Uusien energiaajoneuvojen tehojärjestelmässä akunhallintajärjestelmä BMS vastaa akun tilan reaaliaikaisesta-seurannasta, lataus- ja purkausprosessien tarkasta ohjauksesta sekä akun turvallisen ja vakaan toiminnan varmistamisesta. BMS-järjestelmän laitteiston kantajana piirilevyn suorituskyky ja laatu määräävät suoraan BMS-järjestelmän yleisen suorituskyvyn. Toisin kuin painetut piirilevyt yleisessä kulutuselektroniikan alalla, uusien energiaajoneuvojen BMS-järjestelmän piirilevyjen on vastattava monimutkaisia ajoneuvoympäristöjä, tiukat turvallisuusstandardit ja pitkällä aikavälillä vakaan toiminnan vaatimukset. Siksi sillä on erityisiä ja tiukkoja vaatimuksia useissa ulottuvuuksissa.
1, Sähköiset suorituskykyvaatimukset: Varmista vakaa signaali ja virtalähde
BMS-järjestelmän on käsiteltävä samanaikaisesti useita eri tyyppisiä signaaleja, kuten akun jännite, virta, lämpötila jne., ja siihen kuuluu korkea-jännitteen virtalähteen ja matalajännitteisten ohjauspiirien koordinoitu työ, mikä asettaa erittäin korkeat vaatimukset painetun piirilevyn sähköiselle suorituskyvylle. Ensinnäkin signaalin eheys on tärkeä. Jännitteen näytteenottosignaalit ja tietoliikennesignaalit BMS-järjestelmissä ovat usein heikkoja ja herkkiä häiriöille. Painetulla piirilevyllä on oltava hyvät signaalinsiirto-ominaisuudet, jotta varmistetaan, että signaalit eivät merkittävästi vaimene, vääristy tai viivästy lähetyksen aikana, ja jotta BMS ei arvioi akun tilaa väärin epänormaalien signaalien vuoksi. Tämä edellyttää, että piirilevy täyttää tietyt standardit johdotuksen suunnittelussa, impedanssisovituksessa ja muissa näkökohdissa. Esimerkiksi erityyppisille signaaleille on varmistettava, että niiden ominaisimpedanssi on vakaa määritellyllä alueella, mikä vähentää signaalin heijastusta ja ylikuulumista.
Seuraava on virtalähteen vakaus. BMS-järjestelmän tehonsyöttöpiirin on syötettävä virtaa samanaikaisesti useille komponenteille, kuten ydinohjaussirulle, näytteenottomoduulille ja käyttömoduulille. Piirilevyllä on oltava alhainen sisäinen vastus ja suuri virransiirtokyky, jotta virransyöttöjännite pysyy vakaana sallitulla alueella suurissa virranvaihteluissa (kuten äkilliset muutokset akun lähtövirrassa ajoneuvon kiihdytyksen tai äkillisen jarrutuksen aikana), jotta vältetään moduulin uudelleenkäynnistys tai jännitteen vaihteluiden aiheuttamat vauriot. Lisäksi painetulla piirilevyllä on oltava hyvä eristyskyky, erityisesti korkea-{3}}- ja matalajännitepiirien vierekkäisillä alueilla. Kohtuullinen sähkörakojen sijoittelu vaaditaan, jotta korkea-jännitteen katkeaminen ei aiheuta oikosulkuvikoja ja varmistaa järjestelmän sähköturvallisuuden.
2, ympäristöön sopeutuvuusvaatimukset: selviytyä monimutkaisista ajoneuvon käyttöolosuhteista
Uusien energiaajoneuvojen käyttöympäristö on monimutkainen ja monipuolinen, kylmistä pohjoisista talvista kuumiin etelän kesiin, kuoppaisista maaseututeistä nopeisiin{0}}moottoriteihin. BMS-järjestelmän piirilevyn on kestettävä erilaisia ympäristörasituksia, kuten äärimmäisiä lämpötiloja, kosteutta, tärinää ja iskuja, ja siksi sen tulee olla erinomainen ympäristöön sopeutuvuus.
