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学习分析一款CATL宁德时代设计的BMS电流采样产品

11/20 17:00
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最近降温,有点感冒,身体不太舒服;话说这年纪大了,身体是一天不如一天,想当年,我也是篮球队主力啊,虽然是班级的。

前面学习问界M5的BMS硬件设计时,聊到其使用的电流采样方案(如下图),是一个单独的电流采样模块(CSU);实际上CATL的这套BMS方案不仅用在问界上,其他很多主机厂也有使用,例如理想等,今天就单独把这个电流采样模块学习总结下。

CATL的这套电流采样方案是采用霍尔传感器与CSU+SHUNT两条采样路径,这样做是为了实现更高的功能安全等级。

霍尔传感器

先看下此霍尔传感器,是来自于LEM的HAH1DRW 1500S系列产品,它是基于开环霍尔原理,输出电压信号。

具体使用方法如下图(来自于LEM官网):BMS需要给其供电,并检测开环霍尔返回的电压信号;其使用单电源5V供电即可,输出的offset为2.5V,当电流方向不同时,输出会基于offset上下2V左右变化。

此开环霍尔的采样精度如下表(来自于LEM官网),最大达到3.25%,所以此开环霍尔一般是用于冗余采样对比,不会用于SOC的计算。

CSU

接下来看下电流采样模块(CSU),如下图所示:产品尺寸大概为85mm*78mm*25mm,分为上下两部分壳体,塑料材质,呈黑色;对外有两个连接器,贴片封装

取走上盖如下图:单板看起来也比较清晰,四角用螺钉固定。

直接看下这个PCBA板,T面如下:尺寸大概为73mm*67mm*10mm,1.6mm厚,猜测是4层板;单板上所有器件都有涂覆三防漆,对外有只两个连接器,一个4PIN,一个5PIN;单板上最小器件封装为0603。

B面如下图:可以发现B面虽然没有布置任何器件,但主要区域也涂覆了三防漆。

然后看下这个单板的功能模块划分,如下图:也比较清晰,左侧为高压采样电路,主要是电流采样功能,右侧是低压电路,主要是供电与通信;其对外为CAN通信,通过纳芯微的数字隔离芯片连接到高压电路的MCU,此MCU型号为NXP的MM9Z1J638BM2EP,这个芯片之前在介绍MODEL S Plaid的小电池BMS时有学习过,这里不赘述。

隔离电源是常见的推挽电源方案,高压两端有安规电容跨接,用于解决EMC问题,并使用了两个串联。

SHUNT

最后,使用的SHUNT如下图,是带有PCB小板的类型,板上有个5PIN的连接器,其中2PIN用于NTC,2PIN用于电流采样,剩下中间的1PIN是地线;这个地方注意下NTC的布置位置,这里是布置在最中心处,对应温度最高点。

PCBA的表面器件都有涂覆三防漆,NTC封装为0603,电容封装为0805,连接器为贴片类型,可能来自于MOLEX;PCB厚度为1.6mm。

最后,此SHUNT尺寸为8436、4mm厚度,25uΩ,可能来自于厂家乾坤,外表面镀锡。

总结:

夜深了,刚码完字,睡觉;以上所有,仅供参考。

宁德时代

宁德时代

宁德时代新能源科技股份有限公司是全球领先的锂离子电池研发制造公司,公司专注于新能源汽车动力电池系统、储能系统的研发、生产和销售,致力于为全球新能源应用提供一流解决方案。

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电子产业图谱

公众号“新能源BMS”主笔,从事新能源汽车电池系统设计工作,具体为BMS硬件设计工作将近10年,在几个大的主机厂都工作过;希望通过文字,把一些设计经验和总结分享给大家,共同成长。