那个用于新能源汽车的电池管理系统, 简称为BMS, 它可是整个动力电池系统的“大脑”。它承担着实时监测电池状态的任务, 还负责管理充放电的过程, 并且要保障电池的安全。身为猎板的工程师, 我每天碰到的事儿, 就是和与BMS有紧密关联的PCB设计以及制造打交道。就在今天, 我想着从专业方面来谈论一下BMS电路板的选择要点。
采样电路、隔离电路、主控芯片、通信接口这四大部分共同构成了BMS系统, 其中采样电路要对每一节电芯的电压以及温度数据予以采集, 通过采样电路采集的数据以及相关信息来进行处理和决策的是主控芯片, 隔离电路有着可实现高压与低压侧电气隔离的作用, 通信接口会和整车控制器也就是VCU进行数据交互, 这四部分给PCB设计提出了严格要求。
于猎板之处，当其生产与BMS有涉之PCB之际, 着重把控如下数个制程环节。
1. BMS电路里有着大量高速信号, 像CAN总线、SPI通信这类, 信号完整性相当关键, 我们对阻抗公差严格把控保持在±10%以内, 以此保证信号传输稳定。
2. 首先, 说起绝缘耐压, BMS 是和高压电池系统相关的, 这里面的 PCB 要去满足基本的绝缘要求。然后, 我们采用了高 Tg 这样的基材, 还有加厚铜箔工艺, 经过这些处理后的它, 在压力测量的时候那种能够承受的电压测试可以达到 3000VAC/min 而且不会被击穿, 这样一来就能够保障人员以及车辆的安全。
3. 多层板工艺, 典型的BMS主板, 一般是8至12层板, 我们拥有10层以上更高阶PCB的成熟制程能力, 能保证层高板的板间对齐度以及信号层的完整性。
4. 具备热管理能力, BMS主控芯片存在功耗较大的情况, 我们于PCB设计里, 应用大面积铺铜以及散热过孔阵列, 能够有效降低温升, 进而提高器件使用寿命。
猎板近年来持续优化BMS类PCB的出货检验流程：
引入AOI自动光学检测, 针对线路缺陷展开100%全检, 针对焊盘质量也进行100%全检, 其检出率相较于人工检验有显著提升, 其次, 实施SPC统计过程控制, 针对关键工艺参数实施实时监控, 以此用来确保批次稳定性, 再者, 针对阻燃等级要求, 所有BMS用板材都必须通过UL94 - V0认证, 并提供完整材料追溯报告。
对于BMS电路设计工程师，我有几点建议：
布线时, 高压区域与低压区域之间, 要留出充足的安全间隔距离, 这个距离建议要大于或等于六个毫米, 如需处理, 必要的时候可以进行开槽操作。
模拟地采用分离的布线方式, 与数字地隔开, 而是要进行单点接地, 以此做到避免因共地干扰, 进而对采样精度产生影响。
CAN 与 HVBUS 的等差分信号线应尽可能做到等长配对, 走线时宜在进行内层参考时选取完整的地平面。
建议在PCB上预留测试点和保险丝位，便于生产和售后维修。
对于新能源汽车而言, BMS属于核心安全部件, 其PCB质量会直接对整车性能以及用户安全产生影响。在挑选PCB供应商之际, 不但要考量制程能力, 而且更需关注其质量管理体系以及出货检验标准。身为猎板的工程师, 我深切明白责任极为重大, 每一块交付出去的PCB, 都承载着对于安全与品质的承诺。期望本文能够为各位工程师在BMS电路设计选型之时提供些许参考。
