电池管理系统

Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower电池管理系统1研发部电气设计陈秋婷(Judy)Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower前言2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。Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower目录31.电池管理系统定义。2.电池管理系统简介。3.电池管理系统结构。4.电池管理系统功能5.实物照片。电池管理系统Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower电池管理系统定义41.电池管理系统——BMS（BatteryManagementSystem）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。Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower锂电池特性5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Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower6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。BMS防止过充、过放延长电池的使用寿命监控电池的状态提升电池的使用率Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower7电池管理系统简介Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower8电池管理系统结构系统框图Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower9系统构成BMU电流传感器绝缘监测123•单体电压采集•温度节点采集•电池均衡•实时电流采集•电池组总电压采集•绝缘电阻检测4BCU•接收各种数据，并统计、计算和分析。•计算SOC/F/H。•控制风扇或加热•与整车和充电机通讯此外，还可扩展其他模块，如数据记录仪和显示模块等一些终端。Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower10技术指标1%1.电池组总电压测量精度：±1℃4.温度检测精度：1%3.电流检测精度：0.5%2.单体电压检测精度：8%5.SOC检测精度：4~3006.电池组串联数：-40~125℃9.温度范围：100mA8.均衡电流：0-5V7.单体电压采样范围：100ms10.动作响应时间：Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower11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。26103711主要功能电压、电流、温度检测绝缘检测故障预警充放电次数累计、寿命估算SOC估测整车、充电桩通讯5148129系统自诊断热管理充放电控制自动均衡电池保护数据记录BMS主要功能电池管理系统定义Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower功能介绍121.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。Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower功能介绍132.充放电控制2.1充放电最大允许电流。2.2继电器的控制。Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower功能介绍143.电压、电流、温度采集电压采集：LTC6802-2Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower功能介绍153.电压、电流、温度采集电流采集：霍尔传感器：分流器：需要外接供电、价格较贵，精度较高。价格便宜，不需要供电。只能检测直流，精度随温度变化大。Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower功能介绍163.电压、电流、温度采集温度采集：热敏电阻：PTC/NTC温度传感器：DS18B20Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower功能介绍174.SOC估算SOC:Stateofcharge.荷电状态。剩余电量的一个衡量指标。%100CaCe×=SOC其中:Ce为剩余容量，Ca为可用容量。%100)(∫100×+=CadttiCSOCtt计算方法一：安时积分法0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.02.12.22.32.42.52.62.72.82.93.03.13.23.33.43.53.63.73.83.94.00200040006000800010000120001400016000180002000022000240002600028000Voltage(V)Capacity(mAh)0.5CDischargeandDifferentCurrentChargeCurve0.5CCharge(25337mAh)0.5CDischarge(25267mAh)1CCharge(24904mAh)0.5CDischarge(24611mAh)2CCharge(24374mAh)0.5CDischarge(24126mAh)3CCharge(23989mAh)0.5CDischarge(23537mAh)Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower功能介绍184.SOC估算计算方法二：OCV法。Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower功能介绍195.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。Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower功能介绍206.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。Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower功能介绍217.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：Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower功能介绍228.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。Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower功能介绍239.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Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower功能介绍2410.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。Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower25功能概述分析处理自检、控制及报警数据接收通讯功能接收BMU电压温度报文。电压、电流传感器数据。绝缘监测单元报文信息。整车控制器。充电桩。终端显示设备。单体最高、最低电压。最高、最低温度。SOC估算、绝缘电阻值，电池系统状态。上电自检。主接触器控制及反馈。充电控制。故障报警触发。项目介绍—BMS主板Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower26技术特点技术指标BMS主板电流测量精度:1%。电流最大采样周期:10msSOC估算精度:8%单体电压循检周期:500ms数据汇总和分析快；数据处理效率高。大量历史数据存储。多路CAN通讯，实时性稳定性好。项目介绍—BMS主板Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower项目介绍—BMS主板27原理框图实物图Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower项目介绍—BMU281.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。BMU功能概述技术指标技术特点单体电压精度:0.25%。模组电压检测时间13ms。均衡电流：100mA。最大单体压差：200mV。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。Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower项目介绍—BMU29原理框图实物图Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower项目介绍—绝缘监测单元30绝缘监测单元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。总电压检测误差1%，范围0-500V电阻测量范围0-5MΩ，精度10%可设置绝缘电阻异常报警级别绝缘电阻测量不降低系统绝缘电阻功能概述技术指标技术特点Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower项目介绍—绝缘监测单元31原理图实物图Copyright©2010PridePower.Allrightsreserved.普莱德PridePower项目介绍—数据记录仪32f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。功能概述技术指标1.具有选择性的存储CAN信