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2020年09月14日 | BMW I3电动汽车电池安全盒分析拆解
2020-09-14 来源：eefocus
如上周所说的，我们从 BMW I3 这台 2013 年量产，2011 年左右开始设计发布的车型来看近 10 年的变化。无疑迭代最快的是在 ADAS 领域，如下所示当时分离式的 KAFAS2 的模块，到 I-NEXT 的系统架构变迁最快。而电动汽车动力总成域里面最大的变化，还是高低压彻底的分离和充电、高压管控的顶层化。
图 1 宝马的 KAFAS2 和后续演进，10 年间这块变化最大 BMW 在 I3 上引入了安全盒（S-box），如下图所示。 图 2 电池系统内 S-box 的单元 这是为了把电池系统和外部断开的装置，集成了下面这些组件： 电池负极电流路径内的电流传感器； 电池系统正极电流路径内的熔丝； 两个正负极的接触器（主正和主负电流路径都设置开关触点）； 高电压系统的预充电电路； S-box 用于监控接触器触点、测量蓄电池总电压和监控绝缘电阻的电压传感器 在具备电池加热的设计中，电池系统有一个直接加热的 PTC。在 S-box 内带有加热装置的控制和供电电子装置，用于控制加热装置的微控制器通过一个 CAN 与电池管理单元 SME 控制单元相连，通过 MCU 接受运行功率要求，通过 PWM 调整脉冲宽度调制调节所需加热功率（通过控制 Power MOSFET）接通和关闭加热装置 图 3 S -box 内主要的单元 下图是电流采集单元，采用的芯片是 Freescale 的 S9S12P64MFT 16 位（32 MHz），系统电源采用了 Bosch CY320 电源，隔离是由两个 TI 低功耗双数字隔离器（ISO7241CQ 和 ISO7421EQ1），电流传感器为 AMS 的 AS8510 测量 IC，配备两个 16 位 sigma-delta A / D 转换器，调制电路时围绕 LTC6655 低噪声精密基准 IC（0.25 ppm p-p）来设计的 图 4 电流采集板 高压板主要用来采集电压和控制接触器，模块板是由 BMW i3 混合动力汽车。该板用于 作为其他设备和组件的电源 德州仪器（TI）LM25037 脉冲宽度 调制（PWM）控制器执行所有重载电压调节，以降低车外功耗， 采用了一颗 8 位微控制器（ MC9S08AW16A ）处理 CAN 通讯和控制输入，输入保护为 TI 的 ISO7421E-Q1 双通道数字隔离器。驱动芯片为 STL4993MD 图 5 高压采集板 事实上，BMS BMW 所说的 SME 单元有一部分绝缘电阻检测注入的功能，如下图所示： 图 6 SME 里面的绝缘检测功能 实际上这种设计，被后续 BMW 的设计全部继承了。电流采集、高压采集和绝缘检测全部集成在一块可折叠的板里面，如下所示。 图 7 后续 BMW 的智能配电盒 S-Box 的延伸 iX3 可能是另外一个设计开端，在上面的设计中，我们能看到 CMU 是一体化的，所有的电池采样线接入到一个 CMU 里面。目前还没有这个电气连接的设计线路图，非常有可能 BMS 被放到前端输出的部分了。 图 8 BMW 的 iX3 上的设计（配电盒） 图 9 BMW 前端的 BMS 的设计 小结：其实 BMS 的设计是跟着整体的布置理念走的，从功能来看，随着基础 SOC 算法到瓶颈，未来在域控制器上通过 T-box 和云端 BMS 做一些新型的续航里程和充电时间的估算，把更多的变量（外部温度、道路交通情况、电池寿命和历史数据参考），BMS 的设计趋向于高低压分离，趋向于应用化。01、I3 安全盒设计
1） BEV 的安全盒（配电设计）
2） PHEV 的集成和变化
02、后续的演变
史海拾趣
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