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24V电源架构对BMS设计有哪些注意事项

01/08 14:29
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2025年就这样过去了,还来不及感慨就转瞬即逝;想起站长的一句话:时间就像一头野驴啊,跑起来就不停。

最近遇到商用车的项目,低压供电系统升高到24V,与目前的12V单板电源是不兼容的,所以这次一起学习分析下24V供电系统下对单板电源设计的影响,以宁德时代的某款24V供电平台的BMS产品作为学习分析对象。

电气测试参数的差异

乘用车的12V系统单板设计是我们熟知的,若提高到24V系统,一系列的电气测试参数都发生了较大变化;测试标准主要参照ISO 16750-2,其中筛选出几个极限的电压参数如下表:红色字体为24V系统,其中反向电压测试达到了-26V,抛负载测试如果按照5b的要求,钳位电压典型值为58V;这些参数对于电源端口器件的选型至关重要。

具体抛负载的测试条件如下图:24V系统与12V系统测试参数相比较的话,内阻相差一倍,时间二者差不多,最后幅值差别很大。

上面为时间较长的“稳态测试”,还有一些瞬态的测试,例如标准ISO 7637-2中除去抛负载外的其余波形,具体如下图:这些测试的特点是幅值很高、但是持续时间很短,24V系统的这些浪涌脉冲测试也严苛很多;这些测试也是由电源端口的器件来实现防护。

24V BMS单板案例学习

学习下某款商用车的BMS单板,是来自于CATL的产品,下图为单板的供电电路:主要分为输入滤波电路电源电路,其中电源模块有两个,一个是SBC模块,一个是额外的BUCK电路

输入滤波电路

防反电路使用的是NMOS+理想二极管控制芯片,NMOS的VDS是60V的;然后TVS选择的是DO-218AB封装、6600W的TLD8S36,其stand-off电压为36V,最大钳位电压达到58.1V,这些与24V系统的电气测试是匹配的。

输入端口的电容都是采取两个电容串联的形式,包括电解电容陶瓷电容,目的是提高耐压值;其中电解电容使用2个50V的串联。

电源芯片选择

其中SBC选择的是NXP的FS8510,这个芯片最大特点是兼容12V/24V系统,其最大输入电压可达到60V,之前我们有个项目使用过这个系列的SBC;有一点需要稍微注意:它的前级没有BOOST升压电路,在12V系统的瞬态跌落测试中需要额外措施保证。

除此之外,此单板还选用了一路BUCK芯片,来自于TI的LM46002-Q1,其供电引脚VIN电压输入范围最大到60V;所以总结来看,24V系统的电源芯片输入电压至少需要到达60V。

其他受影响的器件

除了上面这些电源电路上的器件外,还有一些器件也要注意,例如CAN收发器,尤其是需要有休眠唤醒需求的收发器,其会有一路电池常电供电的引脚,也需要经受住5B测试的电压,如下图的TJA1043供电可以达到58V;当然,也可以做一个中间电源供电,例如将24V转成12V。

例如AFE的桥接芯片,例如ADI的6822,其供电引脚最大承受电压为36V,针对24V系统,做一级中间电源可能是个好的选择。

总结:

这两天在外出差,我发现晚上在酒店工作效率惊人,静静一个人没人打扰,都是我主动打扰别人;以上所有,仅供参考。

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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。