí mít dlouhodobou-odolnost vůči vysokým teplotám a stárnutí, aby bylo zajištěno, že si po letech používání udrží dobrý izolační výkon a mechanickou pevnost; Povlak obvodu by měl mít vynikající odolnost proti opotřebení a odolnost proti oxidaci, aby se zabránilo poškození obvodu v důsledku dlouhodobého vystavení-nebo mírného tření.
Další je výkon proti únavě. Během provozu vozidla mohou periodické změny teploty a opakované vibrace způsobit periodické změny napětí v DPS, což může z dlouhodobého hlediska vést k únavovému poškození obvodu nebo substrátu. Deska plošných spojů proto musí mít dobrou odolnost proti únavě, což vyžaduje plné zvážení rozložení napětí a výběr materiálů s vynikající odolností proti únavě, aby se předešlo poruchám způsobeným únavou.
Kromě toho je rozhodující také konzistence desky s plošnými spoji. desky plošných spojů ze stejné šarže nebo různých šarží potřebují zachovat vysoký stupeň konzistence výkonnostních parametrů, aby se předešlo předčasnému selhání některých systémů BMS v důsledku individuálních rozdílů, které mohou ovlivnit spolehlivost celého vozidla. To vyžaduje přísné dodržování standardizovaných procesů při výrobě desek plošných spojů s přísnou kontrolou nákupu surovin, výrobních procesů, testování kvality a dalších aspektů, aby bylo zajištěno, že každá deska plošných spojů splňuje stanovené požadavky na spolehlivost.
4, Bezpečnostní předpisy vyžadují soulad s průmyslovými normami v automobilovém průmyslu
Nová energetická vozidla zahrnují bezpečnost osob a majetku a systém BMS, jako hlavní záruka bezpečnosti baterií, musí přísně splňovat příslušné bezpečnostní předpisy a normy v automobilovém průmyslu, aby byla zajištěna bezpečnost systému v různých abnormálních scénářích a zabránilo se bezpečnostním nehodám.
V současnosti celosvětově bezpečnostní normy pro automobilovou elektroniku zahrnují především ISO26262, IEC61508 atd. Deska plošných spojů systému BMS musí splňovat odpovídající bezpečnostní požadavky podle úrovně bezpečnosti vozidla. Například v normě ISO26262 existují jasné předpisy o odolnosti proti chybám hardwaru a schopnostech detekce chyb desek plošných spojů pro systémy s různými úrovněmi ASIL. deska s plošnými spoji musí mít určité schopnosti izolovat poruchu, aby v případě výskytu jediné poruchy mohla být detekována a mohla být přijata opatření včas, aby se zabránilo rozšíření poruchy a výskytu bezpečnostních nehod.
Deska plošných spojů musí zároveň splňovat standardy elektromagnetické kompatibility pro automobilovou elektroniku, jako je CISPR25. Deska plošných spojů systému BMS by neměla být během provozu ovlivňována elektromagnetickým rušením z okolních elektronických zařízení (jako jsou motory a ovladače), ani by neměla generovat silné elektromagnetické záření, které by rušilo normální provoz jiných zařízení. Deska s plošnými spoji proto musí mít dobrý výkon elektromagnetického stínění a schopnost odolávat elektromagnetickému rušení, splňovat požadavky normy EMC prostřednictvím přiměřeného uspořádání zemnící a stínící vrstvy a zajišťovat bezpečnost elektronického systému vozidla z hlediska elektromagnetické kompatibility.
5, Požadavek na údržbu: snadné odstraňování problémů a oprava
Přestože jsou požadavky na spolehlivost DPS systému BMS u nových energetických vozidel vysoké, může při dlouhodobém používání-přesto dojít k poruchám. Proto musí mít PCB určitý stupeň udržovatelnosti, aby se usnadnilo pozdější odstraňování problémů a údržba a snížily se náklady na údržbu.
Za prvé je tu testovatelnost. Deska plošných spojů si musí vyhradit potřebné testovací body a rozhraní, aby umožnila personálu údržby detekovat elektrický výkon, přenos signálu atd. plošného spoje pomocí profesionálního vybavení a rychle lokalizovat místo poruchy. Například testovací body by měly být vyhrazeny v klíčových oblastech, jako jsou obvody vzorkování napětí a komunikační obvody, aby se usnadnila detekce napětí, průběhů signálu a dalších parametrů v každém uzlu a aby se zjistilo, zda došlo k poruše.
Za druhé by měla být rozebíratelnost. Spojení mezi PCB a okolními součástkami by mělo být snadno rozebíratelné, a když je potřeba desku plošných spojů vyměnit, lze ji rychle oddělit od ostatních součástek, aby se snížilo poškození okolních součástek. Značení na desce plošných spojů by zároveň mělo být jasné a pro personál údržby by je mělo snadno identifikovat a ovládat, čímž by se zlepšila efektivita údržby.