> Өнімдер және қызмет > PCBA > Тұрмыстық электроника PCBA > BMS PCBA

BMS PCBA

Unixplore Electronics BMS PCBA - литий батареяларын қолдану үшін әзірленген аккумуляторды басқарудың кәсіби схемалық тақта шешімі. Қытайдағы BMS PCBA өндірушісі, зауыты ретінде Unixplore Electronics EV, энергия сақтау және электрондық ұтқырлық жүйелері үшін ПХД құрастыру шешімдерін ұсынады.

Сұрау жіберу

Өнім Сипаттамасы

EV, энергия сақтау және электронды ұтқырлық секторларындағы 20 жылдық сәтсіздіктерді талдау арқылы мен 10 жылдық BMS-ті 6 айлық қауіптен не ажырататынын нақты құжаттадым. Бұл нұсқаулықта нақты өріс қайтаруларына негізделген инженерлік сипаттамалар, орналасу ережелері және тексеру әдістері берілген.

BMS PCBA не істеуі керек

BMS PCBA литий жасушаларын бақылайды, қорғайды және теңестіреді. Төрт функция келіспейді:
Асқын кернеуден қорғау (OVP): Әр ұяшыққа 4,25 В зарядты өшіріңіз (Li-ion).
Төмен кернеуден қорғау (UVP): Әр ұяшыққа 2,5-3,0 В аралығындағы разрядты өшіріңіз.
Шамадан тыс токтан қорғау (OCP): Қысқа тұйықталу үшін жылдам өту (μs диапазоны).
Ұяшықтарды теңестіру: сериялық ұяшықтар бойынша пассивті немесе белсенді теңестіру.
Осылардың кез келгенін өткізіп алу жиналысты жауапкершілікке айналдырады.

Негізгі техникалық параметрлер

Келесі мәндер қауіпсіз пайдалану үшін салалық минимумдарды білдіреді. Автокөлік немесе стационарлық сақтау үшін әрқашан осыдан асып кетіңіз.

Кернеу және ток рейтингтері

Параметр	3S - 7S (Жеңіл EV)	8S - 16S (энергияны сақтау)	24S+ (жоғары кернеу)
Максималды үздіксіз разряд	20А - 60А	60А - 200А	200А+
Ең жоғары ток (10 сек)	80А - 150А	200А - 400А	500А+
Зарядтау тогы	5А-дан 20А-ға дейін	20А - 50А	50А+
Ұяшық кернеуінің дәлдігі	±10мВ	±5мВ	±3мВ (жоғарғы AFE қажет)
Температураны өлшеу нүктелері	2-ден 4-ке дейін	4-8	8-12

Қорғаныс сапар нүктелері (Li-Ion үшін бір ұяшық үшін)

Қорғаныс түрі	Минималды саяхат	Әдеттегі саяхат	Максималды сапар
Артық кернеу	4,20 В	4,25 В	4,30 В
Артық кернеуді босату	4,05 В	4,10 В	4,15 В
Төмен кернеу	2,80 В	2,50 В	2,30 В
Төмен кернеуді босату	3,00 В	3,10 В	3,20 В
Шамадан тыс зарядтау	1,2x бағаланды	1,5x бағаланды	2,0x бағаланды
Разрядты артық ток	1,5x бағаланды	2,0x бағаланды	2,5x бағаланды
Қысқа тұйықталу	3x - 5x бағаланады	300μs ішінде	100μs ішінде

Тыныш ток (ұйқы режимі)

Батарея Түрі	Қолайлы ұйқы тогы	Жоғары өнімділік мақсаты
Ли-ион (портативті)	<20 мкА	<10 мкА
LiFePO4 (тұрақты)	<50 мкА	<30 мкА
EV / Жоғары қуат	<100 мкА	<50 мкА

Сенімділік үшін PCBA орналасу ережелері

BMS ақауларының көпшілігі IC емес, ПХД-да пайда болады. Осы 12 ережені орындаңыз.

