拆解問界M5電池包BMS控制板

今天一起學習分析下問界M5電池包上面的BMS控制板。

從網上找到了一個M5的電池包，如下圖所示：BMS都布置在PACK一端，其中控制器為金屬殼體，位于左下角，看起來它下面有個金屬支架，直接固定到了下托盤上面，這樣外殼與托盤就相連了。

從PACK的銘牌看，這個是400V平臺的電池包，供應商為寧德時代。

這個控制器的整體外觀如下圖：產品整體尺寸大概為320mm*122mm*35mm，殼體分為上下兩個部分，均為金屬外殼；頂部有產品標簽，顯示出這個控制板來自于CATL，下面一起好好學習下。

產品背面如下圖：下殼體左右兩邊焊接了安裝支架。

控制器上下殼體通過四角以及側邊一共7個螺釘固定，將上殼體拆下來，露出內部結構如下圖：發現上殼體上貼有黑色絕緣墊片，外殼四角的螺釘貫穿了PCBA的四個角落的螺釘孔，除此外，PCBA中部還有2個螺釘固定到下殼體上。

將此絕緣墊片掀起一角，如下圖，其自帶背膠貼到上殼體；因為是金屬殼體，所以使用絕緣墊片。

將剩余的兩個螺釘拆下來，整個PCBA就可以取出了，如下圖：下殼體同樣貼有絕緣墊片。

接下來我們看下這個PCBA，T面如下圖所示：整體尺寸大概為270mm*120mm*21mm，PCB厚度為2mm，呈綠色油墨，猜測是6層板，三防漆覆蓋所有器件，這個三防漆材質比較軟，CATL其他BMS產品也有使用材質比較硬的三防漆。

看下局部的細節，表面處理為ENIG，過孔有塞孔處理，器件、測試點的位號都未顯示出來，板上最小器件封裝為0402。

PCBA的B面如下圖，此面布置的器件也挺多的，三防漆也是覆蓋了所有器件。

最后整體看下，單板對外一共有4個連接器，均為直插類型，從功能上看也比較好區分：左邊兩個為低壓連接器，最右邊的為高壓采樣連接器，剩下中間那個小的為菊花鏈通信連接器；此控制板上集成了高壓采樣電路，從成本考量目前這種形式越來越多了，尤其是今年的降本形趨勢下。

此控制器上應該沒有電流檢測功能，而是外部單獨有個模塊與SHUNT來實現電流檢測，如下圖；后面有機會把這個電流檢測模塊也一起分析下。

繼續學習分析問界M5使用的來自于CATL的BMS控制板。

類似下圖這種集中式的控制板，其對外的連接器基本在4-5個，而且功能劃分也比較清晰，一般使用2個低壓連接器，一個作為KL30\繼電器的供電連接，另外一個作為通信功能等小信號連接；然后菊花鏈會單獨使用一個小的連接器，高壓采樣也會使用一個專門的高壓連接器；如果板上有電流采樣功能，電流采樣的輸入也可能單獨使用一個連接器。

接下來看下低壓電路的關鍵模塊，整個低壓模塊電路大致劃分如下：T\B面的功能電路模塊基本對應，下面一起學習下。

供電模塊

供電分為單板KL30的供電與繼電器驅動電路的供電，其中繼電器供電的路徑為下圖紅色箭頭：端口處有雙向的TVS做防護，然后經過第一個PMOS做防反，再經過第二個PMOS做開關控制；KL30的供電路徑正反面都有，其中下圖黃色的箭頭為KL30經過防反之后的網絡，此網絡在T面又經過了一個PMOS開關然后輸入到SBC處。

B面的KL30輸入路徑如下：端口也是同型號的雙向TVS，具體型號為SMDJ24CA，3000W功率；此處的PMOS是做防反使用；繼電器供電處增加PMOS開關控制是比較常見的，但是KL30線也增加PMOS開關控制而不是保持常電，這種不太常見，后面仔細看了下，這兩個PMOS開關是由喚醒信號來控制，就是說控制板休眠時，SBC是斷電的，可能是為了降低靜態功耗。

