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BMS中的分流器是个啥(上)

2020-11-11 09:45
新能源BMS
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  最近两个月更新量有点少,我是知道的,一是因为分出了一部分时间给了家人,还有就是工作有点繁杂,占用了一些时间;年纪大了,坚持做一些可以提高自己的事情,时间经不起消耗。

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。

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