BMS PCBA

Unixplore Electronics BMS PCBA litiozko bateriaren aplikazioetarako diseinatutako bateria kudeatzeko zirkuitu plaka irtenbide profesionala da. Txinako BMS PCBA Fabrikatzaile, Fabrika gisa, Unixplore Electronics-ek PCB muntatzeko soluzioak eskaintzen ditu EV, energia biltegiratzeko eta mugikortasun elektrikorako sistemetarako.

Bidali kontsulta

Produktuaren Deskribapena

EV, energia biltegiratzea eta mugikortasun elektrikoaren sektoreetan 20 urteko hutsegiteen analisiarekin, 10 urteko BMS bat 6 hilabeteko arrisku batetik zerk bereizten duen zehatz dokumentatu dut. Gida honek ingeniaritza-zehaztapenak, diseinu-arauak eta egiaztapen-metodoak eskaintzen ditu benetako eremu-itzulkinetan oinarrituta.

Zer egin behar duen BMS PCBA batek

BMS PCBA batek litio-zelulak kontrolatzen, babesten eta orekatzen ditu. Lau funtzio negoziaezinak dira:
Gain-tentsioko babesa (OVP): moztu karga 4,25 V-tan zelula bakoitzeko (Li-ioi).
Tentsio azpiko babesa (UVP): moztu deskarga zelula bakoitzeko 2,5 V-3,0 V-tan.
Gainkorrontearen babesa (OCP): zirkuitu laburretarako bidaia azkarra (µs barrutia).
Gelaxken oreka: berdinketa pasibo edo aktiboa serieko gelaxken artean.
Horietakoren bat galtzeak muntaia pasibo bihurtzen du.

Oinarrizko Parametro Teknikoak

Balio hauek industriaren minimoak adierazten dituzte funtzionamendu segururako. Gainditu beti hauek automoziorako edo geldirako biltegiratzeko.

Tentsio eta korronte balorazioa

Parametroa	3Stik 7Sra (EV argia)	8Stik 16Sra (energia biltegiratzea)	24S+ (tentsio altua)
Max Etengabeko Deskarga	20Atik 60Ara	60Atik 200Ara	200A+
Korronte gailurra (10 s)	80Atik 150Ara	200Atik 400Ara	500A+
Karga Korrontea	5Atik 20Ara	20Atik 50Ara	50A+
Zelula-tentsioaren zehaztasuna	±10mV	±5 mV	± 3 mV (AFE premium behar da)
Tenperatura Neurtzeko Puntuak	2tik 4ra	4tik 8ra	8tik 12ra

Babes-bidaien puntuak (Zelula bakoitzeko Li-Ion-erako)

Babes mota	Min Bidaia	Bidaia tipikoa	Max Bidaia
Gain-tentsioa	4,20 V	4,25 V	4,30 V
Gain-tentsioa askatzea	4,05 V	4.10V	4,15 V
Tentsio azpikoa	2,80 V	2,50 V	2,30 V
Tentsio azpiko askapena	3,00 V	3,10 V	3,20 V
Gehiegizko korrontea kargatzea	1,2 aldiz baloratua	1,5 aldiz baloratua	2.0x baloratu
Deskarga gain-korrontea	1,5 aldiz baloratua	2.0x baloratu	2,5 aldiz baloratua
Zirkuitu Laburra	3x eta 5x baloratu	300µs barruan	100µs barruan

Korronte lasaia (lo modua)

Bateria mota	Lo-korronte onargarria	Errendimendu Handiko Helburua
Li-ioi (eramangarria)	<20µA	<10µA
LiFePO4 (geldikoa)	<50µA	<30µA
EV / Potentzia handia	<100µA	<50µA

Fidagarritasunerako PCBA diseinu-arauak

BMS akats gehienek PCBn dute jatorria, ez ICetan. Jarraitu 12 arau hauek.