Lämpötilan mukauttavuuden kannalta BMS-järjestelmät asennetaan yleensä akun sisään tai lähelle ajoneuvon alustaa, ja niissä on laaja käyttölämpötila-alue. Yleensä painetun piirilevyn on toimittava vakaasti lämpötila-alueella -40 - 125 astetta. Tämä edellyttää, että PCB-materiaaleilla, kuten substraateilla ja pinnoitteilla, on erinomainen vanhenemiskestävyys korkeissa lämpötiloissa ja hauraiden murtumiskestävyys alhaisessa lämpötilassa. Näin vältetään ongelmia, kuten alustan muodonmuutos, piirien irtoaminen ja eristyksen suorituskyvyn heikkeneminen äärimmäisissä lämpötiloissa. Samanaikaisesti painetun piirilevyn on myös otettava huomioon lämpötilan muutosten aiheuttamat lämpölaajenemiskertoimien erot, jotta estetään piirin katkeaminen tai juotosliitoksen rikkoutuminen, joka johtuu eri materiaalien välisistä lämpölaajenemiskertoimista.
Mitä tulee tärinän ja iskuihin sopeutumiseen, ajoneuvon käytön aikana syntyvät tärinät sekä iskut sellaisissa skenaarioissa kuin nopeat kiihdytykset, jarrutukset ja törmäykset voivat aiheuttaa löystyviä liitäntöjä piirilevyn ja ympäröivien komponenttien välillä ja vaurioittaa johtoja. Siksi painetun piirilevyn mekaanisen lujuuden on oltava riittävä ja sen on kestettävä rakenteellisesti tiettyjä tärinätaajuuksia ja iskuvoimia. Esimerkiksi optimoimalla painetun piirilevyn paksuus, vahvistamalla riparakennetta ja muita menetelmiä niiden tärinän- ja iskunestokykyä voidaan parantaa sen varmistamiseksi, että ne voivat säilyttää rakenteellisen eheyden ja normaalin toimivuuden ankarissa työolosuhteissa.
Lisäksi painetun piirilevyn on myös oltava hyvä kosteuden- ja korroosionkestävyys, jotta vältetään piirin hapettumista, eristekerroksen kosteutta tai korroosiovaurioita ympäristöissä, joissa on syövyttäviä aineita, kuten suolaa ja pölyä, korkean kosteuden ympäristöissä, mikä varmistaa järjestelmän luotettavan pitkän{0}}toiminnan.
3, Luotettavuusvaatimus: täytä pitkän -käyttöiän vaatimukset
Uusien energiaajoneuvojen käyttöikä on yleensä yli 8 vuotta tai 150 000 kilometriä. BMS-järjestelmän ydinlaitteistona piirilevyn luotettavuus vaikuttaa suoraan koko ajoneuvon käyttöikään ja turvallisuuteen, joten sen on täytettävä pitkäaikaisen vakaan toiminnan vaatimukset.
Ensinnäkin pitkän ajan{0}}vakaus on ratkaisevan tärkeää. Painettua piirilevyä käytettäessä -pitkäaikaisesti on vältettävä suorituskyvyn heikkenemistä, jotka johtuvat esimerkiksi materiaalin ikääntymisestä ja sähköisen jännityksen kertymisestä. Esimerkiksi PCB-substraatilla on oltava pitkäaikainen-korkean lämpötilan ja ikääntymisenkestävyys, jotta se voi säilyttää hyvän eristyskyvyn ja mekaanisen lujuuden vuosien käytön jälkeen. Piirin pinnoitteen tulee olla erinomainen kulutuskestävyys ja hapettumisenkestävyys, jotta vältetään piirin vaurioituminen pitkäaikaisen -altistuksen tai vähäisen kitkan vuoksi.
Seuraava on väsymyssuorituskyky. Ajoneuvon käytön aikana säännölliset lämpötilan muutokset ja toistuvat tärinät voivat aiheuttaa jaksoittaisia jännitysmuutoksia piirilevyssä, mikä voi johtaa pitkällä aikavälillä piirin tai alustan väsymisvaurioihin. Siksi painetulla piirilevyllä on oltava hyvä väsymiskestävyys, mikä edellyttää jännityksen jakautumisen täysimääräistä huomioon ottamista ja materiaalien valintaa, joilla on erinomainen väsymiskestävyys, jotta vältetään väsymisvaikutusten aiheuttamat viat.
