از آنجایی که خودروهای برقی (EV) همچنان در حال افزایش سهم بازار هستند، سیستم‌های مدیریت باتری (BMS) به یکی از حیاتی‌ترین زیرسیستم‌ها برای اطمینان از ایمنی، راندمان و قابلیت اطمینان بلندمدت تبدیل شده‌اند. در قلب هر BMS یک برد مدار چاپی (PCB) قرار دارد و انتخاب مواد PCB نقش تعیین‌کننده‌ای در تعیین پایداری حرارتی تحت شرایط عملیاتی سخت ایفا می‌کند.

چالش‌های حرارتی در کاربردهای BMS

یک BMS به طور مداوم ولتاژ، جریان و دما را در سراسر سلول‌های باتری نظارت می‌کند. در طول شارژ سریع، تخلیه جریان بالا یا رویدادهای فرار حرارتی، سیستم با تولید گرمای قابل توجهی مواجه می‌شود. اگر گرما به درستی دفع نشود، می‌تواند منجر به اندازه‌گیری‌های نادرست، تخریب قطعات یا حتی خرابی فاجعه‌بار شود.

پایداری حرارتی در PCBهای BMS نه تنها به طراحی مدار بلکه به خواص مواد مانند رسانایی حرارتی، دمای انتقال شیشه (Tg)، ضریب انبساط حرارتی (CTE) و پایداری دی‌الکتریک نیز بستگی دارد. بنابراین انتخاب مواد PCB مناسب برای عملکرد قابل اطمینان BMS ضروری است.

مواد PCB رایج مورد استفاده در طراحی‌های BMS

مواد FR-4 سنتی به دلیل راندمان هزینه به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما FR-4 استاندارد ممکن است در محیط‌های BMS با دمای بالا دچار مشکل شود. برای کاربردهای پیشرفته BMS، تولیدکنندگان به طور فزاینده‌ای از FR-4 با Tg بالا، لمینت‌های بدون هالوژن یا PCBهای هسته فلزی استفاده می‌کنند.

مواد PCB با Tg بالا، پایداری مکانیکی و الکتریکی را در دماهای بالا حفظ می‌کنند و خطر لایه‌برداری یا تاب برداشتن را کاهش می‌دهند. مواد با CTE کم نیز به به حداقل رساندن تنش بر روی اتصالات لحیم‌کاری در طول چرخه حرارتی کمک می‌کنند، که یک مشکل رایج در بردهای BMS است که در معرض چرخه‌های شارژ و دشارژ مکرر قرار دارند.

رسانایی حرارتی و اتلاف گرما

دفع موثر گرما سنگ بنای مدیریت حرارتی BMS است. مواد PCB با رسانایی حرارتی بهبود یافته به گرما اجازه می‌دهند تا به طور مساوی در سراسر برد پخش شود و نقاط داغ موضعی را کاهش دهد. در برخی از طرح‌ها، از زیرلایه‌های آلومینیومی یا مسی برای بهبود انتقال حرارت از اجزای تولید کننده گرما مانند MOSFETها و مقاومت‌های تعادل استفاده می‌شود.

علاوه بر این، ساختارهای PCB پیشرفته با vias حرارتی و لایه‌های مسی ضخیم‌تر، اتلاف گرما را بیشتر افزایش می‌دهند. هنگامی که با مواد PCB مناسب ترکیب شوند، این تکنیک‌های طراحی به طور قابل توجهی پایداری حرارتی و طول عمر سیستم را بهبود می‌بخشند.

قابلیت اطمینان الکتریکی در دماهای بالا

پایداری حرارتی نه تنها یک نگرانی مکانیکی بلکه یک نگرانی الکتریکی نیز هست. خواص دی‌الکتریک مواد PCB می‌تواند در دماهای بالا تغییر کند و بر یکپارچگی سیگنال و دقت اندازه‌گیری تأثیر بگذارد. در کاربردهای BMS، حتی انحرافات جزئی می‌تواند منجر به محاسبات نادرست حالت شارژ یا تاخیر در تشخیص خطا شود.

مواد PCB با عملکرد بالا برای حفظ ثابت‌های دی‌الکتریک پایدار و فاکتورهای اتلاف کم در یک محدوده دمایی وسیع، مهندسی شده‌اند و از انتقال سیگنال قابل اطمینان و نظارت دقیق اطمینان حاصل می‌کنند.

تخصص تولید مهم است

حتی بهترین مواد PCB نمی‌توانند عملکرد بهینه را بدون فرآیندهای تولید دقیق ارائه دهند. لمیناسیون کنترل شده، حفاری دقیق و مونتاژ SMT با کیفیت بالا برای حفظ خواص مواد و عملکرد حرارتی ضروری است. تولیدکنندگان با تجربه می‌دانند چگونه انتخاب مواد را با تکنیک‌های تولید متعادل کنند تا الزامات سختگیرانه BMS را برآورده کنند.

نتیجه

در کاربردهای BMS، مواد PCB مستقیماً بر پایداری حرارتی، ایمنی و قابلیت اطمینان بلندمدت تأثیر می‌گذارند. با تکامل باتری‌های EV به سمت چگالی انرژی بالاتر و شارژ سریع‌تر، تقاضا برای مواد PCB پیشرفته و قابلیت‌های تولید حرفه‌ای تنها افزایش خواهد یافت. انتخاب شریک مناسب به اندازه انتخاب مواد مناسب مهم است.

درباره Ring PCB
Ring PCB دارای 18 سال تجربه صنعتی به عنوان یک تولید کننده حرفه‌ای است که ساخت PCB، پردازش، مونتاژ SMT و سفارشی‌سازی درخواستی را ارائه می‌دهد. با بیش از 500 کارمند و یک کارخانه مدرن 10000 متر مربعی متعلق به خود در شنژن، چین، تمام محصولات PCB و PCBA با استانداردهای بین‌المللی صنعت مطابقت دارند.
ما نمونه‌سازی سریع 3 روزه، تولید انبوه 7 روزه، پشتیبانی از سفارشات کوچک و بزرگ، مدل‌های همکاری انعطاف‌پذیر و راه‌حل‌های PCBA کلید در دست سفارشی را ارائه می‌دهیم.
ما مشتاقانه منتظر همکاری با شما هستیم.
ایمیل: info@ringpcb.com
وب‌سایت: https://www.turnkeypcb-assembly.com/