鉅大LARGE | 點擊量:2004次 | 2019年11月27日
特斯拉Model3電池長模組采樣線設(shè)計分析
【文/汽車電子設(shè)計朱玉龍】在特斯拉模組的設(shè)計上,我們看到了之前集中式BMS經(jīng)常遇到的問題,采樣線的長度和結(jié)合方式對于采樣精度的影響。模組很長,F(xiàn)PC總體為了考慮成本,采樣線也比較細,這個阻抗差異還是客觀存在的。
從等效電路的來看,在不同的工作狀態(tài)下,采樣環(huán)路內(nèi)各個環(huán)節(jié)都可能造成采樣精度偏差,在長模組里面,兩個比較重要的差異點就是回路阻抗和AFE的漏電流。
在電池模組的回路阻抗里面,主要分為模組部分、BMU電路部分所組成。
R模組部分:主要包括電芯的內(nèi)阻+母排電阻(現(xiàn)在大容量的以DCR來看)、采樣回路保險絲、Bonding線+FPC阻抗之和(單根是毫歐)
RBMS部分:采樣通道串聯(lián)電阻和AFE芯片內(nèi)部的等效電阻,這個濾波電阻往往考慮從百歐到千歐,主要和濾波電容匹配使用。
由于這個壓降是和電阻和電流有關(guān)系的,考慮mV的壓差,在不同的電流表征下的差異,我們可以根據(jù)以下的計算來看:
如果電源共線,在10-15mA級別,在50-100毫歐的模組內(nèi)阻抗下造成0.5-1.5mV的差異,正常情況下都是分離的。
采樣漏電流和采樣電阻只有在板內(nèi)造成差異,實際上在1kOhm的條件下*1uA下造成1mV的壓降,由于均一性很強,其實還好。
其實在較大電流均衡條件下,本身計算就是把校準做下去的,如果出現(xiàn)同電流壓差變化大了,也可以做一些回路阻抗的判別:
讀取初始電壓,這個電壓等于V1'=V1-Inom*Rpathway
閉合均衡電路,讀取V1''=V1-Ibalance*Rpahtway
通過記錄數(shù)值來評估阻抗的合理性,實際上定值是Rbalance,根據(jù)電壓來換算更為合理,V1''=V1-V''/Rbalance*Rpahtway。
失效模式有以下幾種:
采樣回路開路、采樣回路連接不良造成阻抗偏大、采樣回路熔絲失效造成意外的電阻增大等,這個基本是靠診斷的方法來做的,通過對比采樣數(shù)據(jù)的變化,防止整個ASIC芯片在處理過程中出現(xiàn)異常,我們也成為卡住為原有值。這種診斷意義,防止BMS某個電芯的電壓讀取異常。其步驟分為:
1.讀取每個電芯的電壓;
2.在縱向比較電芯的電壓數(shù)據(jù)變化;
3.在多數(shù)電芯由于電流波動產(chǎn)生變化時候,診斷電壓采集卡住的那一路。
在昨天雙層模組設(shè)計的時候,這個線的差異還算可以。
小結(jié):我們設(shè)計整合模式,一個是在長度擴展一個疊層擴展,采樣線集中處理把CMU和模組分離還是一個趨勢,我們希望盡可能把電池模組和電子部件分開,這樣好處理一些,緊湊的長采樣線設(shè)計還是需要我們盡快導入的。
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