বিএমএস পিসিবিএ

EV, শক্তি সঞ্চয়স্থান, এবং ই-মোবিলিটি সেক্টর জুড়ে 20 বছরের ব্যর্থতা বিশ্লেষণের সাথে, আমি ঠিক কী একটি 10-বছরের BMS কে 6-মাসের বিপদ থেকে আলাদা করে তা নথিভুক্ত করেছি। এই গাইডটি বাস্তব ক্ষেত্রের রিটার্নের উপর ভিত্তি করে ইঞ্জিনিয়ারিং স্পেসিফিকেশন, লেআউট নিয়ম এবং যাচাইকরণ পদ্ধতি প্রদান করে।

একটি BMS PCBA কি করতে হবে

একটি BMS PCBA লিথিয়াম কোষগুলিকে পর্যবেক্ষণ করে, রক্ষা করে এবং ভারসাম্য বজায় রাখে। চারটি ফাংশন অ-আলোচনাযোগ্য:
ওভার-ভোল্টেজ সুরক্ষা (OVP): প্রতি সেল (লি-আয়ন) 4.25V এ কাট অফ চার্জ।
আন্ডার-ভোল্টেজ সুরক্ষা (UVP): প্রতি কক্ষে 2.5V থেকে 3.0V এ স্রাব কাটা।
ওভার-কারেন্ট প্রোটেকশন (OCP): শর্ট সার্কিটের জন্য দ্রুত ট্রিপ (µs রেঞ্জ)।
সেল ব্যালেন্সিং: সিরিজ সেল জুড়ে প্যাসিভ বা সক্রিয় সমতা।
এর মধ্যে যেকোনটি মিস করা সমাবেশকে দায়ে পরিণত করে।

মূল প্রযুক্তিগত পরামিতি

নিম্নলিখিত মানগুলি নিরাপদ অপারেশনের জন্য শিল্পের ন্যূনতম প্রতিনিধিত্ব করে। স্বয়ংচালিত বা স্থির স্টোরেজের জন্য সর্বদা এইগুলি অতিক্রম করুন।

ভোল্টেজ এবং বর্তমান রেটিং

সুরক্ষা ট্রিপ পয়েন্ট (লি-আয়নের জন্য প্রতি সেল)

শান্ত বর্তমান (স্লিপ মোড)

নির্ভরযোগ্যতার জন্য PCBA লেআউট নিয়ম

বেশিরভাগ BMS ব্যর্থতার উৎপত্তি হয় PCB-তে, IC-তে নয়। এই 12টি নিয়ম অনুসরণ করুন।

সেল ভোল্টেজের জন্য কেলভিন সেন্স ট্রেস

উচ্চ-কারেন্ট পাথের মধ্য দিয়ে কখনই সেল সেন্স ট্রেসগুলিকে রুট করবেন না।
প্রতিটি সেল ট্যাপের জন্য সংযোগকারী থেকে সরাসরি AFE (অ্যানালগ ফ্রন্ট এন্ড) পিনে একটি ডেডিকেটেড ট্রেস (0.2 মিমি থেকে 0.3 মিমি) প্রয়োজন।
কোন শাখা নেই: কোষের মধ্যে সেন্স ট্রেস শেয়ার করবেন না।

হাই-কারেন্ট পাথ ডিজাইন

তামার ওজন: 20A থেকে 50A এর জন্য সর্বনিম্ন 2 oz। 50A থেকে 100A এর জন্য 4 oz।
সমান্তরাল স্তর: 60A-এর উপরে স্রোতের জন্য সমান্তরালে একাধিক স্তর ব্যবহার করুন।
সোল্ডার মাস্ক ওপেনিং: তামাকে প্রকাশ করুন এবং ক্রস-সেকশন বাড়ানোর জন্য অতিরিক্ত সোল্ডার যোগ করুন। এটি প্রতিরোধ ক্ষমতা 30% থেকে 40% হ্রাস করে।

সেন্স প্রতিরোধক বসানো

ফোর-ওয়্যার (কেলভিন) সংযোগ: সেন্স রেজিস্টরের অবশ্যই প্যাড থেকে ডেডিকেটেড ভোল্টেজ সেন্সিং ট্রেস থাকতে হবে।
বসানো: AFE ডিফারেনশিয়াল ইনপুট পিনের 10 মিমি এর মধ্যে।
ট্রেস ম্যাচিং: বর্তমান পরিমাপের নির্ভুলতার জন্য সেন্স ট্রেস অবশ্যই সমান দৈর্ঘ্য এবং সমান্তরাল হতে হবে।

FETs জন্য তাপ ব্যবস্থাপনা

তামার এলাকা: প্রতিটি MOSFET ড্রেন প্যাডের জন্য একটি 300mm² থেকে 500mm² তামার সমতল প্রয়োজন।
থার্মাল ভিয়াস: প্রতিটি FET থার্মাল প্যাডের অধীনে 9 থেকে 12 ভায়াস (0.3 মিমি ব্যাস)।
ভরাটের মাধ্যমে: সোল্ডারিং নির্ভরযোগ্যতার জন্য ভরা এবং ক্যাপড ভিয়া বাধ্যতামূলক।

