你應(yīng)該了解的BMS涉及到的X和Y電容

馬上九月了，想說(shuō)很多但又不知咋說(shuō)，時(shí)間就在忙碌中悄然度過(guò)，不清楚這樣的忙碌是否真的有意義，但總得生活啊。

之前在總結(jié)絕緣檢測(cè)或者耐壓測(cè)試時(shí)，涉及到了整車(chē)上 Y 電容的知識(shí)點(diǎn)，本文把這些內(nèi)容匯總并整理、補(bǔ)充，系統(tǒng)條理化地呈現(xiàn)下來(lái)。

概念定義

一提到 Y 電容，大家就會(huì)聯(lián)想到 X 電容，進(jìn)而想到安規(guī)電容；一般 X 電容是指跨接在電力線(xiàn)兩條線(xiàn)（L-N）之間的電容，而 Y 電容是跨接在電力線(xiàn)兩條線(xiàn)與地之間（L-E,N-E）的電容。（下圖來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

而電池包上是高壓直流 B 級(jí)電壓電路，如下圖所示，根據(jù)定義對(duì)應(yīng)的 Y 電容就是 C2C3，即高壓的正極或負(fù)極相對(duì)于車(chē)身地之間的電容；而 X 電容就是指 C1，即高壓直流母線(xiàn)正負(fù)極之間的電容。

X 和 Y 電容的來(lái)源

X 電容

先說(shuō) X 電容，參見(jiàn)下圖，高壓直流母線(xiàn)上的 X 電容包括了電池包內(nèi)部 C1 與電池包外部 C2。

電池包內(nèi)部的 X 電容 C1 其實(shí)很小，來(lái)源主要是電池包內(nèi)部寄生電容，例如電芯之間；很少人關(guān)注 C1 電容量的大小，我也沒(méi)有實(shí)際測(cè)過(guò)，估計(jì)幾 nF~幾 uF 量級(jí)。

除此之外，還有 BMS 上高壓采樣端口處、正負(fù)采樣線(xiàn)之間并聯(lián)的濾波電容，容值不會(huì)很大，大概幾 nF 量級(jí)。（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

而電池包外部的 X 電容 C2 就比較大了，主要來(lái)自于外部高壓設(shè)備，例如 MCU、DCDC 等的輸入電容（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)），電容容值大概為幾百 uF 到上千 uF 左右，取決于整車(chē)的需求。

Y 電容

至于 Y 電容的話(huà)，同樣地，也包括了電池包內(nèi)部（C3 和 C4）與外部（C5 和 C6）兩部分，如下圖。

電池包內(nèi)部的 C3 和 C4 來(lái)源于兩部分，一部分來(lái)自于 BMS 單板上面濾波電容，一部分來(lái)自于電芯的等效寄生電容。

BMS 上面濾波用的 Y 電容容值在幾 nF 左右，一般加在高低壓之間、用于改善 EMC 而使用。（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

而電芯成組后與車(chē)身地之間形成的等效寄生電容是很容易被大家忽略的部分；以方形電芯為例，它為金屬外殼，成扁平狀，并且電芯的外殼連接到了電芯的正極或負(fù)極，這樣的話(huà)電芯外殼與 PACK 下托盤(pán)之間就等效為一個(gè)平行板電容器了。

這個(gè)平行板電容器的等效原理圖如下：每個(gè)電芯的正負(fù)極處都會(huì)存在這樣的一個(gè)等效電容。我測(cè)試過(guò)不同項(xiàng)目的模組，這種電容在整個(gè) PACK 上面加起來(lái)大概在幾十 nF 到幾百 nF 之間，不能忽視。

電池包外部的 C5 和 C6 主要來(lái)自于其他高壓設(shè)備的濾波電容之和（下圖來(lái)源網(wǎng)絡(luò)）；這個(gè)也是整車(chē)直流高壓母線(xiàn)上主要的 Y 電容來(lái)源，大的話(huà)加起來(lái)可能會(huì)到幾個(gè) uF。

XY 電容容值大小的影響

下面來(lái)分析 XY 電容容值大小對(duì) BMS 的影響。

X 電容

X 電容容值對(duì) BMS 的影響主要是預(yù)充功能，即影響預(yù)充時(shí)間與預(yù)充電阻的選型，預(yù)充功能前面有文章專(zhuān)門(mén)介紹過(guò)，可以翻一下，不展開(kāi)。

Y 電容

著重介紹一下 Y 電容容值大小的影響。

a. 影響絕緣檢測(cè)

Y 電容影響絕緣檢測(cè)的機(jī)理在于，例如電橋法中，它延遲了穩(wěn)態(tài)建立的時(shí)間，若使用未收斂的電壓值去計(jì)算，得出的絕緣阻值結(jié)果也是不準(zhǔn)確的，這個(gè)原理大家基本都了解。

b. 裝配時(shí)損傷 AFE

這個(gè)的影響可能不多見(jiàn)，如下圖：兩個(gè)模組未連接之間的銅排時(shí)，每個(gè)模組電極對(duì)地的電位是不確定的，與每個(gè)模組的絕緣電阻有關(guān)；當(dāng)連接二者之間的銅排時(shí)，相互之間會(huì)存在一個(gè)充放電的過(guò)程，即兩個(gè)模組的 Y 電容進(jìn)行電荷的轉(zhuǎn)移，最終達(dá)到平衡態(tài)；此時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)浪涌電壓并且施加在 AFE 上，這種場(chǎng)景下可能會(huì)損壞 AFE，而且 Y 電容越大這個(gè)浪涌能量就越大，大家可以搭建環(huán)境測(cè)試一下。

c.Y 電容的大小規(guī)定

在標(biāo)準(zhǔn)《GB 18384-2020 電動(dòng)汽車(chē)安全要求》是有要求的，如下圖，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了 Y 電容最大存儲(chǔ)的能量 0.2J。

通過(guò)下圖中的計(jì)算方法，可以得到具體的 Y 電容容值；所以說(shuō)大家對(duì)這個(gè) Y 電容的容值要敏感些，心中有數(shù)。

總結(jié)：

這篇寫(xiě)了蠻久，希望大家有所收獲吧；以上所有，僅供參考。