案例分析:BMS的供电负与电池内部的接地问题
这一次聊一聊比较常见、但又容易被忽略的BMS低压电路接地的案例,挺有意思的。一般BMS由铅酸电池常电供电,如下图所示:而且BMS控制器一般布置电池包内部,而铅酸电池布置在电池包外部,所以这铅酸电池的正负供电线会引出比较长的线束到PACK内部;同时,铅酸电池的负极会搭铁连接到整车的车身地,而电池包的外壳也会连接到整车的车身地。
接着向下分析,一般BMS里面会有绝缘检测电路,如果使用电桥法方案的话,那么在PCB上面就会有一个与低压地相连接的电路,用于将车身地连接到绝缘电阻桥上,如下图所示:这个蓝色的干簧管一般就是用来将电阻桥连接到低压地的。
上面还没有结束,PCB板上通过干簧管将低压地接到电阻桥之后,还需要将这个低压地连接到PACK的外壳上面,那么简单的图示如下:
所以会在电池包内部发现一条搭铁线,这个线一端接到了电池包的金属外壳上面,另外一端接到了BMS上面。
另外,电源输入端会经过某些磁珠或共模电感后,被分割出一个新的接地网络,如下图所示:两条电源线经过了共模电感后,内部形成了一个新的地网络;然后电源端口的滤波器件接地接到共模电感前,即将外部的铅酸电池负当成了一个滤波的大地,而电路的参考地平面是共模电感后端的地。
进一步地,在具体应用时,可能会把BMS共模电感前端的地与绝缘检测的接地线短接在一起,或者将PACK的外壳当成了一个可以泄放干扰的屏蔽地,进而与PACK的外壳直接连接到了一起,具体如下图所示:
当上面这种场景出现时,就会可能造成一种故障情况:即当电池包外部铅酸电池的供电负极线断开后,整个电池包内部的低压供电走线的回路就如下图的蓝色虚线所示,地的回路就从PACK内部的搭铁线回流到整车地,进而到铅酸电池的负极;这种情况下,如果在PCB上面走线比较细的话,有可能会烧毁BMS上面PCB的地网络走线。这种故障场景现实中也确实遇到过。
再看一下现实中的某个BMS控制器案例,下图是SK的BMS,它是全金属外壳,并且外壳未涂覆绝缘漆,可导电;所以为了实现电位的均衡,它的外壳实际接到了PACK的金属托盘上面。
将其打开后,如下图:在这个控制板的板边处,单独铺了一圈铜皮,而且在安装孔位置还开了阻焊漏出铜皮,所以这个铜皮与外壳是连接到一起的。
而且发现其内部的低压参考地平面与这个外圈的铜皮是没有直接连接的,二者中间预留了电容,所以这个外圈铜皮被当成了一个滤波地使用,例如ESD等干扰会直接通过外壳回流到车身地,而不会流经内部的参考平面,这种接法就不会出现上面的问题。
关于这个外圈的铜皮连接方式,还发现了另外几种接法,也有对应的实物,等后面总结出来。 著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-08-26
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