Кельвин сезімінің ұяшық кернеулерінің іздері

Ешқашан ұяшық сезімі іздерін жоғары ток жолдары арқылы бағыттамаңыз.
Әрбір ұяшықты түрту үшін қосқыштан тікелей AFE (Analog Front End) істікшесіне арнайы із (0,2 мм-ден 0,3 мм) қажет.
Тармақталу жоқ: Ұяшықтар арасында сезім іздерін бөліспеңіз.

Жоғары ток жолының дизайны

Мыстың салмағы: 20А - 50А үшін ең аз дегенде 2 унция. 50А мен 100А үшін 4 унция.
Параллель қабаттар: 60А жоғары токтар үшін параллель бірнеше қабатты пайдаланыңыз.
Дәнекерлеу маскасының ашылуы: Мысты ашып, көлденең қиманы үлкейту үшін қосымша дәнекерлеуді қосыңыз. Бұл қарсылықты 30%-дан 40%-ға дейін төмендетеді.

Сезім резисторының орналасуы

Төрт сымды (Келвин) қосылым: Сенсорлық резисторда оның төсемдерінен кернеуді анықтауға арналған арнайы іздер болуы керек.
Орналастыру: AFE дифференциалды кіріс істіктерінен 10 мм шегінде.
Жолды сәйкестендіру: Ағымдағы өлшем дәлдігі үшін сезу іздері бірдей ұзындық пен параллель болуы керек.

FET үшін жылуды басқару

Мыс аймағы: Әр MOSFET су төгетін төсемге 300мм² - 500мм² мыс жазықтығы қажет.
Термиялық жолдар: әр FET термиялық төсемінің астында 9-12 жол (диаметрі 0,3 мм).
Толтыру арқылы: Дәнекерлеу сенімділігі үшін толтырылған және жабылған жолдар міндетті болып табылады.

Кернеуді оқшаулауға арналған құрамдас аралық

Кернеу деңгейі	Жылжымалы қашықтық (мин)	Клиренс (мин)
60В дейін (16S Li-ion)	0,5 мм	0,2 мм
60 В - 150 В	1,5 мм	1,0 мм
150 В - 300 В	3,0 мм	2,0 мм

Жер бетіндегі жазықтықтың бөлінуі

Жоғары токты жерге қосу (қуат жолы): Қалың іздер, бөлінулер жоқ.
Төмен ток аналогты жерге (AFE, мағына): Батареяның теріс терминалына жұлдызша қосу.
Қосылу нүктесі: Аналогтық және қуат көзін сенсорлық резистордың жанында бір нүктеде қосыңыз.

Компоненттерді таңдауды тексеру тізімі

Сенімді BMS PCBA дұрыс материалдар тізімінен басталады.

BMS жобасына толық БОМ және дизайнды тексеру тізімі қажет пе?

Тегін BMS PCBA тексеру тізімін жүктеп алыңыз →

Аналогтық интерфейс (AFE)

Ерекшелік	Ең төменгі талап	Таңдаулы
Ұяшықтың кернеуін өлшеу дәлдігі	±10мВ	±3мВ
Кірістірілген теңдестіру FETs	50-100 мА	>100мА үшін сыртқы теңгерімдеу
Сымды анықтауды ашыңыз	Иә	Иә
Температура арналары	3	5+

Ұсынылатын AFE топтамалары: Texas Instruments BQ769x2 (16S дейін), Analog Devices LTC681x (жоғары кернеу), NXP MC33771C (автомобиль).

Қуатты MOSFET

Кернеу рейтингі: кемінде 1,5x максималды жинақтағы кернеу. 16S Li-ion (67V макс) үшін 100В FET пайдаланыңыз.
Ағымдық рейтинг: 100°C түйіспе температурасында 2x үздіксіз разряд тогы.
Параллель FETs: 100A+ үшін 4-8 FET параллельді пайдаланыңыз. Бір мезгілде ауысуды қамтамасыз ету үшін қақпа іздерінің ұзындығы бірдей болуы керек.

