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杭州高特储能BMS控制板BCM-8133学习与分析(下)

02/22 08:30
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最近一个多月没有更新了,今天开始恢复更新;在一月份自己和家人陆续生病导致没精力与心思写东西,然后二月份就回家过年了,年过得挺好的,难得的休息与放松时间;这段时间也在琢磨未来的规划,想清楚还是要集中精力做自己擅长的事情,尽量把一些事情结束掉,然后准备好好沉淀一年;新的一年新的气象,并献上最诚挚的祝福。

这次是填坑文,之前学习了解过高特的一款储能应用的BMS控制板产品,即EVBCM-8133,这次继续介绍完。

从上面的引脚定义可以识别出整个单板的功能模块电路划分如下图:其将高压采样功能也集成到同一个板子上;储能的控制板与车载相比,可以看出功能都是大同小异的。

单板T面的主要芯片型号如下图所示:上面有很多来自金升阳的隔离电源,用于外部供电与隔离电路的供电;MCU选择的是NXP的MC9S12XEQ512,储能对功能安全要求有限;对外的有好几路的CAN485通信;单板上有RTC、FLASH、EEPROM、TF卡等特殊功能;主电源为BUCK芯片,非SBC类型。

单板B面的主要芯片型号如下图所示:其B面芯片主要是高压区域的ADC运放等;另外看门狗芯片、隔离CAN收发器也在B面。

下面学习分析下几个关键电路模块。

电源模块

单板的主电源主要布置在下图位置,另外其他区域分布了一些隔离电源与基准源。

电源大概的拓扑架构如下:主电源为BUCK芯片TPS5430,输出为5V,单板大部分模块都从此取电,板上还有±12V电源,用于给外部的霍尔供电;3.3V电源用于给外设供电,例如RTC等,因为MCU是5V的IO,所以存在逻辑电平转换。

通信模块

此单板一共有2路485通信,3路CAN通信,其中的1路CAN为隔离CAN;485通信主要用于和外部的显示屏、GPRS通信;CAN用于内部、外部的PCS等通信;隔离CAN位于B面,收发器芯片为NXP的TJA1052IT/5,这路应该是与PCS通信,所以做了隔离,一般做功能绝缘。

继电器驱动

此控制板有3路高边输出与3路低边输出,使用的NMOS与PMOS做为开关,MCU通过控制触发器SN74LS373来控制MOS的通断,并可以实现锁存功能(具体型号见前面)。

官网上的高低边驱动电路示意图如下,在储能上叫做有源输出。

电流检测

此控制板电流检测支持霍尔输入与分流器输入,其中分流器输入检测电路如下:电流检测的ADC布置在高压侧,对外为IIC通信接口,通过隔离芯片与MCU连接;分流器输入电压经过三运放放大后输入到ADC;电流采样的供电采用隔离电源F0505S实现;分流器输入端口有TVSFUSE做防护,有共模电感电容做滤波。

绝缘检测与高压检测

与电流采样方法类似,绝缘与高压检测电路也是单独布置ADC实现,对外为隔离的IIC通信;此处一共有3路ADC芯片,其中两路用于检测PACK电压,另外一路用于BUS电压检测;绝缘检测方案为经典电桥法,有上下两个电阻桥臂,分别用光MOS做开关,接到大地也是使用光MOS开关;另外,在PACK的正负极之间布置了一串电阻,中间取两个电阻用于做观测点,实现上下两部分各自的电压采样,二者加在一起就是PACK电压,同时也作为绝缘检测的观测点,注意二者的参考地不同;BUS与PACK-二者之间布置了一串电阻,中间取一个电阻两端作为参考地与观测点;所以三路ADC的参考地是互不相同的。

总结:

终于写完了,夜深了,睡觉;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。