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电池管理系统

3年前浏览3829

前 言

随着能源紧缺、石油涨价、城市环境污染的日益严重,替代石油的新能源开发利用越来越被各国政府所重视。

新能源体系中,电池系统是其中不可或缺的重要组成部分,近年来,以锂电池为动力的EV和HEV做为主力军得到国家大力支持,受到人们的关注,成为全球电动汽车发展热点。

但由于锂电池各种不正常的使用可能导致电池寿命缩短以致损坏,潜在安全性和可靠性危害等因素。

而电池管理系作为电池保护和管理的核心部件,对电动汽车性能起着越来越关键的作用。

电池管理系统定义

1.电池管理系统——BMS

(Battery Management System)

顾名思义,BMS是用来管理电池的,以便电池能够维持更好的状态,稳定工作。

锂电池特性

优点:容量高、便宜、寿命长~~·······

缺点:

1、不能短路

2、不能过充

3、不能过放

4、不能过温

电池管理系统简介

BMS是电池与用户之间的纽带,主要对象是二次电池。

二次电池存在下面的一些缺点,如存储能量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池电量估算困难等。

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电池管理系统结构

系统框图

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系统构成

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此外,还可扩展其他模块,如数据记录仪和显示模块等一些终端。

技术指标

1.电池组总电压测量精度:<1%

2.单体电压检测精度:<0.5%

3.电流检测精度:<1%

4.温度检测精度:<±1 ℃

5.SOC检测精度:<8%

6.电池组串联数:4~300

7.单体电压采样范围:0-5V

8.均衡电流:<100mA

9.温度范围:-40~125 ℃

10.动作响应时间:<100ms

电池管理系统定义

功能概述

系统采用主从结构,模块化设计。

由BMS主板、可扩展得BMU单元、绝缘检测单元、数据记录单元等构成,各单元均基于can总线。

可根据电池系统功能要求选用不同的单元构成电池管理系统,以实现不同功能。

BMS主要功能

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功能介绍

1.自诊断

BMS的自诊断是指:BMS能主动检测系统内部的工作状态,又称为自检功能。

BMS上电后,需要自检,确保BMS系统能正常工作。

运行过程中定时自检。

2.充放电控制

2.1充放电最大允许电流。

2.2继电器的控制。

3.电压、电流、温度采集

电压采集:

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电流采集:

霍尔传感器:

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需要外接供电、价格较贵,精度较高。

分流器:

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价格便宜,不需要供电。

只能检测直流,精度随温度变化大。

温度采集:

热敏电阻:PTC/NTC

温度传感器:DS18B20

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4.SOC估算

SOC: State of charge.荷电状态。

剩余电量的一个衡量指标 。

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其中:Ce为剩余容量,Ca为可用容量。

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计算方法一:安时积分法

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计算方法二:OCV法。

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指电池在充分静置之后测得的开路电压值之间的关系(一般通过试验测定),在测量电池组的开路电压之后,计算SOC。影响因素有静止时间和电池内部温度,以及曲线中间开路电压变化很小。

5.绝缘检测

检测电池组总正总负与汽车底盘之间的绝缘电阻值。

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6.热管理

热管理功能是为了确保电池包内温度维持在一定的范围,有利于电池组更好地充放电。

加热:充电时,由于电池温度较低,需要使电池包温度升高,才能稳定的充电。

散热:随着电池包的温度过高,需要开启散热功能,以便为电池更好的工作。

均热:在充电或者行车过程中,出现温差较大情况,需开启风扇,使热量循环流动。

7.自动均衡

均衡是为了实现各单体电芯一致性变化。

被动均衡:

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主动均衡:

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8.数据记录

数据记录方式:

上位机软件,PC记录数据。

BMS将数据写入存储卡内。

数据记录作用:

分析电池运行数据,得出电池性能,验证SOC。

存储故障等发生的数据和分析原因。

9.故障预警

故障预警:

监测各种故障,及时上报和预警。

防止事故发生

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10.与整车和充电机通讯

报告电池系统的状态和获取整车或充电机信息。

11.电池保护

过压、欠压保护,过温、低温保护,过流保护等。

12.充放电次数、寿命记录充放电循环次数。

估算电池的使用寿命。

2000/360=5.55。

项目介绍—BMS主板

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原理框图

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实物图

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BMU功能概述

1.单体电压采集

采集个单体电池电压,通过CAN发送至BMS主板

2.温度采集

采集电池或电箱重要物理位置温度,通过CAN发送至BMS主板

3.均衡功能

根据当前电池单体状态,依据bms命令对电池单体进行均衡操作。

技术指标

单体电压精度:0.25%。

模组电压检测时间 13ms。

均衡电流:100mA。

最大单体压差:200mV。

技术特点

根据电池数量灵活选取型号搭建(最小单元12路电压,六路温度,采用级联扩展方式)。

单片机集中处理电池数据。

汽车级CAN通讯,抗干扰能力强。

原理框图

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实物图

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项目介绍—绝缘监测单元

绝缘监测单元

技术指标

  • 总电压检测误差<1%,范围0-500V

  • 电阻测量范围0-5M Ω,精度<10%

技术特点

  • 绝缘电阻测量不降低系统绝缘电阻

  • 可设置绝缘电阻异常报警级别

功能概述

1.电池系统总电压采集:实时检测电池组的总电压。

2.系统绝缘电阻值:实时检测电池系统的绝缘电阻值,判断电池系统绝缘状态。

3.通过CAN把检测数据上报至BMS主板。

原理框图

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实物图

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项目介绍—数据记录仪

功能概述:监听存储bms系统CAN总线报文,记录行车过程中电池系统的全部运行数据,供电池系统的运行数据采集和性能诊断应用。

技术指标:1.总线监听报文比例>99%。

                 2. 内存卡支持2G,可有效存储三个月之内数据。

技术特点:1.具有选择性的存储CAN信息。

                 2.CAN报文选择性存储。

原理框图

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实物图

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项目介绍—软件

技术特点

系统状态自监测:监测系统状态,对于系统状态,进行故障自我诊断,提供相应告警。

SOC估算及健康状态检测:根据安时积分法计算SOC,进行边界条件修正。多种条件判断电池健康状态,并进行相应动作。

多通信模式:多路CAN通信模式,与整车、充电机等实时通信,检测通信状态,快速响应。

充放电控制:根据BMS检测的系统参数,发送充电流程给充电机,控制充电进程;充放电过程中实时判断电池状态和故障报告。

项目介绍—上位机软件介绍

针对电池管理系统的调试、试验以及后期的生产同步开发上位机软件,完成电池管理系统数据读取、数据存储、参数设定以及状态检测等功能。

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项目介绍—BMS应用平台

用于备用电源、不间断电源系统的磷酸铁锂储能电池系统,梯次利用车用动力电池电芯。

具有全智能的电池管理系统,监测和显示电池系统状态,实现智能控制和保护。

亦可用于通信、电力的直流电源系统及风光发电系统的储能。

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用于实时监测车用动力电池状态。

主要就是为了能够提高电池的利用率,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命。

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声明:来源于驱动视界。

汽车新能源科普理论其他软件
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首次发布时间:2021-04-09
最近编辑:3年前
仿真圈
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1条评论
安然
签名征集中
2年前
特别全面!谢谢博主!
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