你應(yīng)該了解的BMS涉及到的X和Y電容

馬上九月了，想說很多但又不知咋說，時(shí)間就在忙碌中悄然度過，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)絕緣檢測或者耐壓測試時(shí)，涉及到了整車上 Y 電容的知識點(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。

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兩條線（L-N）之間的電容，而 Y 電容是跨接在電力線兩條線與地之間（L-E,N-E）的電容。（下圖來源于網(wǎng)絡(luò)）

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

X 和 Y 電容的來源

X 電容

先說 X 電容，參見下圖，高壓直流母線上的 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，我也沒有實(shí)際測過，估計(jì)幾 nF~幾 uF 量級。

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

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

Y 電容

至于 Y 電容的話，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 來源于兩部分，一部分來自于 BMS 單板上面濾波電容，一部分來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。（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

而電芯成組后與車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，這樣的話電芯外殼與 PACK 下托盤之間就等效為一個(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。我測試過不同項(xiàng)目的模組，這種電容在整個(gè) PACK 上面加起來大概在幾十 nF 到幾百 nF 之間，不能忽視。

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

XY 電容容值大小的影響

下面來分析 XY 電容容值大小對 BMS 的影響。

X 電容

X 電容容值對 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門介紹過，可以翻一下，不展開。

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

Y 電容影響絕緣檢測的機(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，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。

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

總結(jié)：

這篇寫了蠻久，希望大家有所收獲吧；以上所有，僅供參考。