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从控制器的管脚定义看特斯拉Model 3的功能分配 - HV Battery篇

 花信风zq 2020-12-29

终于只剩下最后一大块、也是我理解相对欠缺的高压部分,现在整理出来供大家参考。

从控制器的管脚定义看特斯拉Model 3的功能分配 - HV Battery篇

图1 特斯拉Model 3高压(电机除外)网络拓扑框图

事实上,正如图1中所示,Model 3的高压部分主要包含四个模块:HV Battery(即BMS)、HVP(High Voltage Processor,高压处理单元)、PCS(Power Conversion System,功率转换系统)、CP(Charge Port ECU,充电口控制器),我们依次看下。

一、HV Battery/电池管理系统

从控制器的管脚定义看特斯拉Model 3的功能分配 - HV Battery篇

图2 特斯拉Model 3 HV Battery/电池管理系统 管脚定义

作为和外部系统接口的HV Battery/电池管理系统,接口看起来不算复杂,我们依次、想到哪儿说到哪儿。

1、供电,高压系统(CP除外)的低压供电都是从HV Battery/电池管理系统接入;

2、高压互锁,特斯拉Model 3有三个互锁回路:外部高压部件(包括电池、电机、压缩机和PTC)、高压电池包内部以及充电回路,但是所有的检测都是由HVP/高压处理单元完成,佐证如下,

从控制器的管脚定义看特斯拉Model 3的功能分配 - HV Battery篇

图3 HVP/高压处理单元发出所有的HVIL状态

3、网络连接,HV Battery/电池管理系统两路CAN,一路挂载Vehicle、一路用于高压系统内部通信,充当了‘小’网关——这是与常见设计有区分的地方;

4、来自CP的故障输入和锁止使能没能太理解,因为不属于标准要求或建议、同时有总线通信,为什么还需要硬线的连接?

5、碰撞信号输入,首先一点特斯拉Model 3碰撞信号输出只连接了HV Battery/电池管理系统,我们理解即最直接的主正主负继电器拥有最高优先级;但是问题在于主正主负继电器实际由HVP/高压处理单元驱动?和朋友沟通之后我们认为原因有二,一是HV Battery/电池管理系统充当了高压原理部分的‘大脑’、一是所有外部接口都会经过HV Battery/电池管理系统。

二、HVP/高压处理单元

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图4 特斯拉Model 3 HVP/高压处理单元 管脚定义

非常有意思的一个模块,我们在讨论分析的时候甚至迷惑“高压系统中到底HV Battery/电池管理系统和HVP/高压处理单元谁承担的更多”?但是有一点是可以确认的:高低压分离。

1、快充控制,快充继电器的这个反馈不是太明白如何诊断?

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图5 特斯拉Model 3 HVP/高压处理单元 快充继电器管脚定义

2、主正主负继电器,

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图6 特斯拉Model 3 HVP/高压处理单元 主正主负继电器管脚定义

3、pack温度、电压采集,

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图7 特斯拉Model 3 HVP/高压处理单元 高压采集管脚定义

4、菊花链,BMB(Brick Monitoring Board,电池组监测板);从图1能看出设计状态、但实际连接方式是都连接到了HVP/高压处理单元?

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图8 特斯拉Model 3 HVP/高压处理单元 连接的BMB

另外分享特斯拉内部一则轶事:BMB被称作Batman & Robin,

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三、PCS/功率转换系统

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图9 特斯拉Model 3 PCS/功率转换系统 管脚定义

PCS/功率转换系统相对简单,即我们常见的“OBC+DCDC”,但是仍然有几个疑问,

1、PCS/功率转换系统与HVP/高压处理单元之间有CAN网络连接,为什么单独留了一路通信(X420-2 & X420-3)?

2、常见一般有DCDC的硬件使能,此处为什么还有充电和PCS/功率转换系统 额外两个?是否出于唤醒考虑?(哈哈哈难道特斯拉也有搞不定供应商的时候吗)

四、CP/充电口控制器

从控制器的管脚定义看特斯拉Model 3的功能分配 - HV Battery篇

图10 特斯拉Model 3 CP/充电口控制器 管脚定义

除了小局域网的设计、高压系统另外一个亮点就是CP/充电口控制器了。总体来说CP/充电口控制器承担了充电接口转化(包括快慢充,包括SAE/IEC/GB不同充电标准)、充电口盖功能(指示灯、充电口盖驱动),下面我们来简单看下,

1、充电口盖,两个参考电压我们推测一个是位置传感器供电、一个是I2C通信电源——搞不明白这里怎么有个I2C?

从控制器的管脚定义看特斯拉Model 3的功能分配 - HV Battery篇

图10 特斯拉Model 3 CP/充电口控制器 充电口盖连接管脚定义

2、快充(注:此处为GB接口,慢充一致),这个好像没什么说的;

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图11 特斯拉Model 3 CP/充电口控制器 快充接口管脚定义

3、慢充,

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图12 特斯拉Model 3 CP/充电口控制器 慢充接口管脚定义

...

下面来针对高压系统主要的功能,

1、高压上下电,HVP完成驱动、诊断,BMS完成对外交互;

从控制器的管脚定义看特斯拉Model 3的功能分配 - HV Battery篇

图13 HVP完成驱动、诊断,BMS完成对外交互

2、快充控制,个人推测PCS转发、BMS完成快充逻辑、HVP执行;

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图13 个人推测PCS转发、BMS完成快充逻辑、HVP执行

3、慢充控制,PCS完成慢充控制;

从控制器的管脚定义看特斯拉Model 3的功能分配 - HV Battery篇

图13 PCS完成慢充控制

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惯例,对特斯拉Model 3的HV Battery完整管脚定义感兴趣的可以来知识星球找我哟。另外,欢迎对上述整理有异议的朋友们来交流。

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