Ток сезу резисторы

Параметр	Мән	Себеп
Қарсылық	0,5 мОм - 2 мОм	Қуат шығынын азайтады
Толеранттылық	±1% немесе жақсырақ	Ағымдағы сапардың дәлдігіне әсер етеді
Температура коэффициенті	±50ppm/°C максимум	Жылумен жылудың алдын алады
Материал	Металл қорытпасы (манганин)	Қысқа тұйықталуды анықтауға арналған төмен индуктивтілік

Сенімділік үшін пассивті компоненттер

Конденсаторлар: тек X7R немесе X5R диэлектрлік. AFE түйреуіштерінің жанында ешқашан Y5V немесе Z5U қолданбаңыз.
Сенсорлық кірістерге арналған резисторлар: әрбір ұяшықты сезу сызығындағы 1кОм-10кОм сериялы резисторлар. Ақау оқиғалары кезінде токты шектейді.
TVS диодтары: Әр ұяшық кірісі бойынша екі бағытты 5-6 В. AFE-ді ESD және сым сымдарының ұштарынан қорғайды.

Өндіріске және инспекцияға қойылатын талаптар

Бұл қадамдар еленбесе, жақсы жобаланған BMS PCBA жинақтау сәтсіз аяқталады.

Процесс	Талап	Тексеру әдісі
Дәнекерлеу пастасы трафарет	AFE және FET төсемдері үшін қалыңдығы 0,12 мм-ден 0,15 мм-ге дейін	SPI (дәнекер пастасын тексеру)
Профильді қайта өңдеу	Ең жоғары 240°C - 250°C (қорғасынсыз)	Әр пакет үшін профиль жасаушы деректері
AOI (автоматтандырылған оптикалық тексеру)	Пассивті компоненттер мен FET бағдары бойынша 100% қамту	AOI машина журналдары
Рентгендік тексеру	FET термиялық төсеніші 25%-дан аз бос орындар	Рентгендік жүйе
ICT (In-Circuit Test)	Барлық кернеу бөлгіштері, FET қақпалары және сезімтал резисторлар	АКТ қондырғысы
Конформды жабын	Акрил немесе силикон, ең аз қалыңдығы 0,03 мм	Ультракүлгін сәулелерді тексеру

BMS PCBA жиі қойылатын сұрақтар

Төменде инженерлер мен аккумулятор жинаушыларының үш техникалық сұрағы берілген.

1-сұрақ: Неліктен менің BMS PCBA қозғалтқышты қалыпты іске қосу кезінде жалған токтан қорғауды қосады?
Ж: Сізде тым жылдам OCP сүзгісімен біріктірілген жедел ағымдағы мәселе бар. Міне, инженерлік түзету:
Көптеген BMS AFE құрылғыларында конфигурацияланатын асқын токтан қорғау кідірісі бар (әдетте 100μс пен 1мс). Қозғалтқышты іске қосу (әсіресе щеткасыз тұрақты ток қозғалтқыштары) 1мс-тен 5мс-ке дейін 5-8x номиналды ток тартады.
1-қадам - нақты кірісті өлшеңіз: Сенсорлық резистор арқылы ток зонды бар осциллографты пайдаланыңыз. Ең нашар іске қосу кезінде (суық қозғалтқыш, батареяның заряды аз) ең жоғары ток пен ұзақтығын жазып алыңыз.
2-қадам – AFE регистрлерін реттеңіз: Асқын ток кідірісін 2-5 мс дейін арттырыңыз. Қысқа тұйықталу кідірісін 100μс деңгейінде ұстаңыз (бұл өлі қысқа тұйықталудан қорғайды).
3-қадам – Аппараттық сүзгіні реттеу: AFE ток сезу түйреуіштерінің арасына 100нФ конденсатор қосыңыз. Бұл өте қысқа өсулерді елемейтін 10μs - 20μs RC сүзгісін жасайды.
4-қадам - Егер өшірілсе: Сенсорлық резистор тым үлкен. 2 мОм резистор 100А кернеуде 200 мВ шығарады. Шамадан тыс ток компараторы жұмыс істемей тұрып, бос орынды ұлғайту үшін 1 мОм немесе 0,5 мОмға ауысыңыз.
Ескерту: OCP өшірмеңіз. Жалған сапарлар тітіркендіреді. Өрт тұрақты.

