เนื่องจากยานยนต์ไฟฟ้า (EVs) ยังคงได้รับส่วนแบ่งทางการตลาดอย่างต่อเนื่อง ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) จึงกลายเป็นหนึ่งในระบบย่อยที่สำคัญที่สุดที่ช่วยให้มั่นใจในด้านความปลอดภัย ประสิทธิภาพ และความน่าเชื่อถือในระยะยาว หัวใจสำคัญของ BMS ทุกตัวคือ แผงวงจรพิมพ์ (PCB), และการเลือกใช้วัสดุ PCB มีบทบาทสำคัญในการกำหนดเสถียรภาพทางความร้อนภายใต้สภาวะการทำงานที่ต้องการ

ความท้าทายด้านความร้อนในการใช้งาน BMS

BMS จะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และอุณหภูมิของเซลล์แบตเตอรี่อย่างต่อเนื่อง ในระหว่างการชาร์จอย่างรวดเร็ว การคายประจุด้วยกระแสไฟสูง หรือเหตุการณ์ความร้อนสูงเกินไป ระบบจะเกิดความร้อนอย่างมาก หากไม่สามารถระบายความร้อนได้อย่างเหมาะสม อาจนำไปสู่การวัดค่าที่ไม่ถูกต้อง ส่วนประกอบเสื่อมสภาพ หรือแม้แต่ความล้มเหลวอย่างร้ายแรง

เสถียรภาพทางความร้อนใน PCB ของ BMS ขึ้นอยู่กับไม่เพียงแต่การออกแบบวงจรเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุ เช่น การนำความร้อน อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว (Tg) สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) และเสถียรภาพไดอิเล็กทริก ดังนั้น การเลือกใช้วัสดุ PCB ที่เหมาะสมจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับประสิทธิภาพของ BMS ที่เชื่อถือได้

วัสดุ PCB ทั่วไปที่ใช้ในการออกแบบ BMS

วัสดุ FR-4 แบบดั้งเดิมมีการใช้งานอย่างแพร่หลายเนื่องจากประสิทธิภาพด้านต้นทุน แต่ FR-4 มาตรฐานอาจมีปัญหาในสภาพแวดล้อม BMS ที่มีอุณหภูมิสูง สำหรับการใช้งาน BMS ขั้นสูง ผู้ผลิตจึงหันมาใช้ FR-4 ที่มี Tg สูง แผ่นลามิเนตปราศจากฮาโลเจน หรือ PCB ที่มีแกนกลางเป็นโลหะมากขึ้น

วัสดุ PCB ที่มี Tg สูงช่วยรักษาเสถียรภาพทางกลและไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูง ลดความเสี่ยงของการหลุดลอกหรือการบิดงอ วัสดุที่มี CTE ต่ำยังช่วยลดความเครียดบนข้อต่อบัดกรีในระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ซึ่งเป็นปัญหาทั่วไปในบอร์ด BMS ที่ต้องผ่านรอบการชาร์จและคายประจุซ้ำๆ

การนำความร้อนและการกระจายความร้อน

การกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพเป็นรากฐานสำคัญของการจัดการความร้อนของ BMS วัสดุ PCB ที่มีการนำความร้อนสูงช่วยให้ความร้อนกระจายไปทั่วบอร์ดอย่างสม่ำเสมอ ลดจุดร้อนเฉพาะที่ ในการออกแบบบางแบบ จะใช้สารตั้งต้นที่ทำจากอะลูมิเนียมหรือทองแดงเพื่อปรับปรุงการถ่ายเทความร้อนจากส่วนประกอบที่สร้างความร้อน เช่น MOSFET และตัวต้านทานสมดุล

นอกจากนี้ การวางซ้อน PCB ขั้นสูงพร้อมช่องระบายความร้อนและชั้นทองแดงที่หนาขึ้นยังช่วยเพิ่มการกระจายความร้อน เมื่อรวมกับวัสดุ PCB ที่เหมาะสม เทคนิคการออกแบบเหล่านี้จะช่วยปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนและอายุการใช้งานของระบบอย่างมาก

ความน่าเชื่อถือทางไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูง

เสถียรภาพทางความร้อนไม่เพียงแต่เป็นข้อกังวลทางกลไกเท่านั้น แต่ยังเป็นข้อกังวลทางไฟฟ้าอีกด้วย คุณสมบัติไดอิเล็กทริกของวัสดุ PCB สามารถเปลี่ยนแปลงได้ที่อุณหภูมิสูง ส่งผลต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณและความแม่นยำในการวัด ในการใช้งาน BMS แม้แต่การเบี่ยงเบนเล็กน้อยก็อาจส่งผลให้การคำนวณสถานะการชาร์จไม่ถูกต้องหรือตรวจจับข้อผิดพลาดล่าช้า

วัสดุ PCB ประสิทธิภาพสูงได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่เสถียรและปัจจัยการสูญเสียต่ำในช่วงอุณหภูมิกว้าง ทำให้มั่นใจได้ถึงการส่งสัญญาณที่เชื่อถือได้และการตรวจสอบที่แม่นยำ

ความเชี่ยวชาญด้านการผลิตเป็นสิ่งสำคัญ

แม้แต่วัสดุ PCB ที่ดีที่สุดก็ไม่สามารถให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดได้หากไม่มีกระบวนการผลิตที่แม่นยำ การเคลือบผิวที่ควบคุมได้ การเจาะที่แม่นยำ และการประกอบ SMT คุณภาพสูงเป็นสิ่งจำเป็นในการรักษาสมบัติของวัสดุและประสิทธิภาพทางความร้อน ผู้ผลิตที่มีประสบการณ์เข้าใจวิธีการสร้างสมดุลระหว่างการเลือกใช้วัสดุและเทคนิคการผลิตเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนด BMS ที่เข้มงวด

บทสรุป

ในการใช้งาน BMS วัสดุ PCB มีอิทธิพลโดยตรงต่อเสถียรภาพทางความร้อน ความปลอดภัย และความน่าเชื่อถือในระยะยาว ในขณะที่แบตเตอรี่ EV พัฒนาไปสู่ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นและการชาร์จที่เร็วขึ้น ความต้องการวัสดุ PCB ขั้นสูงและความสามารถในการผลิตระดับมืออาชีพจะเพิ่มขึ้นเท่านั้น การเลือกพันธมิตรที่เหมาะสมมีความสำคัญพอๆ กับการเลือกวัสดุที่เหมาะสม

เกี่ยวกับ Ring PCB
Ring PCB มีประสบการณ์ในอุตสาหกรรม 18 ปีในฐานะผู้ผลิตมืออาชีพที่ให้บริการผลิต PCB การประมวลผล การประกอบ SMT และการปรับแต่งตามความต้องการ ด้วยพนักงานกว่า 500 คนและโรงงานของตนเองที่ทันสมัยขนาด 10,000 ตารางเมตรในเซินเจิ้น ประเทศจีน ผลิตภัณฑ์ PCB และ PCBA ทั้งหมดเป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรมสากล
เราให้บริการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วภายใน 3 วัน การผลิตจำนวนมากภายใน 7 วัน รองรับทั้งคำสั่งซื้อขนาดเล็กและขนาดใหญ่ รูปแบบความร่วมมือที่ยืดหยุ่น และโซลูชัน PCBA แบบครบวงจรที่ปรับแต่งได้
เราหวังว่าจะได้ร่วมงานกับคุณ
อีเมล: info@ringpcb.com
เว็บไซต์: https://www.turnkeypcb-assembly.com/