需要知道的BMS上PCB相关概念与要求

mengmianren

今天想聊一聊BMS上面PCB相关的内容。

百度的定义是：PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件、电子元器件的支撑体，是电子元器件电气相互连接的载体。



针对电动汽车BMS上使用的PCB板，今天一起看下它的板层结构、关键参数以及尺寸成本。

板层结构

在Layout工程师将GERBER文件发给PCB厂家制作时，一般会对PCB的板层结构做要求，如下图所示：对层数、板厚、铜厚、PCB材质都会提要求，PCB厂家根据这些要求来确认是否可以实现以及是否存在问题；下图中有两个部分需要着重看下，即CORE（芯板）与PP（半固化片），其中PP对应下图中的2116以及7628，它们代表的厚度不同，BMS上的PCB一般为4-6层板就可以满足要求了。



PCB的关键组成部分如下图（来自于网络），其中CORE被称为芯板，就是指覆铜板，它是将电子玻纤布或其它增强材料浸以树脂，一面或双面覆以铜箔并经热压而制成的一种板状材料；而PP（半固化片）是指经过处理的玻纤布，浸渍上树脂胶液，再经热处理（预烘）使树脂进入B阶段而制成的薄片材料，其在加热加压下会软化，冷却后会反应固化。



关键概念与参数

FR-4

首先明确FR-4的概念，即FR-4是一种耐燃材料等级的代号，具体是指树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格，它不是一种材料名称，而是一种材料等级，因此一般电路板所用的能满足FR-4等级的材料就非常多，但是大多数场合都是指以环氧树脂加上填充剂以及玻璃纤维所做出的复合材料，即环氧树脂玻纤板。



另外，在PCB加工时虽然指定板材为FR-4，即指定为环氧树脂玻纤板，但是里面还是有很多材质的区分，例如PP使用的树脂不同就可以有很多种的板材型号；对于板材的选择，这部分工作大多数都被我们硬件设计人员忽略了，而是由PCB厂家来代替我们完成的。



Tg值\Td值

Tg值是一个关于板材特性的参数，它代表玻璃化转变温度（Glass TransitionTemperature），指的是材料从一个相对刚性的玻璃状态转变为相对柔软的高弹态所对应的温度，对于PCB板材来讲，Tg越高，其耐热性能越好，硬度越高，成本也越高；在BMS上的PCB常见的选择是Tg≥170℃。



Td值代表热分解温度（Thermal Decomposition Temperature），指板材受热分解时其热失重达到5%时的温度，一般Td＞300℃，远远大于Tg值，这个温度大家很少关注，但是它与焊接直接相关；下图为台光的一款PCB板材EM-370(Z)，也是汽车常用的板材型号，可以清晰看到Tg与Td的差异。



到这里有同学就问了，PCBA贴片时的炉温在260℃左右，会大于Tg，那会不会有问题？当然没有问题，只有温度高于Td时，才会有风险。

CTI

相比漏电起痕指数(或称电痕化指数Comparative Tracking Index ,CTI）：指材料表面经受住50滴电解液（0.1%氯化铵水溶液）而没有形成漏电痕迹的最高电压值，单位为V；PCB也是有具体的CTI要求，它会影响PCB表面安规距离的计算，BMS上面一般选取PCB的CTI≥175，大小与PCB表层的油墨材料也有关系。



CAF

全称为导电性阳极丝(CAF：Conductive Anodic Filamentation)，指的是PCB内部铜离子从阳极（高电压）沿着玻纤丝间的微裂通道，向阴极（低电压）迁移过程中发生的铜与铜盐的漏电行为（下图来自于网络）；产生原因大家可以自行查找下，不赘述。



它通常发生在过孔与过孔之间、过孔与内外层导线之间、外层或外层导线与导线之间，从而造成两个相邻的导体之间绝缘性能下降甚至造成短路。说白了就是PCB内部两个不同的网络之间出现了绝缘不良或者短路的情况，所以PCB板材厂家一般会做CAF测试。（下图来自于网络）



关于更多PCB的参数介绍可以看看公众号“吴川斌的博客”，很专业。

尺寸与成本

接下来评估下BMS整个系统上的PCB面积，以MODEL3的BMS为例，整个系统包括了一个主控板、四个从控板，之前都有详细介绍过。

主控板：PCB尺寸为424mm*113mm*1.6mm，表面处理方式为ENIG（NiAu），层数为4层。



从控板：单个PCB尺寸为150mm*140mm*2mm，表面处理方式为ENIG（NiAu），层数为4层。



那么它的整个BMS系统的PCB面积大概为424mm*113mm+150mm*140mm*4≈0.13㎡。

再看下BYD的宋DM-i的BMS，如下图所示：包括了一个主控板、两个从控板以及一个高压板，整个BMS系统的PCB面积大概为135mm*86mm+186mm*87mm*2+120mm*84mm≈0.054㎡。



