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拆解学习比亚迪汉EV的BMS高压采样板

2023/09/21
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马上到十一了,本周末开始请假回一趟东北老家;有很多同学在微信留言咨询问题什么的,实在是有点忙顾不上,大家有问题可以直接描述,我看到后就会回复大家哈。

今天学习下比亚迪汉EV的BMS高压采集板设计,在很久之前分析汉的BDU时有简单看过;这个高压板在BDU中的安装位置如下图,它是单独的一个产品,独立于控制板。

分流器的安装螺钉、以及下壳体上下的两个固定螺钉拆下来,就可以把它从BDU中拿出来。

此高压板如下所示,产品大概尺寸为140mm*90mm*20mm,这个其实是PCBA的B面,会发现SHUNT是放置在T面的,这样过炉焊接时只过一次,降低本体聚锡的风险,值得借鉴。

将产品翻转过来,可以看到它的壳体,为黑色塑料材质,具体成分是PA66+15GF;壳体上贴有产品标签,名称为高压监控模块。

将壳体拆掉,分析其PCBA的情况,其T面如下图所示,PCBA的尺寸大概为110mm*85mm*16mm,PCB厚度为2mm,4层板,绿油油墨,表面处理为镀金,三防漆基本是全涂覆;T面的芯片表面有做点胶处理,目前比亚迪的BMS板在引脚密集的地方基本都做了点胶防护,增加了对湿气或污染的防护;单板共有三个连接器,都是直插形式。

其B面如下图所示,都是被动器件,三防漆基本也是全覆盖,此三防漆固化后有点硬,硬说明其分子结构比较致密,可以延缓水汽的进入;关于三防漆的问题我也在总结,确实有些新的发现。

整个单板的功能模块划分大概如下图:其实高压板都比较泾渭分明,很容易找到隔离带,低压部分主要是隔离供电与隔离菊花链通信,高压部分一般会布置BJB芯片作为控制以及采集的核心,另外还有一些高压开关分压电阻等。

此单板的主要电路架构如下,BJB芯片为LTC2949,外置的晶体,外部也挂了一颗EEPROM,用于存储标定参数;电源芯片使用SN6501,由于其输出不稳压,前后都使用LDO来稳压。

下面来看一些设计细节,先看下SHUNT采集,SHUNT尺寸为8420,可能是50uΩ的,铜BAR表面镀锡;PCBA的B面采集电路如下,在SHUNT底部布置了一个NTC,用于检测其温度;电流采样线上面布置的滤波磁珠位置也比较靠板里,尽量避免由于中间的机械应力导致损坏问题;在SHUNT焊接区的B面做了一些开窗处理来增加导热,过孔应该未塞绿油,因为有锡漏过来,好处是可以降低T面焊盘的气泡率,不过要注意上锡量。

高压采样电路使用光MOS控制,这个光MOS之前有专门聊过,是目前能找到的最大尺寸,光MOS的输出端并联TVS管用于过压情况下的防护。

汉EV的这个高压采样板与宋DM-i的高压采样板(如下图)很像,只是连接器有一些变化,内部应该做成了一个平台通用件,另外海豹的BMS中,高压采样板也是类似的电路,只是与控制板做成了一体式形式。

总结:

最近对安规设计有了一些新的认知,尤其是储能高压1500V场景下的设计需求,等后面总结下哈;以上所有,仅供参考。

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比亚迪是一家致力于“用技术创新,满足人们对美好生活的向往”的高新技术企业。比亚迪成立于1995年2月,经过20多年的高速发展,已在全球设立30多个工业园,实现全球六大洲的战略布局。比亚迪业务布局涵盖电子、汽车、新能源和轨道交通等领域,并在这些领域发挥着举足轻重的作用,从能源的获取、存储,再到应用,全方位构建零排放的新能源整体解决方案, 比亚迪是香港和深圳上市公司,营业额和总市值均超过千亿元。

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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。