芯耀
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隨著電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率提升，還有大功率充電的需求增加，電動(dòng)汽車的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)電流的測(cè)量也越來(lái)越多的使用到了電流Shunt模塊，特別是在母線的電流測(cè)量上面。
我之前寫(xiě)過(guò)比亞迪和奧迪的兩個(gè)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(lái)，做一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的分析和對(duì)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(jì)
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(gè)系列出來(lái)
我把整個(gè)框圖整理了下：
- 這是一個(gè)符合高功能安全的設(shè)計(jì)
- 兩路冗余的電流采樣是通過(guò)MM9Z1J638和AS8510實(shí)現(xiàn)的
- 五路高壓采樣是通過(guò)AS8510和MCP3919實(shí)現(xiàn)的
- 12V電源，一路直接進(jìn)行MM9Z1J638，一路通過(guò)LDO L2951對(duì)AS8510和MCP3919進(jìn)行供電
圖2 高壓和電流采樣的框圖
這相當(dāng)于使用了兩個(gè)專用的電池監(jiān)測(cè)傳感器芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電流Shunt進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于奧迪和大眾BMS各個(gè)功能安全的定義，可能是按照ASIL C來(lái)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(jì)
這個(gè)在我之前的文章里漏講了，正好現(xiàn)在補(bǔ)充一下。在這里有三個(gè)連接器：
- 綠色連接器：一共有6個(gè)引腳，是連接到BMU的部分
- 黑色連接器1：用來(lái)進(jìn)行高壓采集和高壓絕緣情況測(cè)量
- 黑色連接器2：用來(lái)進(jìn)行高壓采集
這個(gè)板子的背面，主要是包含分壓的網(wǎng)絡(luò)。比亞迪設(shè)計(jì)這個(gè)模塊，最主要的目的把和高壓直接相關(guān)的部分隔離出來(lái)，用一個(gè)傳感器進(jìn)行處理。
圖4 比亞迪的電壓和電流采集器
這個(gè)設(shè)計(jì)是圍繞LTC2949來(lái)做的，分壓網(wǎng)絡(luò)通過(guò)撥通的QCPL A58JV（3片）來(lái)處理后輸入到采集端，供電時(shí)采用變壓器PM2185和TLF80511電路給LTC2949供電。在這個(gè)設(shè)計(jì)里面，電壓和電流都是單路采集和處理的。
備注：在這個(gè)板上用了大量的浪涌保護(hù)，比如TVS的 P6SMB540A來(lái)對(duì)開(kāi)關(guān)的抑制
圖5 整個(gè)功能框圖
這個(gè)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(cè)量、絕緣檢測(cè)和電流測(cè)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(jué)得這個(gè)把電流電壓采集做成獨(dú)立模塊的設(shè)計(jì)，確實(shí)是一個(gè)趨勢(shì)。設(shè)計(jì)的目的是讓BMU不要帶高壓，將來(lái)可以把計(jì)算功能全部整合到域控制器里面，所以這個(gè)帶高壓、絕緣阻抗和電流測(cè)量的小單元必然成為標(biāo)準(zhǔn)件，我相信未來(lái)3-5年這種趨勢(shì)會(huì)挺明顯的。