Kelvin Sense-ren arrastoak zelulen tentsioetarako

Inoiz ez bideratu zelula-zentzumenaren arrastoak korronte handiko bideetatik.
Gelaxka ukitu bakoitzak arrasto dedikatu bat behar du (0,2 mm-tik 0,3 mm-ra) konektoretik zuzenean AFE (Analog Front End) pinera.
Adarkatzerik ez: Ez partekatu zentzumen-arrastorik zelulen artean.

Korronte handiko bideen diseinua

Kobrearen pisua: 2 oz gutxienez 20A eta 50A bitartekoentzat. 4 oz 50A eta 100A bitartekoentzat.
Geruza paraleloak: erabili geruza bat gehiago paraleloan 60 A-tik gorako korronteetarako.
Soldadura-maskararen irekidura: Bistaratu kobrea eta gehitu soldadura gehiago sekzioa handitzeko. Horrek erresistentzia %30 eta %40 murrizten du.

Zentzumen-erresistentzia kokatzea

Lau haritako (Kelvin) konexioa: sentsore-erresistentziak bere gailuetatik tentsio-sentsorerako aztarnak izan behar ditu.
Kokapena: AFE sarrera diferentzialaren pinetatik 10 mm-ra.
Arrastoen bat etortzea: Sentzumen-arrastoek luzera berdina eta paraleloa izan behar dute uneko neurketaren zehaztasuna lortzeko.

FETetarako Kudeaketa Termikoa

Kobre-eremua: MOSFET drainatze-kostun bakoitzak 300 mm²-tik 500 mm²-ko kobre-planoa behar du.
Bide termikoak: 9 eta 12 bide (0,3 mm-ko diametroa) FET pad termiko bakoitzaren azpian.
Betegarriaren bidez: Bide beteak eta tapatuak derrigorrezkoak dira soldadura fidagarritasunerako.

Tentsioa isolatzeko osagaien tartea

Tentsio Maila	Lege-distantzia (min)	Sakea (min)
Gehienez 60V (16S Li-ioi)	0,5 mm	0,2 mm
60V-tik 150V-ra	1,5 mm	1,0 mm
150V-tik 300V-ra	3,0 mm	2,0 mm

Lurreko planoaren zatiketa

Korronte handiko lurra (potentzia-bidea): Aztarna lodiak, zatiketarik gabe.
Korronte baxuko lur analogikoa (AFE, zentzua): Izarra konektatu bateriaren terminal negatiboarekin.
Konexio-puntua: Lotu lurra analogikoa eta elikadura-erresistentziatik gertu dagoen puntu bakar batean.

Osagaiak aukeratzeko zerrenda

BMS PCBA fidagarri bat material-faktura egokiarekin hasten da.

BOM eta diseinu-zerrenda osoa behar duzu zure BMS proiekturako?

Deskargatu Doako BMS PCBA Checklist →

Frontend analogikoa (AFE)

Ezaugarri	Gutxieneko Baldintza	Nahiago
Zelula-tentsioa neurtzeko zehaztasuna	±10mV	± 3mV
Orekatze FET integratuak	50mAtik 100mAra	Kanpoko orekatzea > 100mArako
Open Wire Detection	Bai	Bai
Tenperatura kanalak	3	5+

Gomendatutako AFE familiak: Texas Instruments BQ769x2 (16S arte), Analog Devices LTC681x (tentsio handiko), NXP MC33771C (automobilgintza).

Potentzia MOSFETak

Tentsio maila: Gutxienez 1,5 aldiz paketearen gehienezko tentsioa. 16S Li-ioetarako (67V max), erabili 100V FET-ak.
Korronte balorazioa: 2 aldiz etengabeko deskarga-korrontea 100 °C-ko juntura-tenperaturan.
FET paraleloak: 100A+erako, erabili 4 eta 8 FET paraleloan. Atearen arrastoek luzera berdina izan behar dute aldibereko aldakuntza bermatzeko.

