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拆解比亚迪和奥迪的电池系统中电压电流采集器

2021-09-07 朱玉龙 阅读:
本文拆解了比亚迪和奥迪电池管理系统中的电压和电流采集传感器,做一个产品设计的分析和对比。有关芯片层面解读是第一步,感兴趣的朋友可以继续深挖。

随着电驱动系统的功率提升,还有大功率充电的需求增加,电动汽车的系统设计中,对电流的测量也越来越多的使用到了电流Shunt模块,特别是在母线的电流测量上面。KDRednc

我之前写过比亚迪和奥迪的两个电池管理系统,今天的文章是想把它们两家的电压和电流采集传感器拿出来,做一个产品设计的分析和对比。有关芯片层面解读是第一步,感兴趣的朋友可以继续深挖。KDRednc

一、奥迪的电流电压采集器的设计

奥迪的电流和电压的采集器是整合到一起的,由Draexlmaier提供。KDRednc

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图1 奥迪的电流电压传感器,甚至做了一个系列出来KDRednc

我把整个框图整理了下:KDRednc

  • 这是一个符合高功能安全的设计
  • 两路冗余的电流采样是通过MM9Z1J638和AS8510实现的
  • 五路高压采样是通过AS8510和MCP3919实现的
  • 12V电源,一路直接进行MM9Z1J638,一路通过LDO L2951对AS8510和MCP3919进行供电

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图2 高压和电流采样的框图KDRednc

这相当于使用了两个专用的电池监测传感器芯片来实现对电流Shunt进行测量。对于奥迪和大众BMS各个功能安全的定义,可能是按照ASIL C来做的。KDRednc

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图3 电流传感器的芯片KDRednc

二、 比亚迪的电流电压采集器设计

这个在我之前的文章里漏讲了,正好现在补充一下。在这里有三个连接器:KDRednc

  • 绿色连接器:一共有6个引脚,是连接到BMU的部分
  • 黑色连接器1:用来进行高压采集和高压绝缘情况测量
  • 黑色连接器2:用来进行高压采集

这个板子的背面,主要是包含分压的网络。比亚迪设计这个模块,最主要的目的把和高压直接相关的部分隔离出来,用一个传感器进行处理。KDRednc

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图4 比亚迪的电压和电流采集器KDRednc

这个设计是围绕LTC2949来做的,分压网络通过拨通的QCPL A58JV(3片)来处理后输入到采集端,供电时采用变压器PM2185和TLF80511电路给LTC2949供电。在这个设计里面,电压和电流都是单路采集和处理的。KDRednc

备注:在这个板上用了大量的浪涌保护,比如TVS的 P6SMB540A来对开关的抑制KDRednc

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图5 整个功能框图KDRednc

这个是在LTC2949的典型应用中做了一部分的修改,但是基本上把这颗芯片的高压测量、绝缘检测和电流测量的所有功能全部充分利用了。KDRednc

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图6 LTC 2949的典型功能芯片KDRednc

小结:

我觉得这个把电流电压采集做成独立模块的设计,确实是一个趋势。设计的目的是让BMU不要带高压,将来可以把计算功能全部整合到域控制器里面,所以这个带高压、绝缘阻抗和电流测量的小单元必然成为标准件,我相信未来3-5年这种趋势会挺明显的。KDRednc

(本文授权自公众号汽车电子设计,作者:朱玉龙,原EDN博客资深博主)KDRednc

责编:DemiKDRednc

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