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【原创】特斯拉Model 3 电池长模组采样线设计分析
文章来源自:高工锂电网
2019-08-30 17:19:57 阅读:1623
摘要从等效电路的来看,在不同的工作状态下,采样环路内各个环节都可能造成采样精度偏差,在长模组里面,两个比较重要的差异点就是回路阻抗和AFE的漏电流。

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【文/汽车电子设计  朱玉龙】在特斯拉模组的设计上,我们看到了之前集中式BMS经常遇到的问题,采样线的长度和结合方式对于采样精度的影响。模组很长,FPC总体为了考虑成本,采样线也比较细,这个阻抗差异还是客观存在的。

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从等效电路的来看,在不同的工作状态下,采样环路内各个环节都可能造成采样精度偏差,在长模组里面,两个比较重要的差异点就是回路阻抗和AFE的漏电流。

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在电池模组的回路阻抗里面,主要分为模组部分、BMU电路部分所组成。


R模组部分:主要包括电芯的内阻+母排电阻(现在大容量的以DCR来看)、采样回路保险丝、Bonding线+FPC阻抗之和(单根是毫欧)


R BMS部分:采样通道串联电阻和AFE 芯片内部的等效电阻,这个滤波电阻往往考虑从百欧到千欧,主要和滤波电容匹配使用。


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由于这个压降是和电阻和电流有关系的,考虑mV的压差,在不同的电流表征下的差异,我们可以根据以下的计算来看:


如果电源共线,在10-15mA级别,在50-100毫欧的模组内阻抗下造成0。5-1。5mV的差异,正常情况下都是分离的。


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采样漏电流和采样电阻只有在板内造成差异,实际上在1kOhm的条件下*1uA下造成1mV的压降,由于均一性很强,其实还好。

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其实在较大电流均衡条件下,本身计算就是把校准做下去的,如果出现同电流压差变化大了,也可以做一些回路阻抗的判别:


读取初始电压,这个电压等于V1'=V1-Inom*Rpathway


闭合均衡电路,读取V1''=V1-Ibalance*Rpahtway


通过记录数值来评估阻抗的合理性,实际上定值是Rbalance,根据电压来换算更为合理,V1''=V1-V''/Rbalance*Rpahtway。


失效模式有以下几种:


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采样回路开路、采样回路连接不良造成阻抗偏大、采样回路熔丝失效造成意外的电阻增大等,这个基本是靠诊断的方法来做的,通过对比采样数据的变化,防止整个ASIC芯片在处理过程中出现异常,我们也成为卡住为原有值。这种诊断意义,防止BMS某个电芯的电压读取异常。其步骤分为:


1.读取每个电芯的电压;


2.在纵向比较电芯的电压数据变化;


3.在多数电芯由于电流波动产生变化时候,诊断电压采集卡住的那一路。


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在昨天双层模组设计的时候,这个线的差异还算可以。


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小结:我们设计整合模式,一个是在长度扩展一个叠层扩展,采样线集中处理把CMU和模组分离还是一个趋势,我们希望尽可能把电池模组和电子部件分开,这样好处理一些,紧凑的长采样线设计还是需要我们尽快导入的。

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