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一起學(xué)習(xí)與了解MODEL 3(磷酸鐵鋰模組)的BMS采樣板設(shè)計方案

2023/01/17
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最近在抓緊收尾工作,回家好過個安穩(wěn)年,這是年前最后一篇了。

在MODEL 3的國產(chǎn)后驅(qū)版本中,使用的是寧德時代磷酸鐵鋰電池(圖片來自于第一電動網(wǎng)),電池包上面的BMS采集板與之前相比是不同的設(shè)計,今天一起來學(xué)習(xí)一下。

寧德鐵電芯模組版本的MODEL 3一個電池包上面有4個采集板,你會發(fā)現(xiàn)它與之前分析過的圓柱電芯的采集板有很大的不同,無論尺寸、AFE、連接方式等等都是不同的,下面來具體分析。

采樣板外殼為塑料材質(zhì),分為上下殼體,呈黑色,產(chǎn)品正面的圖片如下:

采樣板背面的圖片如下所示,上下殼體與PCB之間看起來是卡扣固定的。

去掉下殼體,露出了PCBA的B面,可以看到上殼體的卡扣穿過PCB而與下殼體固定。

接下來轉(zhuǎn)向PCBA,其T面如下圖所示,整個PCBA的尺寸大概為232mm*65mm*15mm,PCB厚度為1.6mm,呈綠色,四層板;

T面器件最小封裝為0603,所有器件都有三防漆涂覆,PCB表面處理方式為ENIG,過孔都未塞綠油,而且是開阻焊的。

PCBA的B面如下圖所示,可以發(fā)現(xiàn)B面沒有布置任何器件,也沒有布置測試點,但是三防漆還是有涂覆的。

下面簡要看下采樣板的電路方案,整個單板基本的功能分配如下圖所示,電路都是大同小異的,一個單板上面有兩個AFE電路,板內(nèi)為電容隔離通信,對外為變壓器隔離通信。

AFE選取的是TI的BQ79616,這個與之前看到的MODEL 3采樣板是不同的,之前分析的AFE是特斯拉定制的Robin與Batman,而這個版本選用的是現(xiàn)有的成熟型號,整個單板的通信拓撲架構(gòu)如下(來自TI官網(wǎng))。

采樣均衡、通信電路基本都是按照TI原廠推薦的方案,如下圖所示:采樣輸入采用RC濾波,電容為差模形式,布置在相鄰的電壓采樣引腳;均衡采取內(nèi)部均衡方案,并且在相鄰均衡引腳放置差模電容。

對應(yīng)的電路如下圖所示,采樣輸入電阻為100Ω/0603封裝,而采樣濾波電容采取兩個串聯(lián)方案;均衡電阻采用兩個24Ω/1206電阻并聯(lián),均衡引腳處的電容也是采用兩個串聯(lián)的形式;菊花鏈通信電路就不詳細介紹了,可以查看芯片的規(guī)格書。

最后再看一個地方,就是電芯電壓、溫度采樣用的連接器,板端如下圖所示,為直插封裝,來自于TE,看起來沒有相對特殊的地方。

但是它對插的線端為FPC連接器,如下圖所示(圖片來自于TE):我們常見的FPC連接器是板對板的,只是一邊連接PCB,另外一邊連接FPC,并且FPC與連接器之間一般是通過焊接的形式來固定的;但是這個FPC連接器不一樣,它是使用接線端子與FPC連接的,MODEL 3此版本的電池包就是采用了這個方案。

進一步地,將FPC從連接器上取出,就露出了里面的接線端子,發(fā)現(xiàn)端子與FPC連接是刺破式接觸連接,接線端子與FPC內(nèi)部的銅是直接接觸的。

再看另一面,在接線端子與PFC接觸的地方有涂膠進行保護。

總結(jié):

最后總結(jié)下今年吧,工作上面還是挺忙的,全年加班大概在500+小時,當(dāng)然從工作中也收獲很多;公眾號今年發(fā)文數(shù)量相對有所減少,明年一定會努力提高,另外我自己也制定了一個研究的課題,可以總結(jié)出很多內(nèi)容;最后祝福大家春節(jié)快樂,家人身體健康;以上所有,僅供參考。

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Tesla 致力于通過電動汽車、太陽能產(chǎn)品以及適用于家庭和企業(yè)的綜合型可再生能源解決方案,加速世界向可持續(xù)能源的轉(zhuǎn)變。

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公眾號“新能源BMS”主筆,從事新能源汽車電池系統(tǒng)設(shè)計工作,具體為BMS硬件設(shè)計工作將近10年,在幾個大的主機廠都工作過;希望通過文字,把一些設(shè)計經(jīng)驗和總結(jié)分享給大家,共同成長。