Lisäksi painetun piirilevyn yhtenäisyys on myös ratkaisevaa. samasta erästä tai eri eristä peräisin olevan painetun piirilevyn on säilytettävä suorituskykyparametrien korkea yhtenäisyys, jotta voidaan välttää joidenkin BMS-järjestelmien ennenaikainen vikaantuminen yksittäisten erojen vuoksi, mikä voi vaikuttaa koko ajoneuvon luotettavuuteen. Tämä edellyttää tiukkaa standardisoitujen prosessien noudattamista painetun piirilevyn tuotannossa sekä raaka-aineiden hankinnan, tuotantoprosessien, laaduntestauksen ja muiden näkökohtien tiukkaa valvontaa sen varmistamiseksi, että jokainen piirilevy täyttää vahvistetut luotettavuusvaatimukset.
4, Turvallisuusmääräykset edellyttävät alan standardien noudattamista autoteollisuudessa
Uusiin energia-ajoneuvoihin liittyy henkilö- ja omaisuusturvallisuus, ja BMS-järjestelmän, joka on akkuturvallisuuden ydintakuu, on noudatettava tiukasti asiaankuuluvia autoteollisuuden turvallisuusmääräyksiä ja -standardeja, jotta voidaan varmistaa järjestelmän turvallisuus erilaisissa poikkeavissa tilanteissa ja välttää turvallisuusonnettomuudet.
Tällä hetkellä autoelektroniikan turvallisuusstandardeja maailmanlaajuisesti ovat pääasiassa ISO26262, IEC61508 jne. BMS-järjestelmän piirilevyn on täytettävä vastaavat turvallisuusvaatimukset ajoneuvon turvallisuustason mukaan. Esimerkiksi ISO26262-standardissa on selkeät määräykset painetun piirilevyn laitteiston vian sietokyvystä ja vianhavaitsemiskyvystä eri ASIL-tasoilla. Painetulla piirilevyllä on oltava tietyt vianeristysominaisuudet, jotta yksittäisen vian ilmetessä ne voidaan havaita ja toimenpiteisiin voidaan ryhtyä ajoissa, jotta vältetään vian laajeneminen ja turvallisuusonnettomuuksien esiintyminen.
Samanaikaisesti painetun piirilevyn on myös täytettävä autoelektroniikan sähkömagneettista yhteensopivuutta koskevat standardit, kuten CISPR25. Ympäröivien elektronisten laitteiden (kuten moottoreiden ja ohjaimien) aiheuttamat sähkömagneettiset häiriöt eivät saa vaikuttaa BMS-järjestelmän piirilevyyn käytön aikana, eikä se saa tuottaa voimakasta sähkömagneettista säteilyä, joka häiritsee muiden laitteiden normaalia toimintaa. Siksi painetulla piirilevyllä on oltava hyvä sähkömagneettinen suojauskyky ja sähkömagneettisten häiriöiden estokyky, täytettävä EMC-standardin vaatimukset kohtuullisen maadoituksen ja suojakerroksen asettelun avulla ja varmistettava ajoneuvon elektronisen järjestelmän sähkömagneettisen yhteensopivuuden turvallisuus.
5, ylläpidettävyysvaatimus: helppo vianmääritys ja korjaus
Vaikka uusien energiaajoneuvojen BMS-järjestelmän piirilevyjen luotettavuusvaatimukset ovat korkeat, vikoja voi silti esiintyä pitkäaikaisessa{0}}käytössä. Siksi piirilevyllä on oltava tietty ylläpidettävyys helpottaakseen myöhempää vianmääritystä ja huoltoa sekä alentaakseen ylläpitokustannuksia.
Ensinnäkin on testattavuus. Piirilevyn on varattava tarvittavat testauspisteet ja liitännät, jotta huoltohenkilöstö pystyy havaitsemaan piirilevyn sähköisen suorituskyvyn, signaalinsiirron jne. ammattilaitteiden avulla ja paikantamaan nopeasti vian sijainnin. Testipisteitä tulisi esimerkiksi varata keskeisille alueille, kuten jännitteen näytteenottopiireihin ja tietoliikennepiireihin, jotta helpotetaan jännitteen, signaalin aaltomuotojen ja muiden parametrien havaitsemista kussakin solmussa ja määritetään, onko vika.
Toiseksi, on oltava purettavuus. Piirilevyn ja sitä ympäröivien komponenttien välisen yhteyden tulee olla helppo purkaa, ja kun piirilevy on vaihdettava, se voidaan nopeasti erottaa muista komponenteista, mikä vähentää ympäröivien komponenttien vaurioita. Samanaikaisesti piirilevyn merkintöjen tulee olla selkeitä ja huoltohenkilöstön helposti tunnistettavia ja helppokäyttöisiä, mikä parantaa kunnossapidon tehokkuutta.