兩款電池系統(tǒng)中電壓電流采集器拆解

隨著電驅(qū)動系統(tǒng)的功率提升，還有大功率充電的需求增加，電動汽車的系統(tǒng)設(shè)計中，對電流的測量也越來越多的使用到了電流Shunt模塊，特別是在母線的電流測量上面。

我之前寫過比亞迪和奧迪的兩個電池管理系統(tǒng)，今天的文章是想把它們兩家的電壓和電流采集傳感器拿出來，做一個產(chǎn)品設(shè)計的分析和對比。有關(guān)芯片層面解讀是第一步，感興趣的朋友可以繼續(xù)深挖。

一、奧迪的電流電壓采集器的設(shè)計

奧迪的電流和電壓的采集器是整合到一起的，由Draexlmaier提供。

圖1 奧迪的電流電壓傳感器，甚至做了一個系列出來

我把整個框圖整理了下：

• 這是一個符合高功能安全的設(shè)計
• 兩路冗余的電流采樣是通過MM9Z1J638和AS8510實現(xiàn)的
• 五路高壓采樣是通過AS8510和MCP3919實現(xiàn)的
• 12V電源，一路直接進行MM9Z1J638，一路通過LDO L2951對AS8510和MCP3919進行供電

圖2 高壓和電流采樣的框圖

這相當于使用了兩個專用的電池監(jiān)測傳感器芯片來實現(xiàn)對電流Shunt進行測量。對于奧迪和大眾BMS各個功能安全的定義，可能是按照ASIL C來做的。

圖3 電流傳感器的芯片

二、 比亞迪的電流電壓采集器設(shè)計

這個在我之前的文章里漏講了，正好現(xiàn)在補充一下。在這里有三個連接器：

• 綠色連接器：一共有6個引腳，是連接到BMU的部分
• 黑色連接器1：用來進行高壓采集和高壓絕緣情況測量
• 黑色連接器2：用來進行高壓采集

這個板子的背面，主要是包含分壓的網(wǎng)絡(luò)。比亞迪設(shè)計這個模塊，最主要的目的把和高壓直接相關(guān)的部分隔離出來，用一個傳感器進行處理。

圖4 比亞迪的電壓和電流采集器

這個設(shè)計是圍繞LTC2949來做的，分壓網(wǎng)絡(luò)通過撥通的QCPL A58JV（3片）來處理后輸入到采集端，供電時采用變壓器PM2185和TLF80511電路給LTC2949供電。在這個設(shè)計里面，電壓和電流都是單路采集和處理的。

備注：在這個板上用了大量的浪涌保護，比如TVS的 P6SMB540A來對開關(guān)的抑制

圖5 整個功能框圖

這個是在LTC2949的典型應(yīng)用中做了一部分的修改，但是基本上把這顆芯片的高壓測量、絕緣檢測和電流測量的所有功能全部充分利用了。

圖6 LTC 2949的典型功能芯片

小結(jié)：

我覺得這個把電流電壓采集做成獨立模塊的設(shè)計，確實是一個趨勢。設(shè)計的目的是讓BMU不要帶高壓，將來可以把計算功能全部整合到域控制器里面，所以這個帶高壓、絕緣阻抗和電流測量的小單元必然成為標準件，我相信未來3-5年這種趨勢會挺明顯的。