电池管理系统

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。

电池管理系统结构

系统框图

系统构成

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

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：

电流采集：

霍尔传感器：

需要外接供电、价格较贵，精度较高。

分流器：

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

4.SOC估算

SOC: State of charge.荷电状态。

剩余电量的一个衡量指标 。

其中:Ce为剩余容量，Ca为可用容量。

计算方法一：安时积分法

计算方法二：OCV法。

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。

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：

主动均衡：

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

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

原理框图

实物图

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

实物图

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

实物图

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

实物图

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。

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。

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。

声明：来源于驱动视界。