一起学习与了解MODEL 3(磷酸铁锂模组)的BMS采样板设计方案

mizhongquan

在MODEL 3的国产后驱版本中，使用的是宁德时代的磷酸铁锂电池（图片来自于第一电动网），电池包上面的BMS采集板与之前相比是不同的设计，今天一起来学习一下。



宁德铁电芯模组版本的MODEL 3一个电池包上面有4个采集板，你会发现它与之前分析过的圆柱电芯的采集板有很大的不同，无论尺寸、AFE、连接方式等等都是不同的，下面来具体分析。



采样板外壳为塑料材质，分为上下壳体，呈黑色，产品正面的图片如下：



采样板背面的图片如下所示，上下壳体与PCB之间看起来是卡扣固定的。



去掉下壳体，露出了PCBA的B面，可以看到上壳体的卡扣穿过PCB而与下壳体固定。



接下来转向PCBA，其T面如下图所示，整个PCBA的尺寸大概为232mm*65mm*15mm，PCB厚度为1.6mm，呈绿色，四层板；



T面器件最小封装为0603，所有器件都有三防漆涂覆，PCB表面处理方式为ENIG，过孔都未塞绿油，而且是开阻焊的。



PCBA的B面如下图所示，可以发现B面没有布置任何器件，也没有布置测试点，但是三防漆还是有涂覆的。



下面简要看下采样板的电路方案，整个单板基本的功能分配如下图所示，电路都是大同小异的，一个单板上面有两个AFE电路，板内为电容隔离通信，对外为变压器隔离通信。



AFE选取的是TI的BQ79616，这个与之前看到的MODEL 3采样板是不同的，之前分析的AFE是特斯拉定制的Robin与Batman，而这个版本选用的是现有的成熟型号，整个单板的通信拓扑架构如下（来自TI官网）。



采样均衡、通信电路基本都是按照TI原厂推荐的方案，如下图所示：采样输入采用RC滤波，电容为差模形式，布置在相邻的电压采样引脚；均衡采取内部均衡方案，并且在相邻均衡引脚放置差模电容。



对应的电路如下图所示，采样输入电阻为100Ω/0603封装，而采样滤波电容采取两个串联方案；均衡电阻采用两个24Ω/1206电阻并联，均衡引脚处的电容也是采用两个串联的形式；菊花链通信电路就不详细介绍了，可以查看芯片的规格书。



最后再看一个地方，就是电芯电压、温度采样用的连接器，板端如下图所示，为直插封装，来自于TE，看起来没有相对特殊的地方。



但是它对插的线端为FPC连接器，如下图所示（图片来自于TE）：我们常见的FPC连接器是板对板的，只是一边连接PCB，另外一边连接FPC，并且FPC与连接器之间一般是通过焊接的形式来固定的；但是这个FPC连接器不一样，它是使用接线端子与FPC连接的，MODEL 3此版本的电池包就是采用了这个方案。



进一步地，将FPC从连接器上取出，就露出了里面的接线端子，发现端子与FPC连接是刺破式接触连接，接线端子与FPC内部的铜是直接接触的。



再看另一面，在接线端子与PFC接触的地方有涂胶进行保护。



总结：

最后总结下今年吧，工作上面还是挺忙的，全年加班大概在500+小时，当然从工作中也收获很多；公众号今年发文数量相对有所减少，明年一定会努力提高，另外我自己也制定了一个研究的课题，可以总结出很多内容；最后祝福大家春节快乐，家人身体健康；以上所有，仅供参考。

andyo7

回复：

针对MODEL 3磷酸铁锂模组BMS采样板的设计方案，以下是我作为汽车工程师的专业解读：

MODEL 3的国产后驱版本采用了宁德时代的磷酸铁锂电池，其电池包上的BMS采集板针对磷酸铁锂模组的特性进行了全新设计。与之前的圆柱电芯采集板相比，其在尺寸、AFE（模拟前端）以及连接方式等方面均有显著差异。采样板外壳采用塑料材质，分为上下壳体，呈现黑色。其正面和背面设计各有特点，上下壳体与PCB之间的连接结构更是关键。在设计过程中，我们需要考虑到采样板的精度、耐用性以及与电池包的兼容性。此次设计的采样板将有助于提高电池性能监控的准确性和实时性。期待与您一同深入探讨其设计理念及实际应用。