Model 3电池管理系统再解析

作者简介：朱玉龙，资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师，目前从事新能源汽车电子化工作，10年以上的新能源汽车专业从业经验，在电池系统、充电系统和电子电气架构方面有较深的认识和实践，著有《汽车电子硬件设计》，开设《汽车电子设计》公众号。

在重新整理了Model 3的线路原理图之后，再看Model 3的电池管理系统的接口和结构，能够发现这个电池管理的ECU单元在演化过程中哪些地方做了简化，这其实是和整个EE系统在管控上面的差异化造成的。本文将从这些变化切入，就几个小的方面进行展开。

1) 电池管理系统接口

以下这组图，是我通过线路原理图做了分解，整个电池管理系统面向内部主要连接快充连接器、温度传感器、正负接触器、电流传感器、可控熔丝、内部的PCS（DCDC和OBC）单元菊花链CMU控制器，还有面向外部的供电单元、外部HVIL电路、充电控制板、动力总成CAN。

图1 Model 3的电池管理系统接口图

这个其实可以和内部的电池管理系统的连接器进行对应，如下所示：

● P1（VEHICLE INTERFACE） ：共 18 个引脚，包含两路CAN（PT CAN和CP CAN）。

● P2（EXT LOW VOLT INT） ：这个信号引脚主要是内部连接PCS和检测内部的连接器用的，霍尔的温度传感器也在里面，这样数字就能对的起来了。

● P3（SHUNT INT）：与电流分流器相连接 。

● P4（HV SENSE） ：高压采样连接器，采集高压回路并分压到上方高压处理电路，主要包含三个接触器（主正、主负和快充双胞胎接触器），这里的高压采集回路名义上为3路输入，实际上诊断主正和主负接触器会有交叉。

● P5（A BMB）& P6（B BMB）：菊花链的输出和返回线，用来连接各个 CMU。

● P7（PYRO LOOP）：可切断熔丝的控制回路。

图2 Model 3的BMS板级连接图

2) 高压采样和接触器诊断

根据上面的定义来看，快充接触器组是使用辅助触点来诊断粘连的，而主正主负本身需要采集内外的Bus link电压和输出电压，所以原则上最少的高压采样回路只有3组，如果跨正负接触器高压采集再增加。

（备注：如果我想把这块电路变小，核心的想法就是把采样的通道数减少）

3) HVIL的变化

如下图所示，我们真的可以看到集成的好处，单就以HVIL的回路为例，从MY2012的Model经典系统回路来看，从原有的DCDC和前端配电的功能被集成到电池包里面，冷却液的加热器被一个集成的热管理和电机废热回收给代替掉；12V Fuse Box进一步整合（这个件，我想单独和电子熔丝一起来说）；充电机和后面的HV Junction Box统一的集成在了电池系统里面。原来10kW+10kW这样的交流端设计给更注重直流快充的策略代替掉了。

图3 原有Model S的系统HVIL电路

所以整个回路就变成如下图所示，HVIL高压互锁物理是针对高压回路的母线束连接器，这里就切分成三个部分，整车外部连接的HVIL回路1（外部的一组连接回路）、内部高压连接器HVIL2（包含内部的三个连接器）和快充高压线束和连接器的完整性。根据定义的不同，还采用了两组模拟信号和一组PWM信号不同的方式，来对高压回路实时、连续性监测的结果进行即时管理，并通过整车诊断系统识别。这里的设计思路，把几个接口分开，所以能比较容易区分在哪里出现问题，比较容易定位。

图4 Model 3 HVIL回路的变化

所以直观来看，特斯拉下一步在客舱热管理方面还有余地，可以进一步把HV Compressor和PTC Heater进行调整，在Model Y改进能耗的角度，可能加入热泵系统是一个发展的趋势。

小结：

从整个接口电路来看，这款Model 3的BMS在唤醒方面电路是基本没有的（依靠PT CAN唤醒和CP CAN唤醒），这个非常整体的对外接口电路其实简化了不少的。

文｜朱玉龙

图｜朱玉龙 网络及相关截图