拆解问界M5电池包BMS控制板

今天一起学习分析下问界M5电池包上面的BMS控制板。

从网上找到了一个M5的电池包，如下图所示：BMS都布置在PACK一端，其中控制器为金属壳体，位于左下角，看起来它下面有个金属支架，直接固定到了下托盘上面，这样外壳与托盘就相连了。

从PACK的铭牌看，这个是400V平台的电池包，供应商为宁德时代。

这个控制器的整体外观如下图：产品整体尺寸大概为320mm*122mm*35mm，壳体分为上下两个部分，均为金属外壳；顶部有产品标签，显示出这个控制板来自于CATL，下面一起好好学习下。

产品背面如下图：下壳体左右两边焊接了安装支架。

控制器上下壳体通过四角以及侧边一共7个螺钉固定，将上壳体拆下来，露出内部结构如下图：发现上壳体上贴有黑色绝缘垫片，外壳四角的螺钉贯穿了PCBA的四个角落的螺钉孔，除此外，PCBA中部还有2个螺钉固定到下壳体上。

将此绝缘垫片掀起一角，如下图，其自带背胶贴到上壳体；因为是金属壳体，所以使用绝缘垫片。

将剩余的两个螺钉拆下来，整个PCBA就可以取出了，如下图：下壳体同样贴有绝缘垫片。

接下来我们看下这个PCBA，T面如下图所示：整体尺寸大概为270mm*120mm*21mm，PCB厚度为2mm，呈绿色油墨，猜测是6层板，三防漆覆盖所有器件，这个三防漆材质比较软，CATL其他BMS产品也有使用材质比较硬的三防漆。

看下局部的细节，表面处理为ENIG，过孔有塞孔处理，器件、测试点的位号都未显示出来，板上最小器件封装为0402。

PCBA的B面如下图，此面布置的器件也挺多的，三防漆也是覆盖了所有器件。

最后整体看下，单板对外一共有4个连接器，均为直插类型，从功能上看也比较好区分：左边两个为低压连接器，最右边的为高压采样连接器，剩下中间那个小的为菊花链通信连接器；此控制板上集成了高压采样电路，从成本考量目前这种形式越来越多了，尤其是今年的降本形趋势下。

此控制器上应该没有电流检测功能，而是外部单独有个模块与SHUNT来实现电流检测，如下图；后面有机会把这个电流检测模块也一起分析下。

继续学习分析问界M5使用的来自于CATL的BMS控制板。

类似下图这种集中式的控制板，其对外的连接器基本在4-5个，而且功能划分也比较清晰，一般使用2个低压连接器，一个作为KL30\继电器的供电连接，另外一个作为通信功能等小信号连接；然后菊花链会单独使用一个小的连接器，高压采样也会使用一个专门的高压连接器；如果板上有电流采样功能，电流采样的输入也可能单独使用一个连接器。

接下来看下低压电路的关键模块，整个低压模块电路大致划分如下：T\B面的功能电路模块基本对应，下面一起学习下。

供电模块

供电分为单板KL30的供电与继电器驱动电路的供电，其中继电器供电的路径为下图红色箭头：端口处有双向的TVS做防护，然后经过第一个PMOS做防反，再经过第二个PMOS做开关控制；KL30的供电路径正反面都有，其中下图黄色的箭头为KL30经过防反之后的网络，此网络在T面又经过了一个PMOS开关然后输入到SBC处。

B面的KL30输入路径如下：端口也是同型号的双向TVS，具体型号为SMDJ24CA，3000W功率；此处的PMOS是做防反使用；继电器供电处增加PMOS开关控制是比较常见的，但是KL30线也增加PMOS开关控制而不是保持常电，这种不太常见，后面仔细看了下，这两个PMOS开关是由唤醒信号来控制，就是说控制板休眠时，SBC是断电的，可能是为了降低静态功耗。

其中单板供电电源为SBC芯片，来自于英飞凌的TLF35584，比较常见，不展开了。

单片机模块

这里单片机选用的是英飞凌的SAK-TC275T-64F200N，外部20MHZ晶体，其左下角位置是内核供电的BUCK电源，距离MCU比较近，目的是降低线路上的压降。

RTC模块

单板有一路RTC模块，其由一个常电5V的LDO供电，这个LDO的取电位置来自于两个地方，一是KL30防反后端，一个是SBC的BOOST输出端；RTC的型号为RV-8803，刚开始没查到，后面在技术交流群中咨询得到了答案。

压力传感器模块

单板上有一路压力传感器模块，如下图：此芯片来自于琻捷的SNP805，是3.3V电平的，我看其直连到MCU，所以这个MCU应该是支持3.3V的IO的。

菊花链模块

单板上的菊花链桥接芯片为BQ79600，所以是TI的AFE方案，有正反两路菊花链做回环。

搭配的采集板如下图，AFE为TI的79616，单板上有4个AFE，两两之间都使用变压器做隔离通信；最近对采集板拆解的很少，因为现阶段主流型号的AFE都基本稳定下来了，经过几轮优化后的电路都大同小异。

继续分析问界M5使用的来自于CATL的BMS控制板，今天学习其高压部分电路。

高压电路的T\B面如下图所示，其采样只有一个连接器输入，为直插12PIN封装，引脚之间有割槽处理；大致看下器件，干簧管使用了2个，光MOS与数字隔离器也有若干个，这个板子我最近找了一下，有好几个迭代版本，尺寸、布置都是大同小异的，但是器件、电路确实有更新变化。

高压采样输入

每一条采样输入线上，其入口端都会经过一个高压电容滤波，再经过一个磁珠后连至板内；此高压电容为2.2nF，2220封装，另外一端连接到了高压地；磁珠为1206封装，而且在地线处使用两个磁珠串联；高低压的两个地之间使用两个串联安规电容连接，容值为4.7nF，来自于禾伸堂；这些器件的使用，相信很多都是实际EMC测试时做的有效整改措施，后面就一直沿用下来。

如下图红框内，这条线就是高压参考地，使用了两个磁珠串联的形式。

高压采集电路

从单板的B面可以明显看出，在高压电路部分有两个独立地的ADC电路，如下图：这里分为ADC1和ADC2来介绍，先看左边这个ADC1。

这个ADC的型号为TI的ADS7951-Q1，是一个12位、8通道、SPI接口的SAR型ADC，它需要隔离供电与隔离通信，所以在板上可以找到推挽电源与数字隔离器等器件，这些不赘述。

ADC1承担了大部分的高压采样功能，如PACK电压、正极继电器前后端的电压、绝缘检测观测点等，采样方案为直接的电阻分压；高压采样的分压电阻呈黑色，貌似是KOA的高精度厚膜电阻。

ADC2来自于TI的ADS1018-Q1，为12位、4通道、SPI接口的Σ-Δ类型ADC，其供电与隔离通信方案是相同的，不赘述；这个ADC主要用于检测负极继电器后端的电压，所以ADC2的参考地是独立的一个。

绝缘检测电路

绝缘检测电路也是典型的电桥法，这个板子上有两个干簧管，分别是高压正对地、高压负对地的开关，这个方案我在小米SU7的BMS也看到过。

一共有4个桥臂、2个观测点，分别采集正对地、负对地的电压，其中负对地的观测点在ADC1上，正对地的观测点在低压端的MCU上面；四个桥臂中，有两个桥臂有开关控制，其余两个桥臂是常闭的，相信大家能了解大概的方案了。

负极继电器粘连检测电路也是有的，只是它与高压检测电路是合并的，就没细说。