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刀片电池系统的拆解3:CMU信息更正&补充

2021/08/10
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昨天发的关于刀片电池CMU中,有些个人判断是错误的,写错了就要认。这次问题,也让我觉得:对技术的评价判断,特别在对别人的设计评价时,应该更克制,除非你不写,或者花了很大的成本和精力去研究,否则在某些技术认定方面容易发生错误。

刀片电池系统拆解 1:电子电气设计

刀片电池系统的拆解2:电池管理系统设计

当然我还是愿意继续个人对这些技术判断和探讨,通过这些讨论,能精进自己的业务;对我自身的批评也是有则改之无则加勉。

本篇文章一方面对上篇文章做一些勘误,另一方面对比亚迪CMU的设计走向做一些判断。

一、 两代CMU

先说一下对汉CMU的信息更正,评论区里面主要提供的信息包括:

  • 有均衡,是内置均衡方案;有电芯温度检测,NTC是贴在电芯上的,通过复用通信连接器实现的,不是在PCB反面;

我们对这块板进行复盘和对比下:早期:在没有采用菊花链的方案,是采用外部均衡的方案,如下所示,这个我们不多说了,NTC的采集是在模组里面,和CMU设计没关系,属于模组设计的一个环节。

图1 早期的CMU设计中期

这是PHEV的设计,采用外部的被动均衡,注意这个电芯的容量在33、37和40Ah三种规格,由于采样的线束采用连接器,所以NTC也是随着模组设计也就是之前我们看到的FPC的模式

图2 中期的CMU设计2020年的设计方案

看整块板子,一共只有4个三极管电阻主要是在采样连接下端共14个,这是我没注意到的地方。这里采用了外部均衡电阻+内置三极管均衡的模式。

我们通常的设计,是采用CMU的电连接直接从板上往电芯上面测量温度,如果按照当前的留言区的说法(我相信这是真的),是在这个6pin的连接器上面,挂入一个NTC。你仔细数下边左边为4个pin,右边为6个pin。11个电芯采集一路NTC。从物理连接上来看,只有这样一种可能性,因为下面背板是光的,只有测试点,而且CMU和模组的连接都是电源

图3 最新的CMU设计

 

也就是说这是一个设计方向的问题,在电子管理系统迭代过程中,电芯的容量变大了,均衡电流的能力变小了。这是一个Apples to Apples的问题,说没有是我不对。但是控制对象不仅是从标准模组转换到CTP的粘胶模式,还可能导致这个均衡能力下降。如果在同等测试环境下,能做测试,应该能得到更准确的结论。不过做这个测试其实还是蛮复杂的,一方面需要购入实物板,一方面需要破解这个板子的菊花链协议,放入环境箱里面做实验。

备注:其实本博的经费是没有的,写到现在纯粹是博主本人爱好二、技术讨论的重点讲别人家的孩子哪里不好,其实有风险的。要是我设计的产品被人说不好,我也不爽要怼回来。不过我主要是想通过对技术的讨论,来探讨未来在CTP下面,CMU怎么做。这个刀片电池的CMU设计问题,我们也看到了,可以从几个维度去探讨,当然无所谓对错,只有选择。

可维修性:由于CMU和模组是硬连接,如果CMU坏了,这个包只能打开,剪掉之后再装一个,从可维修性来看应该考虑得不多;而且还带来一个问题,就是如果这个CMU上的部件寿命受限,会拉低整个电池包的寿命。

均衡电流大小:均衡电流的设计分为三个档次:200mA、100mA和50mA,按照朋友的说法,刀片电池的单通道考虑最高设计100mA(这是常温的名义值),如果同一个组电池均衡可能需要降额。按照未来演进方向的Spec,可能往50mA来设计。

备注:当前用的AFE和这个原理是一致的,具体的规格参数支持是不同芯片不同的能力,但是长期来看会有相当比例用。

图4 内部均衡和外部均衡(这里认定内部均衡也能做200mA,对外使用建议50mA)

温度采样的准确性和数量:如上所述,每11个电芯一个传感器,通过连接器的复用直接贴在电芯上面。这个具体的做法,我后续再找图片仔细看一下。问题是如何让这个连接可靠,做法是采用表贴SMD的NTC嵌入铜/铝排,这里本身有个电芯和铜/铝排温度差。成本:刚才已经分析过了,长度2000mm*70mm左右的PCB,特别是由于长度因素,在边缘的电阻受力情况需要着重来考虑。

当然这些技术的分析其实也没那么重要,反正好不好,实践中的损益是每家公司自己去做评估,和其他人无关。重要的是从长期性来看,比亚迪在导入自己的MCU系列,包括BF7006AMXX,AFE也开始逐步使用自己的BF8915-1(16通道的采集芯片),这个也是留言里面提到,短期内汉EV还是采用国外芯片,长期来看刀片电池系统逐步会导入这个设计。我觉得我们应该关注目前B家在汽车电子芯片的尝试,C家对BMS和CMU的芯片进行饱和式的投资,未来可能在电池管理系统方面会率先实现国产化,跟踪这个的意义比较大。

小结

我以后尽量把值得商榷的部分拿出来讨论,避免可能是我的失误(错误认知)导致一些错误的结论。如果错了也能给大家提供一个越辩越明的探讨环境。供各位参考。

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笔者 朱玉龙,一名汽车行业的工程师,2008年入行,做的是让人看不透的新能源汽车行业。我学的是测试和电路,从汽车电子硬件开始起步,现在在做子系统和产品方面的工作。汽车产业虽然已经被人视为夕阳产业,不过我相信未来衣食住行中的行,汽车仍是实现个人自由的不二工具,愿在汽车电子电气的工程方面耕耘和努力,更愿与同行和感兴趣的朋友分享见解。