分功率板和控制板但是可以整合在一起的BMS的產(chǎn)品

引言

接昨天的文章，我們首先來看一下這款分功率板和控制板但是可以整合在一起的BMS的產(chǎn)品，這個(gè)板子其實(shí)是能代表未來48V和HEV電池系統(tǒng)板的結(jié)構(gòu)，把采集、控制+功率部分高度整合。這個(gè)覆蓋從0.5kwh-2kwh的功率電池系統(tǒng)，未來是否能覆蓋10kwh以下的低成本PHEV電池系統(tǒng)還需要看采集ASIC的演變情況。備注：Preh宣傳的視頻，我剪輯了一下，可以參考下

01

48V集成的采集板

從系統(tǒng)上來看，電池管理系統(tǒng)肯定是往簡單化和小型化的方向走，48V系統(tǒng)有個(gè)先天的優(yōu)勢就是電池的串?dāng)?shù)比較少，需求功率也相對(duì)比較低，48V的電壓可以比較容易被功率開關(guān)所覆蓋。所以Preh來設(shè)計(jì)這個(gè)BMS做了一體化，采集+管理+功率切斷，這其實(shí)是我們未來設(shè)計(jì)電池管理系統(tǒng)的最終級(jí)的追求，完全的一體化。

圖1 Preh設(shè)計(jì)的集成板

所以這個(gè)爆炸圖很有意思，功率部分和控制部分綁在一起，然后把這個(gè)電池管理系統(tǒng)很完美的結(jié)合在了一起。

圖2 集成式48V電池管理系統(tǒng)爆炸圖

當(dāng)然，這塊板設(shè)計(jì)時(shí)間可能比較久了，按照Preh的SOP的時(shí)間為2017年，電源管理采用了Infineon TLF35584；管理上采取了兩顆MCU，主控制得MCU是Infineon TC277TP ，隔離側(cè)采用Infineon TLE9842，其中隔離芯片采用了3顆Silicon Labs Si8422 ，采集芯片采用了TI bq76PL455A，這個(gè)可以采集16通道的電芯，實(shí)際使用采集12顆電芯。電流采集芯片采用的是AMS AS8510。

圖3 電池管理系統(tǒng)控制板

在功率板上，采用了Gate Driver - Infineon TLE9180D ，MOSFET是作為切斷Infineon的 IAUT300N08S5N012 。如下所示，這里使用了大量的板載銅排走線，把線纜給完全取代了。

備注：這里的最大的門檻，就是銅牌在PCB底板的連接，這個(gè)板子的工藝，包括板子的散熱設(shè)計(jì)是一個(gè)很大的考驗(yàn)。從功率電子來看，日本和德國工程師在這個(gè)PCB的設(shè)計(jì)上還是具備一些美感的。

圖4 電池管理系統(tǒng)功率板

02

48V 電池系統(tǒng)的管控

在設(shè)計(jì)過程中，因?yàn)橛袃深w電池，所以正常的電池能量管控，是通過48電池給12V電池充電，可以減小 12V電池的尺寸并減輕重量。

1）12V電池管理系統(tǒng)檢測到12V電池充電量低，會(huì)將再充電的請(qǐng)求發(fā)送至48V電池管理系統(tǒng)。48V電池管理系統(tǒng)檢查并確認(rèn)48V電池中的電量是否足夠?qū)?2V電池進(jìn)行再充電。在這種情況下，DC/DC開啟并對(duì)12V電池進(jìn)行充電。通過直流通路在48V車載電網(wǎng)蓄電池和DC/DC之間進(jìn)行能量交換。車輛末行駛時(shí)供電，給12V車載電網(wǎng)蓄電池再充電。12V電池再次充滿電后，會(huì)停止充電。如果48V電池電量不足，無法再給12V電池再充電，則會(huì)停止充電。在這種情況下，12V車載電氣系統(tǒng)的安全預(yù)防措施生效，例如會(huì)進(jìn)行深度放電保護(hù)。

圖5 48V和12V的充電管控

2）低電量下的外部充電 如果48V電池不能提供啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)所需的足夠電量，則必須對(duì)48V車載電網(wǎng)蓄電池充電。這里需要連接一個(gè)強(qiáng)電流12V充電器（充電電流>10A）或?qū)⒁惠v發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的車輛連接到12V跨接啟動(dòng)連接點(diǎn)上。12V48V電池管理系統(tǒng)識(shí)別外部充電并告知48V電池管理系統(tǒng)啟用48V/12V DC/DC并通過來自12V車載電氣系統(tǒng)的能量給48V電池充電。48V電池電量足夠并可再次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。在設(shè)計(jì)中，目前是不能考慮外部的48V充電器對(duì)48V電池進(jìn)行直接充電。

圖6 48V網(wǎng)絡(luò)充電器

小結(jié)：這個(gè)電池管理系統(tǒng)其實(shí)也沒啥，主要是我們需要評(píng)估下一步HEV和PHEV電池管理的系統(tǒng)發(fā)展，可能會(huì)往完全集成的方向來走。