新エネルギー車の電源システムでは、バッテリー管理システム BMS がバッテリー状態のリアルタイム監視、充放電プロセスの正確な制御、バッテリーの安全で安定した動作の確保を担当します。{0} BMS システムのハードウェア キャリアとして、PCB のパフォーマンスと品質が BMS システムの全体的なパフォーマンスを直接決定します。一般家電分野のプリント基板とは異なり、新エネルギー車用の BMS システム PCB は、複雑な車両環境、厳格な安全基準、長期安定動作要件に直面する必要があります。-したがって、さまざまな面で特別かつ厳格な要件があります。
1、電気的性能要件: 安定した信号と電源を確保します。
BMS システムは、バッテリー電圧、電流、温度などの複数の種類の信号を同時に処理する必要があり、高電圧電源と低電圧制御回路の調整作業を必要とするため、プリント基板の電気的性能に非常に高い要求が課せられます。-まず、シグナルインテグリティが重要です。 BMS システムの電圧サンプリング信号と通信信号は、多くの場合弱く、干渉を受けやすくなります。プリント基板は、伝送中に信号が大幅に減衰、歪み、または遅延しないことを保証し、異常な信号による BMS のバッテリー状態の誤判断を避けるために、良好な信号伝送特性を備えている必要があります。これには、プリント基板が配線計画、インピーダンスマッチング、その他の面で特定の基準を満たす必要があります。たとえば、さまざまな種類の信号の特性インピーダンスが指定された範囲内で安定し、信号の反射やクロストークを低減する必要があります。
次に電源の安定性です。 BMS システムの電源回路は、コア制御チップ、サンプリング モジュール、ドライブ モジュールなどの複数のコンポーネントに同時に電力を供給する必要があります。 PCB は、高電流変動シナリオ (車両の加速または急ブレーキ時のバッテリ出力電流の突然の変化など) で電源電圧が許容範囲内で安定した状態を維持し、電圧変動によるモジュールの再起動や損傷を回避するために、低い内部抵抗と高い電流容量を備えている必要があります。さらに、プリント基板は、特に高電圧回路と低電圧回路の隣接領域において、良好な絶縁性能を備えている必要もあります。-高電圧による故障による短絡故障を防ぎ、システムの電気的安全性を確保するには、合理的な電気ギャップのレイアウトが必要です。{6}}
2、環境適応要件：複雑な車両動作条件に対処するため
新エネルギー車の動作環境は、北部の寒い冬から南部の暑い夏まで、でこぼこした田舎道から高速高速道路まで、複雑かつ多様です。{0}} BMS システム PCB は、極端な温度、湿度、振動、衝撃などのさまざまな環境ストレスに耐える必要があるため、優れた環境適応性を備えている必要があります。
温度適応性の観点から、BMS システムは通常、バッテリー パックの内部または車両シャーシの近くに設置され、動作温度範囲が広くなります。一般に、プリント基板は、-40 度から 125 度の温度範囲内で安定して動作することが求められます。そのため、基板やコーティングなどの PCB 材料は、極端な温度での基板の変形、回路の剥離、絶縁性能の低下などの問題を回避するために、優れた高温老化耐性と低温脆性破壊耐性を備えている必要があります。-同時に、プリント基板は、異なる材料間の熱膨張係数の不一致による回路の破損やはんだ接合の破損を防ぐために、温度変化によって引き起こされる熱膨張係数の違いも考慮する必要があります。
振動・衝撃適応性の点では、車両走行時に発生する振動や、急加速、制動、衝突などの衝撃により、プリント基板と周囲の部品との接続が緩み、配線が損傷する可能性があります。したがって、プリント基板は十分な機械的強度を備え、構造的に特定の振動周波数や衝撃力に耐えることができる必要があります。たとえば、プリント基板の厚さを最適化し、リブのレイアウトを強化するなどの方法により、耐振動性と耐衝撃性を向上させ、過酷な使用条件下でも構造の完全性と通常の機能を維持できます。
さらに、高湿度環境で塩分や塵などの腐食性物質が含まれる環境で回路の酸化、絶縁層の湿気、腐食による損傷を回避し、システムの長期にわたる信頼性の高い動作を保証するために、プリント基板は優れた耐湿性と耐食性も備えている必要があります。{0}}
3、信頼性要件: 長期耐用年数要件を満たす-
新エネルギー車の耐用年数は通常 8 年または 150,000 キロメートル以上です。 BMS システムの中核ハードウェアとして、PCB の信頼性は車両全体の耐用年数と安全性に直接影響するため、長期安定稼働の要件を満たさなければなりません。-
