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來(lái)源：DigiKey 作者： Alain Stas 在電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統中使用柔性 PCB 時(shí)，激光焊接產(chǎn)生的機械應力和溫度變化可能會(huì )導致表面貼裝 NTC 熱敏電阻出現熱裂紋，這是一種潛在的災難性故障，很難檢測到。使用具有柔性端子的塊狀金屬氧化物熱敏電阻，可以最大限度地降低元器件開(kāi)裂的風(fēng)險。 隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē) (EV) 市場(chǎng)的持續快速增長(cháng)，技術(shù)挑戰和為應對這些挑戰而開(kāi)發(fā)的創(chuàng )新也隨之增加。其中，設計工程師最為關(guān)注的是改進(jìn)電池技術(shù)、提高電源電路效率和快速充電解決方案。 目前，電動(dòng)汽車(chē)主要使用鋰離子電池，單電池單體電壓為 3.6 V 至 3.7 V。因此，打造總電壓為 500 V 至 900 V 的動(dòng)力系統可能需要串并聯(lián)多達數百個(gè)這樣的電池單體。此外，如此多電池單體構成的系統需要高效的電池管理系統 (BMS) 來(lái)優(yōu)化性能，該系統必須能夠監測溫度、阻抗（電池單體內阻）、電壓以及充放電電流。其中每項指標都會(huì )影響電池性能。 BMS 由電池單體管理控制器 (CMC) 和主控中央單元或電池管理控制器 (BMC) 組成。CMC 使用多通道集成電路 (IC)（目前最多配備 16 通道）來(lái)執行監控功能，而 BMC 則負責處理各個(gè) CMC 的控制功能。此類(lèi)系統中測量的核心參數是溫度、阻抗、電壓和電流。 具體到溫度測量，負溫度系數 (NTC) 熱敏電阻是最常見(jiàn)的元器件解決方案。通常，這些器件緊貼電池單體或模組壁或電氣連接安裝，以確定“熱點(diǎn)”。由于該熱敏電阻的電阻負溫度系數較大，隨著(zhù)其溫度升高，電阻會(huì )以高靈敏度曲線(xiàn)下降。溫度通過(guò)由 IC 中的集成模擬/數字轉換器 (ADC) 測量電阻-熱敏電阻網(wǎng)絡(luò )中的電壓來(lái)確定。準確的溫度讀數對于電池的正常功能和系統安全必不可少。而 NTC 和測量電路電阻又對精確的溫度測量至關(guān)重要。 
典型的表面貼裝 NTC。（圖片來(lái)源：Vishay） 高壓電池系統可以包括 20 個(gè)或更多表面貼裝 NTC 熱敏電阻，這些熱敏電阻位于包裹電池結構組件的柔性電路上。如果安裝基板是 FR4 PCB，則可以對這些元器件進(jìn)行回流焊或波峰焊。然而，一些柔性電路無(wú)法使用這些焊接技術(shù)，而是依靠局部加熱的激光焊接，以避免損壞其他敏感部件。如果這一過(guò)程未受到嚴格控制，可能會(huì )導致陶瓷元器件出現熱裂紋。同樣，整個(gè)電池系統在組裝和工作過(guò)程中也會(huì )受到很大的機械應力。而且，柔性電路板組件也會(huì )受到通過(guò)元器件端子傳導的扭力的影響，甚至元器件本身會(huì )直接承受壓力，導致開(kāi)裂。
啞光處理 SN/Pb（錫/鉛）板，鉛含量至少為 4%。（圖片來(lái)源：Vishay） 此類(lèi)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(jīng)充分證明，實(shí)際元器件故障（元器件開(kāi)裂）可能在系統完成部署之后的很長(cháng)一段時(shí)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(jià)非常高。 為了降低由于溫度變化或使用柔性 PCB 時(shí)可能出現的機械應力而導致元器件開(kāi)裂的風(fēng)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(huán)氧樹(shù)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(zhù)優(yōu)于其他端子材料，同時(shí)也顯著(zhù)優(yōu)于來(lái)自其他制造商的多層陶瓷結構元器件的柔性端子方案。 由于使用柔性 PCB 電路的電池管理系統的各個(gè)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(zhù)減少潛在的現場(chǎng)故障，從而提高可靠性，延長(cháng)使用壽命。 |
