两款电动汽车中电池系统的电压电流采集器拆解

随着电驱动系统的功率提升，还有大功率充电的需求增加，电动汽车的系统设计中，对电流的测量也越来越多的使用到了电流Shunt模块，特别是在母线的电流测量上面。

我之前写过比亚迪和奥迪的两个电池管理系统，今天的文章是想把它们两家的电压和电流采集传感器拿出来，做一个产品设计的分析和对比。有关芯片层面解读是第一步，感兴趣的朋友可以继续深挖。

一、奥迪的电流电压采集器的设计

奥迪的电流和电压的采集器是整合到一起的，由Draexlmaier提供。

图1 奥迪的电流电压传感器，甚至做了一个系列出来

我把整个框图整理了下：

• 这是一个符合高功能安全的设计

• 两路冗余的电流采样是通过MM9Z1J638和AS8510实现的

• 五路高压采样是通过AS8510和MCP3919实现的

• 12V电源，一路直接进行MM9Z1J638，一路通过LDO L2951对AS8510和MCP3919进行供电

图2 高压和电流采样的框图

这相当于使用了两个专用的电池监测传感器芯片来实现对电流Shunt进行测量。对于奥迪和大众BMS各个功能安全的定义，可能是按照ASIL C来做的。

图3 电流传感器的芯片

二、 比亚迪的电流电压采集器设计

这个在我之前的文章里漏讲了，正好现在补充一下。在这里有三个连接器：

• 绿色连接器：一共有6个引脚，是连接到BMU的部分

• 黑色连接器1：用来进行高压采集和高压绝缘情况测量

• 黑色连接器2：用来进行高压采集

这个板子的背面，主要是包含分压的网络。比亚迪设计这个模块，最主要的目的把和高压直接相关的部分隔离出来，用一个传感器进行处理。

图4 比亚迪的电压和电流采集器

这个设计是围绕LTC2949来做的，分压网络通过拨通的QCPL A58JV（3片）来处理后输入到采集端，供电时采用变压器PM2185和TLF80511电路给LTC2949供电。在这个设计里面，电压和电流都是单路采集和处理的。

备注：在这个板上用了大量的浪涌保护，比如TVS的 P6SMB540A来对开关的抑制

图5 整个功能框图

这个是在LTC2949的典型应用中做了一部分的修改，但是基本上把这颗芯片的高压测量、绝缘检测和电流测量的所有功能全部充分利用了。

图6 LTC 2949的典型功能芯片

小结：

我觉得这个把电流电压采集做成独立模块的设计，确实是一个趋势。设计的目的是让BMU不要带高压，将来可以把计算功能全部整合到域控制器里面，所以这个带高压、绝缘阻抗和电流测量的小单元必然成为标准件，我相信未来3-5年这种趋势会挺明显的。