Korronte-sentsazio-erresistentzia

Parametroa	Balioa	Arrazoia
Erresistentzia	0,5 mΩ eta 2 mΩ	Potentzia galera murrizten du
Tolerantzia	±% 1 edo hobea	Korronte gehiegizko bidaiaren zehaztasunari eragiten dio
Tenperatura-koefizientea	±50ppm/°C gehienez	Beroarekin noraeza eragozten du
Materiala	Metal aleazio (manganina)	Induktantzia baxua zirkuitu laburrak detektatzeko

Fidagarritasunerako osagai pasiboak

Kondentsadoreak: X7R edo X5R dielektrikoak soilik. Ez erabili inoiz Y5V edo Z5U AFE pinen ondoan.
Zentzumen-sarreretarako erresistentziak: 1kΩ eta 10kΩ arteko serieko erresistentziak zelula-zentzu-lerro guztietan. Korrontea mugatzen du matxura gertaeretan.
TVS diodoak: zelula-sarrera bakoitzean 5 V eta 6 V bitarteko bi norabideak. AFE ESD eta alanbre-arnesaren ildoetatik babesten du.

Fabrikazio eta Ikuskapen Baldintzak

Ondo diseinatutako BMS PCBA batek huts egiten du muntaian pauso hauek aintzat hartzen ez badira.

Prozesua	Baldintza	Ikuskapen-metodoa
Soldadura Pasta txantiloia	0,12 mm eta 0,15 mm arteko lodiera AFE eta FET padetarako	SPI (soldadura-pasten ikuskapena)
Reflow profila	240 °C eta 250 °C arteko gailurra (berunik gabe)	Profiler datuak lote bakoitzeko
AOI (Inspekzio Optiko Automatizatua)	% 100eko estaldura osagai pasiboetan eta FET orientazioan	AOI makinen erregistroak
X Izpien Ikuskapena	FET-ko kuxin termikoak % 25etik beherako hutsuneak	X izpien sistema
IKT (zirkuitu barruko proba)	Tentsio-banatzaile guztiak, FET ateak eta sentsazio-erresistentzia guztiak	IKT aparatua
Estaldura konformatua	Akrilikoa edo silikonazkoa, 0,03 mm-ko gutxieneko lodiera	UV argiaren ikuskapena

BMS PCBA galderak

Jarraian, ingeniarien eta bateriaren muntatzaileen hiru galdera tekniko daude.

1.G.: Zergatik jarraitzen du nire BMS PCBAk gainkorrontearen babes faltsua abiarazten du motorraren abiarazte arruntean?
E: Hasierako korronte arazo bat duzu OCP iragazki azkarregi batekin konbinatuta. Hona hemen ingeniaritza konponketa:
BMS AFE gehienek korronte gehiegizko babes-atzerapen konfiguragarria dute (normalean 100 µs eta 1 ms). Motorra martxan jartzeak (batez ere eskuilarik gabeko DC motorrak) 5 eta 8 aldiz korronte nominala hartzen du 1 ms eta 5 ms bitartean.
1. urratsa - Neurtu benetako ateraldia: erabili osziloskopio bat sentsore-erresistentzian korronte-zunda bat duen. Grabatu korronte gailurra eta iraupena kasurik txarreneko abiaraztean (motor hotza, bateria baxua).
2. urratsa - Egokitu AFE erregistroak: Handitu korrontearen atzerapena 2 ms-tik 5 ms-ra. Mantendu zirkuitulaburren atzerapena 100µs-an (hori hildako laburretatik babesten da).
3. urratsa - Hardware-iragazkia sintonizatzea: Gehitu 100nF-ko kondentsadore bat AFEren korronte-zentzu-pinen artean. Honek 10µs-tik 20µs-ko RC iragazkia sortzen du, oso puntu laburrak alde batera uzten dituena.
4. urratsa - Oraindik ibiltzen bada: Zure zentzumen-erresistentzia handiegia da. 2mΩ-ko erresistentzia batek 200mV sortzen du 100A-tan. Aldatu 1mΩ edo 0,5mΩ-ra, korronte gehiegizko konparagailuak martxan jarri baino lehen lekua handitzeko.
Abisua: Ez desgaitu OCP. Bidaia faltsuak gogaikarria dira. Sua iraunkorra da.