其中單板供電電源為SBC芯片，來自于英飛凌的TLF35584，比較常見，不展開了。

單片機模塊

這里單片機選用的是英飛凌的SAK-TC275T-64F200N，外部20MHZ晶體，其左下角位置是內核供電的BUCK電源，距離MCU比較近，目的是降低線路上的壓降。

RTC模塊

單板有一路RTC模塊，其由一個常電5V的LDO供電，這個LDO的取電位置來自于兩個地方，一是KL30防反后端，一個是SBC的BOOST輸出端；RTC的型號為RV-8803，剛開始沒查到，后面在技術交流群中咨詢得到了答案。

壓力傳感器模塊

單板上有一路壓力傳感器模塊，如下圖：此芯片來自于琻捷的SNP805，是3.3V電平的，我看其直連到MCU，所以這個MCU應該是支持3.3V的IO的。

菊花鏈模塊

單板上的菊花鏈橋接芯片為BQ79600，所以是TI的AFE方案，有正反兩路菊花鏈做回環。

搭配的采集板如下圖，AFE為TI的79616，單板上有4個AFE，兩兩之間都使用變壓器做隔離通信；最近對采集板拆解的很少，因為現階段主流型號的AFE都基本穩定下來了，經過幾輪優化后的電路都大同小異。

繼續分析問界M5使用的來自于CATL的BMS控制板，今天學習其高壓部分電路。

高壓電路的T\B面如下圖所示，其采樣只有一個連接器輸入，為直插12PIN封裝，引腳之間有割槽處理；大致看下器件，干簧管使用了2個，光MOS與數字隔離器也有若干個，這個板子我最近找了一下，有好幾個迭代版本，尺寸、布置都是大同小異的，但是器件、電路確實有更新變化。

高壓采樣輸入

每一條采樣輸入線上，其入口端都會經過一個高壓電容濾波，再經過一個磁珠后連至板內；此高壓電容為2.2nF，2220封裝，另外一端連接到了高壓地；磁珠為1206封裝，而且在地線處使用兩個磁珠串聯；高低壓的兩個地之間使用兩個串聯安規電容連接，容值為4.7nF，來自于禾伸堂；這些器件的使用，相信很多都是實際EMC測試時做的有效整改措施，后面就一直沿用下來。

如下圖紅框內，這條線就是高壓參考地，使用了兩個磁珠串聯的形式。

高壓采集電路

從單板的B面可以明顯看出，在高壓電路部分有兩個獨立地的ADC電路，如下圖：這里分為ADC1和ADC2來介紹，先看左邊這個ADC1。

這個ADC的型號為TI的ADS7951-Q1，是一個12位、8通道、SPI接口的SAR型ADC，它需要隔離供電與隔離通信，所以在板上可以找到推挽電源與數字隔離器等器件，這些不贅述。

ADC1承擔了大部分的高壓采樣功能，如PACK電壓、正極繼電器前后端的電壓、絕緣檢測觀測點等，采樣方案為直接的電阻分壓；高壓采樣的分壓電阻呈黑色，貌似是KOA的高精度厚膜電阻。

ADC2來自于TI的ADS1018-Q1，為12位、4通道、SPI接口的Σ-Δ類型ADC，其供電與隔離通信方案是相同的，不贅述；這個ADC主要用于檢測負極繼電器后端的電壓，所以ADC2的參考地是獨立的一個。

絕緣檢測電路

絕緣檢測電路也是典型的電橋法，這個板子上有兩個干簧管，分別是高壓正對地、高壓負對地的開關，這個方案我在小米SU7的BMS也看到過。

一共有4個橋臂、2個觀測點，分別采集正對地、負對地的電壓，其中負對地的觀測點在ADC1上，正對地的觀測點在低壓端的MCU上面；四個橋臂中，有兩個橋臂有開關控制，其余兩個橋臂是常閉的，相信大家能了解大概的方案了。

負極繼電器粘連檢測電路也是有的，只是它與高壓檢測電路是合并的，就沒細說。