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學(xué)習(xí)分析一款CATL寧德時(shí)代設(shè)計(jì)的BMS電流采樣產(chǎn)品

11/20 17:00
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最近降溫,有點(diǎn)感冒,身體不太舒服;話說(shuō)這年紀(jì)大了,身體是一天不如一天,想當(dāng)年,我也是籃球隊(duì)主力啊,雖然是班級(jí)的。

前面學(xué)習(xí)問(wèn)界M5的BMS硬件設(shè)計(jì)時(shí),聊到其使用的電流采樣方案(如下圖),是一個(gè)單獨(dú)的電流采樣模塊(CSU);實(shí)際上CATL的這套BMS方案不僅用在問(wèn)界上,其他很多主機(jī)廠也有使用,例如理想等,今天就單獨(dú)把這個(gè)電流采樣模塊學(xué)習(xí)總結(jié)下。

CATL的這套電流采樣方案是采用霍爾傳感器與CSU+SHUNT兩條采樣路徑,這樣做是為了實(shí)現(xiàn)更高的功能安全等級(jí)。

霍爾傳感器

先看下此霍爾傳感器,是來(lái)自于LEM的HAH1DRW 1500S系列產(chǎn)品,它是基于開(kāi)環(huán)霍爾原理,輸出電壓信號(hào)。

具體使用方法如下圖(來(lái)自于LEM官網(wǎng)):BMS需要給其供電,并檢測(cè)開(kāi)環(huán)霍爾返回的電壓信號(hào);其使用單電源5V供電即可,輸出的offset為2.5V,當(dāng)電流方向不同時(shí),輸出會(huì)基于offset上下2V左右變化。

此開(kāi)環(huán)霍爾的采樣精度如下表(來(lái)自于LEM官網(wǎng)),最大達(dá)到3.25%,所以此開(kāi)環(huán)霍爾一般是用于冗余采樣對(duì)比,不會(huì)用于SOC的計(jì)算。

CSU

接下來(lái)看下電流采樣模塊(CSU),如下圖所示:產(chǎn)品尺寸大概為85mm*78mm*25mm,分為上下兩部分殼體,塑料材質(zhì),呈黑色;對(duì)外有兩個(gè)連接器,貼片封裝。

取走上蓋如下圖:?jiǎn)伟蹇雌饋?lái)也比較清晰,四角用螺釘固定。

直接看下這個(gè)PCBA板,T面如下:尺寸大概為73mm*67mm*10mm,1.6mm厚,猜測(cè)是4層板;單板上所有器件都有涂覆三防漆,對(duì)外有只兩個(gè)連接器,一個(gè)4PIN,一個(gè)5PIN;單板上最小器件封裝為0603。

B面如下圖:可以發(fā)現(xiàn)B面雖然沒(méi)有布置任何器件,但主要區(qū)域也涂覆了三防漆。

然后看下這個(gè)單板的功能模塊劃分,如下圖:也比較清晰,左側(cè)為高壓采樣電路,主要是電流采樣功能,右側(cè)是低壓電路,主要是供電與通信;其對(duì)外為CAN通信,通過(guò)納芯微的數(shù)字隔離芯片連接到高壓電路的MCU,此MCU型號(hào)為NXP的MM9Z1J638BM2EP,這個(gè)芯片之前在介紹MODEL S Plaid的小電池BMS時(shí)有學(xué)習(xí)過(guò),這里不贅述。

隔離電源是常見(jiàn)的推挽電源方案,高壓兩端有安規(guī)電容跨接,用于解決EMC問(wèn)題,并使用了兩個(gè)串聯(lián)。

SHUNT

最后,使用的SHUNT如下圖,是帶有PCB小板的類型,板上有個(gè)5PIN的連接器,其中2PIN用于NTC,2PIN用于電流采樣,剩下中間的1PIN是地線;這個(gè)地方注意下NTC的布置位置,這里是布置在最中心處,對(duì)應(yīng)溫度最高點(diǎn)。

PCBA的表面器件都有涂覆三防漆,NTC封裝為0603,電容封裝為0805,連接器為貼片類型,可能來(lái)自于MOLEX;PCB厚度為1.6mm。

最后,此SHUNT尺寸為8436、4mm厚度,25uΩ,可能來(lái)自于廠家乾坤,外表面鍍錫。

總結(jié):

夜深了,剛碼完字,睡覺(jué);以上所有,僅供參考。

寧德時(shí)代

寧德時(shí)代

寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司是全球領(lǐng)先的鋰離子電池研發(fā)制造公司,公司專注于新能源汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,致力于為全球新能源應(yīng)用提供一流解決方案。

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公眾號(hào)“新能源BMS”主筆,從事新能源汽車電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作,具體為BMS硬件設(shè)計(jì)工作將近10年,在幾個(gè)大的主機(jī)廠都工作過(guò);希望通過(guò)文字,把一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)分享給大家,共同成長(zhǎng)。