高手解析:特斯拉Model 3 电池管理系统是怎么做的?

电池管理系统

新一代特斯拉Model 3在电池管理的ECU单元在演化的过程中做了不少简化,本文将从EE系统的改变切入,以几个方面进行讨论。

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01、电池管理系统接口:概览

图1,是通过线路原理图做了分解,整个电池管理系统面向内部主要连接快充连接器、温度传感器、正负接触器、电流传感器、可控熔丝、内部的PCS(DCDC和OBC)的单元菊花链CMU控制器,还有面向外部的供电单元、外部HVIL电路、充电控制板和动力总成CAN。

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图1:Model 3电池管理系统

这个设置其实可以和内部的电池管理系统的连接器进行对应,如图2所示:

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图2:Model 3电池管理系统
  • P1(VEHICLE INTERFACE):共18个引脚,包含两路CAN(PT CAN和CP CAN) 。

  • P2(EXT LOW VOLT INT:这个信号引脚主要是内部连接PCS和检测内部的连接器用的,霍尔的温度传感器也在里面,这样数字就能对的起来了。

  • P3(SHUNT INT):与电流分流器相连接。

  • P4(HV SENSE):高压采样连接器,采集高压回路并分压到上方高压处理电路,主要包含三个接触器(主正、主负和快充双胞胎接触器),这里的高压采集回路名义上为3路输入,实际上诊断主正和主负接触器会有交叉。

  • P5(A BMB)& P6(B BMB):菊花链的输出和返回线,用来连接各个 CMU。

  • P7(PYRO LOOP):可切断熔丝的控制回路。

02、高压采样和接触器诊断:高压部分的面积

根据上面的定义来看,快充接触器组是使用辅助触点来诊断粘连的 (图3),而主正主负本身需要采集内外的Bus link电压和输出电压,所以原则上最少的高压采样回路只有3组,如果跨正负接触器高压采集再增加。(备注:如果我想把这块电路变小,可以把采样的通道数减少。)

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图3:Model 3快充接触器组

03、HVIL的变化:内外的差异

如图4所示,我们可以看到集成的好处,单就以HVIL的回路来看,从MY2012的Model的经典系统回路来看,从原有的DCDC和前端配电的功能被集成到电池包里面,冷却液的加热器给一个集成的热管理和电机废热回收给代替掉;12V Fuse Box进一步整合;充电机和后面的HV Junction Box统一的集成在了电池系统里面。原来10kW+10kW这样的交流端设计给更注重直流快充的策略代替掉了。

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图4:Model 3 DCDC电池系統

整个回路就变成如图5所示,HVIL高压互锁物理是针对高压回路的母线束连接器,这里就切分成三个,整车外部连接的HVIL回路1(外部的一组连接回路)、内部高压连接器HVIL2(包含内部的三个连接器)和快充高压线束和连接器的完整性。根据定义的不同,还采用了两组模拟信号和一组PWM信号不同的方式,来对高压回路实时、连续性监测的结果进行即时管理,并通过整车诊断系统识别。这里的设计思路,把几个接口分开,所以能比较容易区分在哪里出现问题,比较容易定位。

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图5:Model 3 HV电池系統

特斯拉下一步在客舱的热管理看似留有余地,其實可以通過调整HV Compressor和PTC Heater改善。新一代Model Y如要改进能耗,加入热泵系统是一个可行做法。

从整个接口电路来看,这款Model 3的BMS基本没有设置唤醒电路功能(只依靠PT CAN和CP CAN唤醒),这个依赖对外接口的电路设定相比前几代车款,其实简化了不少。

本文转载自:汽车电子设计
本文作者:朱玉龙
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