BMS中的分流器是个啥(上)---结构工艺与应用

胡摇扇

1年前浏览1426

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前面有两章总结了霍尔电流传感器的相关原理，这次介绍一下另一种重要的电流检测方案：分流器方案。

定义与检测原理：

分流器（Shunt）说白了就是一个小阻值的电阻，通常是μΩ级别；当电流通过时，在分流器两端形成一个mV级别的压降，然后我们通过检测这个压降来计算电流值。

分流器的方案在BMS上应用案例很多，下图为MODEL 3上使用的分流器（来自于ISA，上面焊接有PCB板）。

分流器结构：

基本的结构如下图，主要为四部分：安装孔、金属端子、焊接结合处与金属合金。

整个分流器属于三段式结构，即金属端子-合金-金属端子，三者通过焊接的方式结合在一起；分流器上主要的设计难点就在合金材料与焊接工艺上。

金属合金：金属合金就是分流器的电阻本体，目前主要有三种材料，即锰铜合金、铁铬铝合金、镍铬合金。

BMS分流器上面的合金一般为锰铜合金（下图来自于睿思官网），它具有低电阻率以及低温度系数特性，所以在低阻值分流器上面采用。

金属端子：主要材质为铜（例如紫铜、黄铜），因为铜在空气中容易氧化，导致接触不良，所以其表面会进行一些特殊处理，例如镀锡、镀镍或者有机保焊膜（OSP）；下图所示（来自Cyntec官网），分别是OSP与镀锡的产品。

合金的焊接方式：一般都采用高能电子束焊接，是指利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊接面，使被焊工件熔化实现焊接，真空电子束焊是应用最广的电子束焊；下图为焊接台架示意图，来自于百度百科。

分流器与PCB连接方式：分流器与PCB连接存在两种方式，一是引脚焊接的方式，另外一种是SMT方式；在下图中（来自于BOURNS官网），分别为对应两种焊接方式的产品；坦白讲，在现实中SMT形式的分流器产品更多见，可能因为SMT焊接相对更牢固的原因。

下图为分流器与PCB的SMT焊接形式示意图（来自Cyntec官网），特斯拉MODEL 3上也采用的这种形式。

采样连接方式：

采样线采用四线连接，或称为开尔文四线检测；如下图所示（图片来源于网络），除了正常的功率线外，还使用额外的两条专用线去采集电压，这种方法消除了功率走线中的压降，进而提高了检测的精度；其实这种方法在电池模拟器的输出端经常见到。

在实际的PCB上，走线方式如下图（来自于BOURNS官网），我们的目的是两条专用的电压采样线越接近合金本体越好，尽可能保证采集到的电压为分流器合金本体的压降。

关于分流器厂家，常见的国外有ISA、VISHAY、KOA、BOURNS；国内的像Cyntec、睿思等。

总结：

这章先介绍基本的结构等，后面再介绍关键的电气参数；说了这么多，其实大多还是纸上谈兵，其中的要点还需要各位在实际项目中具体体会才是；以上所有，仅供参考。

来源：新能源BMS