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Preh为奔驰设计的48v PHEV电池系统拆解

接昨天的文章 ， 我们首先来看一下这款分功率板和控制板但是可以整合在一起的BMS的产品 ， 这个板子其实是能代表未来48V和HEV电池系统板的结构 ， 把采集、控制+功率部分高度整合 。 这个覆盖从0.5kwh-2kwh的功率电池系统 ， 未来是否能覆盖10kwh以下的低成本PHEV电池系统还需要看采集ASIC的演变情况 。 备注：Preh宣传的视频 ， 我剪辑了一下 ， 可以参考下
01.48V集成的采集板
从系统上来看 ， 电池管理系统肯定是往简单化和小型化的方向走 ， 48V系统有个先天的优势就是电池的串数比较少 ， 需求功率也相对比较低 ， 48V的电压可以比较容易被功率开关所覆盖 。 所以Preh来设计这个BMS做了一体化 ， 采集+管理+功率切断 ， 这其实是我们未来设计电池管理系统的最终级的追求 ， 完全的一体化 。
Preh为奔驰设计的48v PHEV电池系统拆解
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图1Preh设计的集成板
所以这个爆炸图很有意思 ， 功率部分和控制部分绑在一起 ， 然后把这个电池管理系统很完美的结合在了一起 。
Preh为奔驰设计的48v PHEV电池系统拆解
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图2集成式48V电池管理系统爆炸图
当然 ， 这块板设计时间可能比较久了 ， 按照Preh的SOP的时间为2017年 ， 电源管理采用了InfineonTLF35584；管理上采取了两颗MCU ， 主控制得MCU是InfineonTC277TP ， 隔离侧采用InfineonTLE9842 ， 其中隔离芯片采用了3颗SiliconLabsSi8422 ， 采集芯片采用了TIbq76PL455A ， 这个可以采集16通道的电芯 ， 实际使用采集12颗电芯 。 电流采集芯片采用的是AMSAS8510 。
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图3电池管理系统控制板
在功率板上 ， 采用了GateDriver-InfineonTLE9180D ， MOSFET是作为切断Infineon的IAUT300N08S5N012 。 如下所示 ， 这里使用了大量的板载铜排走线 ， 把线缆给完全取代了 。
备注：这里的最大的门槛 ， 就是铜牌在PCB底板的连接 ， 这个板子的工艺 ， 包括板子的散热设计是一个很大的考验 。 从功率电子来看 ， 日本和德国工程师在这个PCB的设计上还是具备一些美感的 。
Preh为奔驰设计的48v PHEV电池系统拆解
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图4电池管理系统功率板
02.48V电池系统的管控
【Preh为奔驰设计的48v PHEV电池系统拆解】在设计过程中 ， 因为有两颗电池 ， 所以正常的电池能量管控 ， 是通过48电池给12V电池充电 ， 可以减小12V电池的尺寸并减轻重量 。
1）12V电池管理系统检测到12V电池充电量低 ， 会将再充电的请求发送至48V电池管理系统 。 48V电池管理系统检查并确认48V电池中的电量是否足够对12V电池进行再充电 。 在这种情况下 ， DC/DC开启并对12V电池进行充电 。 通过直流通路在48V车载电网蓄电池和DC/DC之间进行能量交换 。 车辆末行驶时供电 ， 给12V车载电网蓄电池再充电 。 12V电池再次充满电后 ， 会停止充电 。 如果48V电池电量不足 ， 无法再给12V电池再充电 ， 则会停止充电 。 在这种情况下 ， 12V车载电气系统的安全预防措施生效 ， 例如会进行深度放电保护 。
Preh为奔驰设计的48v PHEV电池系统拆解
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图548V和12V的充电管控
2）低电量下的外部充电如果48V电池不能提供启动发动机所需的足够电量 ， 则必须对48V车载电网蓄电池充电 。 这里需要连接一个强电流12V充电器（充电电流>10A）或将一辆发动机运转的车辆连接到12V跨接启动连接点上 。 12V48V电池管理系统识别外部充电并告知48V电池管理系统启用48V/12VDC/DC并通过来自12V车载电气系统的能量给48V电池充电 。 48V电池电量足够并可再次启动发动机 。 在设计中 ， 目前是不能考虑外部的48V充电器对48V电池进行直接充电 。
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图648V网络充电器
小结：这个电池管理系统其实也没啥 ， 主要是我们需要评估下一步HEV和PHEV电池管理的系统发展 ， 可能会往完全集成的方向来走 。


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