ভোল্টেজ বিচ্ছিন্নতার জন্য উপাদান ব্যবধান

গ্রাউন্ড প্লেন স্প্লিটিং

উচ্চ-কারেন্ট গ্রাউন্ড (পাওয়ার পাথ): পুরু ট্রেস, কোনো বিভাজন নেই।
লো-কারেন্ট অ্যানালগ গ্রাউন্ড (AFE, অর্থ): ব্যাটারি নেগেটিভ টার্মিনালের সাথে স্টার সংযোগ।
সংযোগ বিন্দু: সেন্স রেজিস্টরের কাছে একটি বিন্দুতে অ্যানালগ এবং পাওয়ার গ্রাউন্ডে যোগ দিন।

উপাদান নির্বাচন চেকলিস্ট

একটি নির্ভরযোগ্য BMS PCBA সামগ্রীর সঠিক বিল দিয়ে শুরু হয়।

এনালগ ফ্রন্ট এন্ড (AFE)

প্রস্তাবিত AFE পরিবার: টেক্সাস ইন্সট্রুমেন্টস BQ769x2 (16S পর্যন্ত), অ্যানালগ ডিভাইস LTC681x (উচ্চ ভোল্টেজ), NXP MC33771C (অটোমোটিভ)।

পাওয়ার MOSFETs

ভোল্টেজ রেটিং: কমপক্ষে 1.5x সর্বোচ্চ প্যাক ভোল্টেজ। 16S Li-ion (67V সর্বোচ্চ), 100V FET ব্যবহার করুন।
বর্তমান রেটিং: 100°C জংশন তাপমাত্রায় 2x একটানা স্রাব কারেন্ট।
সমান্তরাল FET: 100A+ এর জন্য, সমান্তরালে 4 থেকে 8 FET ব্যবহার করুন। একযোগে সুইচিং নিশ্চিত করতে গেট ট্রেস সমান দৈর্ঘ্য হতে হবে।

কারেন্ট সেন্স প্রতিরোধক

নির্ভরযোগ্যতার জন্য প্যাসিভ উপাদান

ক্যাপাসিটার: শুধুমাত্র X7R বা ​​X5R ডাইলেক্ট্রিক। কখনই AFE পিনের কাছে Y5V বা Z5U ব্যবহার করবেন না।
ইন্দ্রিয় ইনপুটগুলির জন্য প্রতিরোধক: প্রতিটি সেল সেন্স লাইনে 1kΩ থেকে 10kΩ সিরিজ প্রতিরোধক। ফল্ট ইভেন্টের সময় বর্তমান সীমা.
TVS ডায়োড: প্রতিটি সেল ইনপুট জুড়ে দ্বি-নির্দেশিক 5V থেকে 6V। ESD এবং তারের জোতা স্পাইক থেকে AFE রক্ষা করে।

উত্পাদন এবং পরিদর্শন প্রয়োজনীয়তা

এই ধাপগুলি উপেক্ষা করা হলে একটি ভালভাবে ডিজাইন করা BMS PCBA সমাবেশে ব্যর্থ হয়।

BMS PCBA FAQs

নীচে ইঞ্জিনিয়ার এবং ব্যাটারি প্যাক অ্যাসেম্বলারদের কাছ থেকে তিনটি প্রযুক্তিগত প্রশ্ন রয়েছে৷