2.G.: Nola diseinatzen dut 16S LiFePO4 pakete bat 200Ah zelulekin orekatzen duen BMS PCBA bat?
E: FET orekatze integratu estandarrak (50 mA eta 100 mA) 80 eta 160 ordu beharko dituzte 200 Ah-ko zelulak orekatzeko. Hori erabilezina da. Kanpoko oreka pasiboa edo oreka aktiboa behar duzu.
A aukera - Kanpoko oreka pasiboa (kostu eraginkorra):
Erabili kanpoko orekatzeko FETak kontrolatzen dituen AFE bat (adibidez, BQ76952 kanpoko N kanaleko FETekin).
Osagaien hautaketa gelaxka bakoitzeko:
Orekatzeko erresistentzia: 10Ω-22Ω, 5W-10W (metal oxidoa edo hari bobinatua).
FET orekatzea: 60V, 5A, Rds(on) < 50mΩ.
Orekatze-korrontea: 200mAtik 500mAra. (10Ω erresistentzia erabiliz 3.3V gelaxkan = 330mA).
PCB eskakizun termikoa: erresistentzia bakoitzak 1W-tik 1,5W-ra xahutzen du. Erresistentzia bakoitzeko 500 mm²-ko kobre-azalera behar du.
B aukera - Balantze aktiboa (Errendimendu handikoa):
Erabili IC orekatzaile aktibo bat (adibidez, Analog Devices LTC3300 edo Texas Instruments BQ79616).
Topologia: kapazitiboa edo transformadore oinarritutakoa.
Orekatze-korrontea: 1Atik 5Ara gelaxka bakoitzeko.
Eraginkortasuna: %85etik %92ra.
PCB konplexutasuna: 6 eta 8 geruza behar ditu, zelulen arteko isolamendu zaindua.
200 Ah-ko zeluletarako gomendioa: erabili kanpoko orekatze pasiboa 300 mA eta 500 mA artean. Gehitu berogailu bat orekatzeko erresistentzia-matrizearen gainean. Balantze aktiboa zikloaren bizitza kritikoa bada eta aurrekontuak PCBA kostua bi aldiz handiagoa ahalbidetzen badu.

3.G.: Zein proba gainditu behar ditu BMS PCBA batek ekoizpenerako onartu aurretik?
A: Bost proba eskatzen ditu. Ez ezazu ezer saltatu.

Proba	Metodoa	Gainditu / Ez Gainditu Irizpideak
1. Zelula-tentsioa neurtzeko zehaztasuna	Aplikatu 0V eta 5V arteko zehaztasuna zelula sarrera bakoitzari erresistentzia zatitzailearen bidez. Konparatu AFE irakurketa DMMrekin (6,5 digitu).	±5 mV-ko gehienezko errorea zelula guztietan 25 °C-tan. ±10mV -20°C-tik +60°C-ra.
2. Tentsio gehiegizko / Subtensioko Bidaia	Pixkanaka-pixkanaka zelula-tentsioa gora eta behera. Grabatu AFE bidaia eta askatzeko puntuak.	Bidaia programatutako balioaren ±10 mV-ren barruan. 0,05V eta 0,15V arteko histeresia.
3. Korronte gehiegizko bidaia-proba	Aplikatu korronte pultsatua karga elektronikotik. Urratsetan handitu. Grabatu bidaia-puntua eta erantzun-denbora.	Bidaia-korrontea programatutako balioaren % ±5aren barruan. Bidaia-denbora 1 ms azpitik zirkuitu laburrerako.
4. Orekatze-funtzioa	Indartu zelula bat besteak baino 50 mV gorago. Gaitu orekatzeko ordubetez.	Zelula-tentsioak 15 mV-ko tartean berdintzen dira. FET tenperatura 40 °C-tik behera igotzen da.
5. Lo moduaren korrontea	Kendu kanpoko energia guztia. Neurtu bateria-paketearen korrontea 10 minutu igaro ondoren.	50µA baino gutxiago LiFePO4 geldirako. 20µA baino gutxiago Li-ioi eramangarrietarako.