まず、長期的な安定性が非常に重要です。-プリント基板を長期間使用する場合、-材料の経年劣化や電気的ストレスの蓄積などの要因による性能低下を避ける必要があります。たとえば、PCB の基板は、長年の使用後も良好な絶縁性能と機械的強度を維持できるように、長期の高温耐性と耐老化性を備えている必要があります。-回路のコーティングは、長期間の暴露やわずかな摩擦による回路の損傷を防ぐために、優れた耐摩耗性と耐酸化性を備えている必要があります。-
次に耐疲労性能です。車両の運転中、周期的な温度変化や繰り返しの振動により PCB に周期的な応力変化が生じる可能性があり、長期的には回路や基板の疲労損傷につながる可能性があります。したがって、プリント基板には優れた耐疲労性が必要であり、疲労効果による故障を避けるために応力分布を十分に考慮し、耐疲労性に優れた材料を選択する必要があります。
さらに、プリント基板の一貫性も重要です。同じバッチまたは異なるバッチからのプリント基板は、車両全体の信頼性に影響を与える可能性がある個体差による一部の BMS システムの早期故障を回避するために、性能パラメータの高度な一貫性を維持する必要があります。そのためには、各 PCB が確立された信頼性要件を満たしていることを確認するために、原材料調達、生産プロセス、品質テスト、その他の側面を厳密に管理しながら、プリント基板の製造における標準化されたプロセスを厳格に遵守する必要があります。
4、安全規制には自動車業界の業界標準への準拠が必要です
新エネルギー車には人身と財産の安全が関係しており、BMS システムはバッテリーの安全性の中核保証として、自動車業界の関連する安全規制と基準に厳密に準拠して、さまざまな異常なシナリオでシステムの安全性を確保し、安全事故を回避する必要があります。
現在、世界中の自動車エレクトロニクスの安全規格には主に ISO26262、IEC61508 などが含まれています。BMS システムのプリント基板は、車両の安全レベルに応じて、対応する安全要件を満たす必要があります。たとえば、ISO26262 規格には、さまざまな ASIL レベルのシステムに対するハードウェアのフォールト トレランスとプリント基板のフォールト検出機能に関する明確な規制があります。プリント基板には、単一の障害が発生した場合にそれを検出し、障害の拡大や安全事故の発生を回避するためにタイムリーに対策を講じることができるように、特定の障害分離機能が必要です。
同時に、プリント基板は、CISPR25 などの自動車エレクトロニクスの電磁両立性規格に準拠する必要もあります。 BMS システム PCB は、動作中に周囲の電子デバイス (モーターやコントローラーなど) からの電磁干渉の影響を受けてはならず、また、他のデバイスの通常の動作を妨げるような強力な電磁放射を生成してはなりません。したがって、プリント基板は、優れた電磁シールド性能と抗電磁干渉能力を備え、合理的な接地層とシールド層のレイアウトを通じてEMC規格の要件を満たし、車両の電子システムの電磁両立性の安全性を確保する必要があります。
5、保守性の要件: トラブルシューティングと修理が簡単
新エネルギー車の BMS システム PCB の信頼性要件は高いですが、長期間の使用中に障害が発生する可能性があります。-したがって、後のトラブルシューティングやメンテナンスを容易にし、メンテナンスコストを削減するために、PCB にはある程度のメンテナンス性が必要です。
まず第一に、テスト容易性があります。 PCB は、メンテナンス担当者が専門機器を通じて PCB の電気的性能、信号伝送などを検出し、障害箇所を迅速に特定できるように、必要なテスト ポイントとインターフェイスを確保する必要があります。たとえば、各ノードでの電圧、信号波形、その他のパラメータの検出を容易にし、障害があるかどうかを判断するために、電圧サンプリング回路や通信回路などの重要な領域にテストポイントを確保する必要があります。
第二に、分解可能である必要があります。 PCB と周囲のコンポーネントとの接続は分解しやすい必要があり、PCB を交換する必要がある場合は、周囲のコンポーネントへの損傷を軽減するために他のコンポーネントから素早く分離できます。同時に、PCB 上のマーキングは保守担当者にとって明確で簡単に識別および操作できるようにする必要があり、保守効率が向上します。