প্রশ্ন 1: কেন আমার BMS PCBA স্বাভাবিক মোটর স্টার্ট-আপের সময় মিথ্যা ওভার-কারেন্ট সুরক্ষা ট্রিগার করে?
উত্তর: অতি দ্রুত ওসিপি ফিল্টারের সাথে আপনার একটি ইনরাশ কারেন্ট সমস্যা রয়েছে। এখানে ইঞ্জিনিয়ারিং ফিক্স:
বেশিরভাগ BMS AFE-এর কনফিগারযোগ্য ওভার-কারেন্ট সুরক্ষা বিলম্ব থাকে (সাধারণত 100µs থেকে 1ms)। মোটর স্টার্ট আপ (বিশেষত ব্রাশবিহীন ডিসি মোটর) 1ms থেকে 5ms এর জন্য 5x থেকে 8x রেটেড কারেন্ট আঁকে।
ধাপ 1 - প্রকৃত ইনরাশ পরিমাপ করুন: ইন্দ্রিয় প্রতিরোধক জুড়ে একটি কারেন্ট প্রোবের সাথে একটি অসিলোস্কোপ ব্যবহার করুন। সবচেয়ে খারাপ-কেস স্টার্ট-আপের সময় সর্বোচ্চ বর্তমান এবং সময়কাল রেকর্ড করুন (কোল্ড মোটর, কম ব্যাটারি)।
ধাপ 2 - AFE রেজিস্টার সামঞ্জস্য করুন: অতি-বর্তমান বিলম্ব 2ms থেকে 5ms পর্যন্ত বাড়ান। শর্ট-সার্কিট বিলম্বকে 100µs এ রাখুন (এটি মৃত শর্টস থেকে রক্ষা করে)।
ধাপ 3 - হার্ডওয়্যার ফিল্টার টিউনিং: AFE কারেন্ট সেন্স পিনের মধ্যে একটি 100nF ক্যাপাসিটর যোগ করুন। এটি একটি 10µs থেকে 20µs RC ফিল্টার তৈরি করে যা খুব ছোট স্পাইক উপেক্ষা করে।
ধাপ 4 - যদি এখনও ট্রিপিং হয়: আপনার সেন্স রেজিস্টর খুব বড়। একটি 2mΩ প্রতিরোধক 100A এ 200mV উৎপন্ন করে। ওভার-কারেন্ট তুলনাকারী ট্রিপের আগে হেডরুম বাড়ানোর জন্য 1mΩ বা 0.5mΩ এ স্যুইচ করুন।
সতর্কতা: OCP অক্ষম করবেন না। মিথ্যা ভ্রমণ বিরক্তিকর। আগুন চিরস্থায়ী।

প্রশ্ন 2: আমি কীভাবে একটি BMS PCBA ডিজাইন করব যা 200Ah কোষের সাথে একটি 16S LiFePO4 প্যাককে ব্যালেন্স করে?
A: স্ট্যান্ডার্ড ইন্টিগ্রেটেড ব্যালেন্সিং FETs (50mA থেকে 100mA) 200Ah কোষের ভারসাম্য করতে 80 থেকে 160 ঘন্টা সময় নেবে। যে অব্যবহারযোগ্য. আপনার প্রয়োজন বাহ্যিক প্যাসিভ ব্যালেন্সিং বা সক্রিয় ভারসাম্য।
বিকল্প A - বাহ্যিক প্যাসিভ ব্যালেন্সিং (ব্যয় কার্যকর):
একটি AFE ব্যবহার করুন যা বাহ্যিক ভারসাম্য FETs নিয়ন্ত্রণ করে (যেমন, বাহ্যিক N-চ্যানেল FETs সহ BQ76952)।
প্রতি কক্ষে উপাদান নির্বাচন:
ব্যালেন্সিং রেসিস্টর: 10Ω থেকে 22Ω, 5W থেকে 10W (ধাতু অক্সাইড বা ওয়্যারওয়াউন্ড)।
ব্যালেন্সিং FET: 60V, 5A, Rds(চালু) < 50mΩ।
ভারসাম্য কারেন্ট: 200mA থেকে 500mA। (3.3V সেল = 330mA এ 10Ω প্রতিরোধক ব্যবহার করে।)
PCB তাপীয় প্রয়োজনীয়তা: প্রতিটি প্রতিরোধক 1W থেকে 1.5W পর্যন্ত বিলুপ্ত করে। প্রতি প্রতিরোধকের জন্য 500mm² তামা এলাকা প্রয়োজন।
বিকল্প B - সক্রিয় ব্যালেন্সিং (উচ্চ কর্মক্ষমতা):
একটি সক্রিয় ব্যালেন্সার আইসি ব্যবহার করুন (যেমন, অ্যানালগ ডিভাইস LTC3300 বা টেক্সাস ইন্সট্রুমেন্টস BQ79616)।
টপোলজি: ক্যাপাসিটিভ বা ট্রান্সফরমার ভিত্তিক।
ভারসাম্য কারেন্ট: প্রতি কক্ষে 1A থেকে 5A।
দক্ষতা: 85% থেকে 92%।
PCB জটিলতা: 6 থেকে 8 স্তরের প্রয়োজন, কোষগুলির মধ্যে সাবধানে বিচ্ছিন্নতা।
200Ah কোষের জন্য সুপারিশ: 300mA থেকে 500mA-এ বাহ্যিক প্যাসিভ ব্যালেন্সিং ব্যবহার করুন। ব্যালেন্সিং রেসিস্টর অ্যারের উপরে একটি হিটসিঙ্ক যুক্ত করুন। সক্রিয় ভারসাম্য শুধুমাত্র যদি চক্র জীবন সমালোচনামূলক হয় এবং বাজেট 2x বেশি PCBA খরচের অনুমতি দেয়।

প্রশ্ন 3: উৎপাদনের জন্য অনুমোদন দেওয়ার আগে BMS PCBA কোন পরীক্ষায় উত্তীর্ণ হতে হবে?
উত্তর: পাঁচটি পরীক্ষা প্রয়োজন। কোনো এড়িয়ে যাবেন না।