2-сұрақ: 16S LiFePO4 жинағын 200Ah ұяшықтарымен теңестіретін BMS PCBA қалай құрастыруға болады?
A: Стандартты біріктірілген теңдестіру FETs (50мА - 100мА) 200Ah ұяшықтарды теңестіруге 80-160 сағат кетеді. Бұл жарамсыз. Сізге сыртқы пассивті теңгерім немесе белсенді теңгерім қажет.
А нұсқасы - Сыртқы пассивті теңгерім (үнемді):
Сыртқы теңдестіру FETs (мысалы, сыртқы N-арна FETs бар BQ76952) басқаратын AFE пайдаланыңыз.
Әр ұяшыққа құрамдас таңдау:
Теңдестіру резисторы: 10Ω – 22Ω, 5W – 10W (металл оксиді немесе сыммен оралған).
Теңдестіру FET: 60V, 5A, Rds(қосылған) < 50mΩ.
Теңдестіру тогы: 200-500 мА. (3,3 В ұяшық = 330 мА кезінде 10 Ом резисторды пайдалану.)
ПХД жылу талабы: Әрбір резистор 1Вт-тен 1,5Вт-қа дейін таратады. Бір резисторға 500 мм² мыс алаңы қажет.
В опциясы - Белсенді теңдестіру (жоғары өнімділік):
Белсенді теңгергіш IC пайдаланыңыз (мысалы, Analog Devices LTC3300 немесе Texas Instruments BQ79616).
Топология: сыйымдылық немесе трансформаторға негізделген.
Теңдестіру тогы: ұяшыққа 1А-дан 5А-ға дейін.
Тиімділік: 85% - 92%.
ПХД күрделілігі: 6-8 қабат, ұяшықтар арасындағы мұқият оқшаулау қажет.
200Ач ұяшықтарға арналған ұсыныс: 300мА мен 500мА аралығындағы сыртқы пассивті теңгерімді пайдаланыңыз. Теңестіруші резистор массивінің үстіне радиаторды қосыңыз. Белсенді теңдестіру цикл мерзімі өте маңызды болса және бюджет PCBA құнын 2 есе жоғарылатуға мүмкіндік берсе ғана.

3-сұрақ: BMS PCBA оны өндіруге мақұлдамас бұрын қандай сынақтардан өтуі керек?
Ж: Бес сынақ қажет. Ешбірін өткізіп алмаңыз.

Сынақ	Әдіс	Өту / Өту критерийлері
1. Ұяшықтың кернеуін өлшеу дәлдігі	Резистор бөлгіші арқылы әрбір ұяшық кірісіне 0В-дан 5В-қа дейінгі дәлдікті қолданыңыз. AFE көрсеткішін DMM (6,5 сан)мен салыстырыңыз.	25°C температурада барлық ұяшықтардағы ±5мВ максималды қателік. ±10мВ -20°C-тан +60°C-қа дейін.
2. Асқын кернеу / Төмен кернеудің шығуы	Ұяшық кернеуін жоғары және төмен баяу арттырыңыз. AFE сапары мен босату нүктелерін жазыңыз.	Бағдарламаланған мәннен ±10мВ шегінде шығу. 0,05В пен 0,15В арасындағы гистерезис.
3. Ағымдағы шамадан тыс сапар сынағы	Электрондық жүктемеден импульстік ток қолданыңыз. Қадамдарды көбейту. Сапар нүктесін және жауап беру уақытын жазып алыңыз.	Бағдарламаланған мәннің ±5% шегінде өшіру тогы. Қысқа тұйықталу үшін 1 мс-тен аз шығу уақыты.
4. Баланстау функциясы	Бір ұяшықты басқаларға қарағанда 50мВ жоғары күштеп қойыңыз. 1 сағатқа теңестіруді қосыңыз.	Ұяшық кернеулері 15мВ шегінде теңестіріледі. FET температурасының 40 ° C-тан төмен көтерілуі.
5. Ұйқы режимінің ағымы	Барлық сыртқы қуатты өшіріңіз. 10 минуттан кейін батарея жинағынан ток тартуды өлшеңіз.	LiFePO4 стационарлық үшін 50 мкА төмен. Портативті Li-ion үшін 20 мкА төмен.