BMS上使用低压地作为参考平面的高压采样方案分析

这次讨论下高压采样电路使用低压地作为参考点的方案。

在之前有篇文章介绍MODEL 3的高压采样电路，具体为《MODEL 3 BMS上的高压检测与绝缘检测电路》，里面提到过此高压采样方案使用低压地作为参考平面，高压信号通过大电阻分压后直接连到了低压电路网络，当时对这个方案一笔带过了，最近在做一些竞品电路对比分析，就重新看下。

具体地，MODEL 3 BMS控制板上有6路高压采样点，如下图，是比较常见的继电器连接形式。

一般的高压检测方案是以高压地作为参考平面，将剩余5路采样点通过分压电阻连接到高压地，然后采样电阻上信号连接到位于高压地上的BJB芯片，如下图。

但是在MODEL 3 BMS控制板上，是将高压采样的这6个采样点通过分压电阻后，连接到了低压地，方案类似下图：使用低压电路部分的ADC去采集这6个点电压，方案不复杂，功能实现也应该是没问题的。

其采样电路大概如下图，只画出了两个采样点的采样电路：输入信号经过分压电阻后上拉到参考电源VREF，经过运放跟随电路后输出到MCU的ADC去采集，采样电路上并没有布置开关。

优点：

这种方案最明显的优点就是成本低，它节省掉了高低压之间的隔离电源与隔离通信电路，当然采样电路上面的开关是否保留可以再探讨，这已经节省了很多成本下来。

还有一个优点是它避免掉了虚电压问题，如下图：电池高压连接器端口的虚电压来源于电池、绝缘电阻和采样电路的回路，但是这种方案下，就不存在这个回路，也就没有虚电压了。

缺点：

这种方案的一个缺点是分压电阻是并联在系统绝缘电阻两端的，它一定会降低系统的绝缘性能，所以这个采样电路的分压电阻取值一般会比较大，特斯拉取值单臂大概为10MΩ；另外，做绝缘检测时也要把这个电阻区分开。

另外一个问题是安全防护的问题，对目前的我来讲，也是一个灰色地带。

展开来说，高压与低压之间是需要做安全防护的，一般在PCB上我们防护方案是做电气隔离，并制定一定大小的安规间距，电气隔离的方式一般为光隔、容隔、磁隔，常见的隔离器件为变压器、光MOS和电容等，例如下图。

而使用低压地来采集高压的这种方案，实际高低压之间只隔了一定阻值的电阻，当然阻值可以选择到一定大小来做限流，但是这样是否符合安规要求呢？在标准GB 4943.1-2022中确实有提到使用电阻作为安全防护器件使用的方法，不过需要等待我们去详细解读了。

其实，绝缘检测电路也是通过一组电阻连接到了低压地，某种角度来讲，我们实际已经在使用这种方案了；除了特斯拉上，国内也有一些BMS是使用这种方案实现的，等后面把标准研究透彻，再回头看下这个使用电阻做安全防护的可行性。

总结：

没啥说的，最近有点忙；以上所有，仅供参考。