MODEL 3 BMS上的高壓檢測(cè)與絕緣檢測(cè)電路

年過(guò)得真快啊，反正我在家是沒(méi)有待夠，就戀戀不舍地返崗了；不管咋地，新年新氣象，打起精神，繼續(xù)奮戰(zhàn)了。

這次聊一聊MODEL 3上BMS控制板的高壓檢測(cè)與絕緣檢測(cè)電路。

高壓檢測(cè)與絕緣檢測(cè)電路的輸入都集中在P4連接器上面，如下圖所示。

具體地，P4連接器為直插封裝、共24PIN，Pitch為3.5mm，PIN針接觸位置是鍍錫的，其內(nèi)部又分為AB兩個(gè)線端接口。

在這個(gè)連接器上面一共有6個(gè)高壓信號(hào)輸入，其PIN腳安排如下圖所示：由于是高壓信號(hào)，所以是按照安規(guī)間距最大來(lái)布置的；而且，沒(méi)有使用的PIN腳的焊盤都是非金屬化孔，這樣進(jìn)一步增加了爬電距離。

這六個(gè)引腳具體的定義與位置如下圖，一共四個(gè)繼電器，都是串聯(lián)結(jié)構(gòu)（這里閑扯一句，關(guān)于主繼電器與快充繼電器之間的連接形式，有串聯(lián)的也有并聯(lián)的，但似乎沒(méi)有什么標(biāo)準(zhǔn)），所以一共6個(gè)采樣點(diǎn)。

高壓檢測(cè)電路

高壓檢測(cè)一共有3對(duì)信號(hào)，每一對(duì)看起來(lái)是相同的電路，就以B6A1舉例：我拿著萬(wàn)用表測(cè)了很久，再加上三防漆的原因，一直測(cè)不完全；其部分采樣電路的樣子如下圖，但是我相信是不完整的，需要大家自己去補(bǔ)充。

其中，整個(gè)高壓采樣電路的參考平面為低壓GND，也就是說(shuō)高壓信號(hào)通過(guò)大電阻分壓后直接連到了低壓GND，從電氣上面來(lái)講沒(méi)有進(jìn)行隔離，但實(shí)際很多廠家也這么干。

下圖為高壓檢測(cè)的分壓電阻，為3.4MΩ/1206封裝；它把大阻值的分壓電阻都布置在連接器端口處，同時(shí)不同高壓信號(hào)的分壓電阻之間拉開了距離，然后再把經(jīng)過(guò)限流后的信號(hào)向PCB的低壓區(qū)域走線，而小阻值的分壓電阻布置在低壓區(qū)域；可以看到此處是沒(méi)有鋪低壓地的。

采樣電路的幾個(gè)關(guān)鍵元件如下圖，主要為運(yùn)放與參考源；最終的模擬信號(hào)采集由TI的單片機(jī)TMS570完成；這些器件布置在低壓區(qū)域。

關(guān)鍵元件型號(hào)如下，在板上由3.3V電源供電：

• ①、運(yùn)算放大器：TI-TLV2434②、3V基準(zhǔn)參考源：TI-REF5030③、運(yùn)算放大器：TI-TLV274

絕緣檢測(cè)電路

絕緣檢測(cè)采用電橋法，而且只有上下兩個(gè)橋臂，拓?fù)淙缦聢D：每個(gè)橋臂上面有6MΩ的電阻，通過(guò)開關(guān)接入車身地；這種方式比常見(jiàn)的電橋法有所簡(jiǎn)化，沒(méi)有并入更小阻值電阻，在Y電容的影響下，采樣時(shí)間可能長(zhǎng)一些；同時(shí)它沒(méi)有獨(dú)立的電壓觀測(cè)點(diǎn)，應(yīng)該是與高壓檢測(cè)電路共用。

兩個(gè)橋臂的電阻如下圖：電阻為2MΩ/1206封裝。

其電路的關(guān)鍵元件如下圖：主要為正負(fù)極兩個(gè)橋臂的開關(guān)電路部分，這里選取高壓MOS作為控制開關(guān)，直接由單片機(jī)低壓信號(hào)控制；其中負(fù)極橋臂的開關(guān)的控制電路使用了單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器。

• ①、負(fù)極橋臂雙向TVS二極管：VISHAY-P4SMA540②、負(fù)極橋臂高壓NMOS開關(guān)：Infineon-BSS127③、負(fù)極橋臂高壓MOS光驅(qū)動(dòng)器：BROADCOM-ACPL-K30T④、正極橋臂雙向TVS二極管：VISHAY-P4SMA540⑤、正極橋臂高壓NMOS開關(guān)：Infineon-BSS127

下圖中，正極橋臂的NMOS開關(guān)正常驅(qū)動(dòng)即可；但是針對(duì)負(fù)極橋臂的開關(guān)控制電路，這里面有點(diǎn)事情，因?yàn)樨?fù)極橋臂電位相對(duì)于GND來(lái)講都是負(fù)電壓，所以NMOS需要按照下圖中的Q37方式來(lái)放置，并且需要隔離驅(qū)動(dòng)Q37。

具體地，這里選用了光隔離驅(qū)動(dòng)器(U37/ACPL-K30T)來(lái)實(shí)現(xiàn)NMOS的驅(qū)動(dòng)，典型的驅(qū)動(dòng)電路如下，將Q37的G級(jí)接到U37的5腳，S級(jí)接到U37的7腳。

負(fù)極橋臂開關(guān)電路放大圖如下：

總結(jié)：

特斯拉的絕緣檢測(cè)方案一直是電橋法，有空會(huì)把MODEL S上絕緣檢測(cè)方案也總結(jié)一下；節(jié)后第一篇，經(jīng)過(guò)一周上班調(diào)整，人已經(jīng)進(jìn)入到正常的工作節(jié)奏中了；以上所有，僅供參考。