BMS上使用低壓地作為參考平面的高壓采樣方案分析

忽然發(fā)現(xiàn)過幾天就要到奧運(yùn)會(huì)了，這屆的美國男籃陣容很強(qiáng)大，期待能有時(shí)間看到幾場比賽。

這次討論下高壓采樣電路使用低壓地作為參考點(diǎn)的方案。

在之前有篇文章介紹MODEL 3的高壓采樣電路，具體鏈接為《MODEL 3 BMS上的高壓檢測與絕緣檢測電路》，里面提到過此高壓采樣方案使用低壓地作為參考平面，高壓信號通過大電阻分壓后直接連到了低壓電路網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)時(shí)對這個(gè)方案一筆帶過了，最近在做一些競品電路對比分析，就重新看下。

具體地，MODEL 3 BMS控制板上有6路高壓采樣點(diǎn)，如下圖，是比較常見的繼電器連接形式。

一般的高壓檢測方案是以高壓地作為參考平面，將剩余5路采樣點(diǎn)通過分壓電阻連接到高壓地，然后采樣電阻上信號連接到位于高壓地上的BJB芯片，如下圖。

但是在MODEL 3 BMS控制板上，是將高壓采樣的這6個(gè)采樣點(diǎn)通過分壓電阻后，連接到了低壓地，方案類似下圖：使用低壓電路部分的ADC去采集這6個(gè)點(diǎn)電壓，方案不復(fù)雜，功能實(shí)現(xiàn)也應(yīng)該是沒問題的。

其采樣電路大概如下圖，只畫出了兩個(gè)采樣點(diǎn)的采樣電路：輸入信號經(jīng)過分壓電阻后上拉到參考電源VREF，經(jīng)過運(yùn)放跟隨電路后輸出到MCU的ADC去采集，采樣電路上并沒有布置開關(guān)。

優(yōu)點(diǎn)：

這種方案最明顯的優(yōu)點(diǎn)就是成本低，它節(jié)省掉了高低壓之間的隔離電源與隔離通信電路，當(dāng)然采樣電路上面的開關(guān)是否保留可以再探討，這已經(jīng)節(jié)省了很多成本下來。

還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它避免掉了虛電壓問題，如下圖：電池高壓連接器端口的虛電壓來源于電池、絕緣電阻和采樣電路的回路，但是這種方案下，就不存在這個(gè)回路，也就沒有虛電壓了。

缺點(diǎn)：

這種方案的一個(gè)缺點(diǎn)是分壓電阻是并聯(lián)在系統(tǒng)絕緣電阻兩端的，它一定會(huì)降低系統(tǒng)的絕緣性能，所以這個(gè)采樣電路的分壓電阻取值一般會(huì)比較大，特斯拉取值單臂大概為10MΩ；另外，做絕緣檢測時(shí)也要把這個(gè)電阻區(qū)分開。

另外一個(gè)問題是安全防護(hù)的問題，對目前的我來講，也是一個(gè)灰色地帶。

展開來說，高壓與低壓之間是需要做安全防護(hù)的，一般在PCB上我們防護(hù)方案是做電氣隔離，并制定一定大小的安規(guī)間距，電氣隔離的方式一般為光隔、容隔、磁隔，常見的隔離器件為變壓器、光MOS和電容等，例如下圖。

而使用低壓地來采集高壓的這種方案，實(shí)際高低壓之間只隔了一定阻值的電阻，當(dāng)然阻值可以選擇到一定大小來做限流，但是這樣是否符合安規(guī)要求呢？在標(biāo)準(zhǔn)GB 4943.1-2022中確實(shí)有提到使用電阻作為安全防護(hù)器件使用的方法，不過需要等待我們?nèi)ピ敿?xì)解讀了。

其實(shí)，絕緣檢測電路也是通過一組電阻連接到了低壓地，某種角度來講，我們實(shí)際已經(jīng)在使用這種方案了；除了特斯拉上，國內(nèi)也有一些BMS是使用這種方案實(shí)現(xiàn)的，等后面把標(biāo)準(zhǔn)研究透徹，再回頭看下這個(gè)使用電阻做安全防護(hù)的可行性。

總結(jié)：

沒啥說的，最近有點(diǎn)忙；以上所有，僅供參考。