BMW i3电池配电盒解析
如上周所说的 ， 我们从BMW I3这台2013年量产 ， 2011年左右开始设计发布的车型来看近10年的变化 。
无疑迭代最快的是在ADAS领域 ， 如下所示当时分离式的KAFAS2的模块 ， 到I-NEXT的系统架构变迁最快 。而电动汽车动力总成域里面最大的变化 ， 还是高低压彻底的分离和充电、高压管控的顶层化 。
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图1 宝马的KAFAS2和后续演进 ， 10年间这块变化最大
I3安全盒设计
1）BEV的安全盒（配电设计）
BMW在I3上引入了安全盒（S-box） ， 如下图所示 。
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图2 电池系统内S-box的单元
这是为了把电池系统和外部断开的装置 ， 集成了下面这些组件：
电池负极电流路径内的电流传感器；
电池系统正极电流路径内的熔丝；
两个正负极的接触器（主正和主负电流路径都设置开关触点）；
高电压系统的预充电电路；
S-box用于监控接触器触点、测量蓄电池总电压和监控绝缘电阻的电压传感器 在具备电池加热的设计中 ， 电池系统有一个直接加热的PTC 。
在S-box内带有加热装置的控制和供电电子装置 ， 用于控制加热装置的微控制器通过一个CAN与电池管理单元SME控制单元相连 ， 通过MCU接受运行功率要求 ， 通过PWM调整脉冲宽度调制调节所需加热功率（通过控制Power MOSFET）接通和关闭加热装置
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图3 S -box内主要的单元
下图是电流采集单元 ， 采用的芯片是 Freescale的S9S12P64MFT 16位（32 MHz） ， 系统电源采用了Bosch CY320电源 ， 隔离是由两个TI低功耗双数字隔离器（ISO7241CQ和ISO7421EQ1） ， 电流传感器为AMS的AS8510测量IC ， 配备两个16位sigma-delta A / D转换器 ， 调制电路时围绕LTC6655低噪声精密基准IC（0.25 ppm p-p）来设计的。
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图4 电流采集板
高压板主要用来采集电压和控制接触器 ， 模块板是由 BMW i3混合动力汽车 。该板用于 作为其他设备和组件的电源 德州仪器（TI）LM25037脉冲宽度 调制（PWM）控制器执行所有重载电压调节 ， 以降低车外功耗 ， 采用了一颗8位微控制器（ MC9S08AW16A ）处理CAN通讯和控制输入 ， 输入保护为TI的ISO7421E-Q1双通道数字隔离器 。驱动芯片为STL4993MD
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图5 高压采集板
事实上 ， BMS BMW所说的SME单元有一部分绝缘电阻检测注入的功能 ， 如下图所示：
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图6 SME里面的绝缘检测功能
2）PHEV的集成和变化
实际上这种设计 ， 被后续BMW的设计全部继承了 。电流采集、高压采集和绝缘检测全部集成在一块可折叠的板里面 ， 如下所示 。
【BMW i3电池配电盒解析】
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图7 后续BMW的智能配电盒S-Box的延伸
后续的演变
iX3可能是另外一个设计开端 ， 在上面的设计中 ， 我们能看到CMU是一体化的 ， 所有的电池采样线接入到一个CMU里面 。目前还没有这个电气连接的设计线路图 ， 非常有可能BMS被放到前端输出的部分了 。
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图8 BMW的iX3上的设计（配电盒）
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图9 BMW前端的BMS的设计
小结
其实BMS的设计是跟着整体的布置理念走的 ， 从功能来看 ， 随着基础SOC算法到瓶颈 ， 未来在域控制器上通过T-box和云端BMS做一些新型的续航里程和充电时间的估算 ， 把更多的变量（外部温度、道路交通情况、电池寿命和历史数据参考） ， BMS的设计趋向于高低压分离 ， 趋向于应用化 。
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