下面再举一个例子，之前分析过的SK的集中式控制器的PCB尺寸大概为250mm*205mm≈0.05㎡。



从上面对比可知MODEL 3的PCB面积比较大，它是为了配合与模组两边FPC之间的铝丝焊接，所以对PCB宽度有要求，进而PCB面积很大；而集中式BMS的PCB尺寸相对应该是最小的；那么整个BMS系统的PCB总面积大概在0.05㎡~0.1㎡之间；如果BMS都是四层板，而四层板PCB的参考价格按照每平米850元~900元来计算的话，整个BMS系统PCB大概成本为42.5元~90元。

zy_wawj

针对电动汽车BMS上的PCB板，其核心概念包括板层结构、关键参数及尺寸成本。其中，板层结构是确保电路连通性的基础，包括层数、板厚、铜厚和PCB材质等。关于关键参数，需考虑如介电常数、热膨胀系数等，它们直接影响PCB的性能和可靠性。在尺寸成本方面，应根据实际需求选择合适的尺寸并优化布局以降低制造成本。针对电动汽车BMS的特殊需求，PCB需满足高可靠性、耐高温、抗电磁干扰等要求。在实际应用中，Layout工程师需根据GERBER文件对PCB的板层结构提出具体要求，以确保PCB的性能和质量。

andyo7

针对电动汽车BMS上使用的PCB板，了解其板层结构及相关参数是非常重要的。其中，关键的参数包括层数、板厚、铜厚等，它们直接影响到电路板的电气性能和成本。对于PCB的材质选择，也需要充分考虑其适应性和可靠性。在设计过程中，Layout工程师会根据GERBER文件对PCB厂家提出具体要求，以确保制造出的电路板满足BMS的性能需求。此外，PCB的尺寸和成本也是需要考虑的重要因素，需要在满足性能要求的前提下进行优化。总体来说，针对BMS上的PCB设计，我们需要确保其性能可靠、成本合理，并且能够满足电动汽车的实际需求。

shuizhonghua

针对电动汽车BMS上的PCB板，其核心概念包括板层结构、关键参数和尺寸成本。板层结构需根据Layout工程师的GERBER文件设计，对层数、板厚、铜厚和PCB材质等有明确要求。关键参数包括电气性能、热设计要求和机械强度等，以确保电路的稳定性和可靠性。关于尺寸成本，需考虑PCB的尺寸、重量和制造工艺等因素，以优化成本。针对电动汽车的特殊需求，PCB板应满足高可靠性、高温耐受性和抗电磁干扰等性能要求。建议选用高品质的材料和制造工艺，以确保BMS系统的安全和稳定。

lihu35

针对电动汽车BMS上使用的PCB板，其板层结构包括多个关键因素：层数，通常根据实际需求和电路复杂度来确定；板厚，要保证足够的电气性能和机械强度；铜厚，直接影响导电性能和信号完整性；PCB材质，则关乎热性能和耐环境性能。关键参数还包括阻焊、介电常数等。在尺寸和成本方面，需综合考虑功能需求和成本控制，以实现最优的性价比。在Layout设计时，应充分考虑PCB的制造可行性，确保满足所有相关标准和要求。同时，选择合适的PCB供应商也是至关重要的，他们需具备相关的制造经验和资质。

mengmianren

针对电动汽车BMS上使用的PCB板，其板层结构是关键要素。在Layout工程师进行设计时，会明确PCB的层数、板厚、铜厚和材质等要求。其中，层数根据电路复杂度和空间限制而定，板厚和铜厚则直接影响电路性能和可靠性。此外，PCB材质选择需考虑其耐高温、耐湿性和介电常数等特性。在制造过程中，需严格遵守尺寸精度和成本控制的要求。综上所述，对于BMS上的PCB，应关注其结构设计和材质选择，以确保电路的安全、可靠和高效运行。

落叶纷飞

针对电动汽车BMS上的PCB板，其板层结构是关键。在Layout工程师设计过程中，需明确PCB的层数、板厚、铜厚等关键参数，以确保电路性能及可靠性。对PCB材质的选择也至关重要，需考虑其耐温性、介电常数等特性。此外，成本方面也是考虑因素之一。在制造过程中，应确保PCB的电气性能、热设计及结构强度满足要求。同时，对PCB的走线布局、阻抗控制等也需要严格控制，以保证BMS系统的稳定性和可靠性。总之，针对BMS上的PCB设计制造，需综合考虑各方面因素，确保最终产品的性能和质量。

针对电动汽车BMS上使用的PCB板，其板层结构、关键参数以及尺寸成本至关重要。PCB的板层结构需满足布局工程师的层数、板厚、铜厚等要求，以保障电气性能和机械强度。材料选择应兼顾高可靠性和低成本，且需满足特殊的耐温、耐湿、抗老化等要求。关键参数包括介电常数、热膨胀系数等，它们直接影响PCB的性能稳定性。在尺寸和成本方面，需根据BMS的设计需求和产量进行权衡，以优化PCB的结构和制造成本。总之，BMS上的PCB设计需确保高性能、高可靠性和低成本，以满足电动汽车的实际需求。

lidenghui

针对电动汽车BMS上使用的PCB板，了解其板层结构、关键参数及尺寸成本至关重要。PCB的板层结构包括其层数、板厚、铜厚和PCB材质等。在Layout工程师设计过程中，对PCB的板层结构有明确的要求。层数需根据电路复杂程度确定，以保证信号的传输和电气性能；板厚需满足一定的机械强度和抗热要求；铜厚关乎导电性能和信号质量；PCB材质则直接影响其可靠性和成本。在成本方面，除了材料成本，还需考虑制造成本、运输成本等。因此，针对BMS的PCB设计，需综合考虑各项要求，确保性能、成本和可靠性的平衡。

cqzyf

针对电动汽车BMS上的PCB板，了解其板层结构、关键参数及尺寸成本至关重要。PCB的板层结构包括其层数、板厚、铜厚和PCB材质等。在Layout工程师设计过程中，需明确对PCB的层数要求，以确保电路连接的可靠性和高效性。同时，板厚和铜厚的选择需满足电气性能和机械强度要求。PCB材质的选择则直接影响其热性能和可靠性。此外，关键参数还包括尺寸公差、表面处理等。在成本方面，需综合考虑材料成本、制造成本和测试成本等。因此，选择合适的PCB供应商，确保满足BMS的性能和可靠性要求，是汽车工程师在研发过程中需重视的环节。