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NTC 熱敏電阻對 BMS 的影響淺析和BMS清洗介紹

電動汽車電池管理系統使用柔性 PCB 時,激光焊接產生的機械應力和溫度變化會導致表面貼裝 NTC 熱敏電阻熱開裂,這是一種難以預測的潛在嚴重故障。采用軟端子和塊狀金屬氧化物工藝的貼片熱敏電阻可最大限度減小元件開裂的風險。

隨著電動汽車 (EV) 市場的持續快速增長,技術挑戰和為應對這些挑戰而開發的創新也在不斷發展。在這些挑戰和創新當中,改進電池技術、提高電源電路效率和快速充電解決方案是設計工程師最為關注的領域。

目前,電動汽車主要使用鋰離子電池,單體電池電壓為 3.6 V 至 3.7 V。因此,建立一個總電壓為 500 V 至 900 V 的動力系統需要串并聯數百個這樣的電池。此外,優化如此多電池單元構成的系統的性能需要高效電池管理系統 (BMS),這種系統必須能夠監測電池的溫度、阻抗 (電池內阻)、電壓以及充放電電流。其中每項指標都會影響電池的性能。

BMS 一般包括電池單元管理控制器 (CMC),主控中央單元或電池管理控制器 (BMC)。 CMC 采用多通道 IC (目前最多配備 16 通道) 執行監控功能,BMC 負責控制每個 CMC。這類系統測量的主要參數包括溫度、阻抗、電壓和電流。

在考慮溫度測量的情況下,負溫度系數 (NTC) 熱敏電阻是最常用的元件解決方案。通常,NTC 熱敏電阻緊貼電池或模塊壁,或電氣接點連接以確定“熱點”溫度。隨著熱敏電阻溫度上升,具有高靈敏度的 NTC 的阻值會下降,因為 NTC 電阻具備較大的負溫度系數。溫度的測量是通過采集普通電阻+熱敏電阻的電阻網絡上的電壓,并將該模擬電壓信號輸送到集成在 IC 里面的 ADC 轉換器進行后續處理完成的。精確的溫度采集對電池的正常運行和整個 BMS 系統的安全來說必不可少。為了能精準地測量到溫度,NTC 和測量電路又顯得尤為重要。

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高壓電池系統可以包括二十個或更多表面貼裝 NTC 熱敏電阻,這些熱敏電阻位于包裹在組裝的電池結構的柔性電路上。如果安裝基板是 FR4 PCB,這些元件可以進行回流焊或波峰焊。


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然而,一些柔性電路不能使用這些焊接技術,而是依靠局部加熱的激光焊接,以避免損壞其他敏感部件。如果不能嚴格控制這種激光焊接工藝,就會導致陶瓷元件受到過量的熱應力而開裂。

同樣,整個電池系統在組裝和工作中也會受到很大的機械應力。而且柔性電路板上的組件也會受到通過器件端子傳導的扭力的影響,有些情況下甚至器件本身會直接承受壓力,這些情況都會導致器件結構開裂。

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這種故障取決于多種因素,使其難以檢測,并且不太可能提前預測故障的出現。此外,多層陶瓷電容已經充分證明,實際元件故障 (元件開裂) 可能在系統完成安裝部署之后的很長一段時間才出現。這種故障也可能是災難性的,使得更換/維修的代價非常高。
為降低溫度變化或使用柔性 PCB 可能產生的機械應力導致元件開裂的風險,Vishay NTCS 系列熱敏電阻采用塊狀金屬氧化物材料,配有固化環氧樹脂封裝的鎳-錫鍍層聚合物端子,而不是采用燒結的厚膜材料。這種解決方案提供柔性端子結構,其應力測試期間的表現顯著優于其他端子材料,同時也顯著優于來自于其它制造商的多層陶瓷結構器件的柔性端子方案。

由于使用柔性 PCB 電路板的電池管理系統的各個組件承受的應力不盡相同,因此采用能夠吸收扭力和熱應力的柔性端子解決方案可以顯著減少潛在的現場實地故障,從而提高可靠性和使用壽命。

BMS核心芯片封裝清洗:

合明科技研發的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環境中的濕氣,通電后發生電化學遷移,形成樹枝狀結構體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等,這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

這么多污染物,到底哪些才是最備受關注的呢?助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質在所有污染物中的占據主導,從產品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產品質量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發接觸電阻增大,嚴重者導致開路失效,因此焊后必須進行嚴格的清洗,才能保障電路板的質量。

合明科技運用自身原創的產品技術,滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術要求,打破國外廠商在行業中的壟斷地位,為芯片封裝材料全面國產自主提供強有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產品。


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