特斯拉Model3电池长模组采样线设计分析

【文/汽车电子设计朱玉龙】在特斯拉模组的设计上，我们看到了之前集中式BMS经常遇到的问题，采样线的长度和结合方式对于采样精度的影响。模组很长，FPC总体为了考虑成本，采样线也比较细，这个阻抗差异还是客观存在的。

从等效电路的来看，在不同的工作状态下，采样环路内各个环节都可能造成采样精度偏差，在长模组里面，两个比较重要的差异点就是回路阻抗和AFE的漏电流。

在电池模组的回路阻抗里面，主要分为模组部分、BMU电路部分所组成。

R模组部分：主要包括电芯的内阻+母排电阻(现在大容量的以DCR来看)、采样回路保险丝、Bonding线+FPC阻抗之和(单根是毫欧)

RBMS部分：采样通道串联电阻和AFE芯片内部的等效电阻，这个滤波电阻往往考虑从百欧到千欧，主要和滤波电容匹配使用。

由于这个压降是和电阻和电流有关系的，考虑mV的压差，在不同的电流表征下的差异，我们可以根据以下的计算来看：

如果电源共线，在10-15mA级别，在50-100毫欧的模组内阻抗下造成0.5-1.5mV的差异，正常情况下都是分离的。

采样漏电流和采样电阻只有在板内造成差异，实际上在1kOhm的条件下*1uA下造成1mV的压降，由于均一性很强，其实还好。

其实在较大电流均衡条件下，本身计算就是把校准做下去的，如果出现同电流压差变化大了，也可以做一些回路阻抗的判别：

读取初始电压，这个电压等于V1'=V1-Inom*Rpathway

闭合均衡电路，读取V1''=V1-Ibalance*Rpahtway

通过记录数值来评估阻抗的合理性，实际上定值是Rbalance，根据电压来换算更为合理，V1''=V1-V''/Rbalance*Rpahtway。

失效模式有以下几种：

采样回路开路、采样回路连接不良造成阻抗偏大、采样回路熔丝失效造成意外的电阻增大等，这个基本是靠诊断的方法来做的，通过对比采样数据的变化，防止整个ASIC芯片在处理过程中出现异常，我们也成为卡住为原有值。这种诊断意义，防止BMS某个电芯的电压读取异常。其步骤分为：

1.读取每个电芯的电压；

2.在纵向比较电芯的电压数据变化；

3.在多数电芯由于电流波动产生变化时候，诊断电压采集卡住的那一路。

在昨天双层模组设计的时候，这个线的差异还算可以。

小结：我们设计整合模式，一个是在长度扩展一个叠层扩展，采样线集中处理把CMU和模组分离还是一个趋势，我们希望尽可能把电池模组和电子部件分开，这样好处理一些，紧凑的长采样线设计还是需要我们尽快导入的。