MODEL 3 BMS上的高压检测与绝缘检测电路

xiaocheng

这次聊一聊MODEL 3上BMS控制板的高压检测与绝缘检测电路。

高压检测与绝缘检测电路的输入都集中在P4连接器上面，如下图所示。



具体地，P4连接器为直插封装、共24PIN，Pitch为3.5mm，PIN针接触位置是镀锡的，其内部又分为AB两个线端接口。



在这个连接器上面一共有6个高压信号输入，其PIN脚安排如下图所示：由于是高压信号，所以是按照安规间距最大来布置的；而且，没有使用的PIN脚的焊盘都是非金属化孔，这样进一步增加了爬电距离。



这六个引脚具体的定义与位置如下图，一共四个继电器，都是串联结构（这里闲扯一句，关于主继电器与快充继电器之间的连接形式，有串联的也有并联的，但似乎没有什么标准），所以一共6个采样点。



高压检测电路

高压检测一共有3对信号，每一对看起来是相同的电路，就以B6\A1举例：我拿着万用表测了很久，再加上三防漆的原因，一直测不完全；其部分采样电路的样子如下图，但是我相信是不完整的，需要大家自己去补充。



其中，整个高压采样电路的参考平面为低压GND，也就是说高压信号通过大电阻分压后直接连到了低压GND，从电气上面来讲没有进行隔离，但实际很多厂家也这么干。

下图为高压检测的分压电阻，为3.4MΩ/1206封装；它把大阻值的分压电阻都布置在连接器端口处，同时不同高压信号的分压电阻之间拉开了距离，然后再把经过限流后的信号向PCB的低压区域走线，而小阻值的分压电阻布置在低压区域；可以看到此处是没有铺低压地的。



采样电路的几个关键元件如下图，主要为运放与参考源；最终的模拟信号采集由TI的单片机TMS570完成；这些器件布置在低压区域。



关键元件型号如下，在板上由3.3V电源供电：

①、运算放大器：TI-TLV2434②、3V基准参考源：TI-REF5030③、运算放大器：TI-TLV274

绝缘检测电路

绝缘检测采用电桥法，而且只有上下两个桥臂，拓扑如下图：每个桥臂上面有6MΩ的电阻，通过开关接入车身地；这种方式比常见的电桥法有所简化，没有并入更小阻值电阻，在Y电容的影响下，采样时间可能长一些；同时它没有独立的电压观测点，应该是与高压检测电路共用。



两个桥臂的电阻如下图：电阻为2MΩ/1206封装。



其电路的关键元件如下图：主要为正负极两个桥臂的开关电路部分，这里选取高压MOS作为控制开关，直接由单片机低压信号控制；其中负极桥臂的开关的控制电路使用了单独的驱动器。

①、负极桥臂双向TVS二极管：VISHAY-P4SMA540②、负极桥臂高压NMOS开关：Infineon-BSS127③、负极桥臂高压MOS光驱动器：BROADCOM-ACPL-K30T④、正极桥臂双向TVS二极管：VISHAY-P4SMA540⑤、正极桥臂高压NMOS开关：Infineon-BSS127

下图中，正极桥臂的NMOS开关正常驱动即可；但是针对负极桥臂的开关控制电路，这里面有点事情，因为负极桥臂电位相对于GND来讲都是负电压，所以NMOS需要按照下图中的Q37方式来放置，并且需要隔离驱动Q37。



具体地，这里选用了光隔离驱动器(U37/ACPL-K30T)来实现NMOS的驱动，典型的驱动电路如下，将Q37的G级接到U37的5脚，S级接到U37的7脚。



负极桥臂开关电路放大图如下：



总结：

特斯拉的绝缘检测方案一直是电桥法，有空会把MODEL S上绝缘检测方案也总结一下；节后第一篇，经过一周上班调整，人已经进入到正常的工作节奏中了；以上所有，仅供参考。

babylemon828

针对MODEL 3 BMS上的高压检测与绝缘检测电路，P4连接器集中了所有输入信号。该连接器采用直插封装，共24PIN，Pitch为3.5mm，镀锡的PIN针接触位置保证了良好的电气连接。其中，共有六个高压信号输入引脚，这些引脚根据安全规范布置，间距最大化以防止电磁干扰。未使用的PIN脚焊盘采用非金属化孔设计，进一步增加了爬电距离，提升了电路的安全性。这些高压信号引脚的具体定义需要根据电路设计和相关文档来确定，通常包括电源正负极、高压互锁信号、预充电信号等。这些设计都是为了确保高压电路的安全、可靠运行。