13电池管理系统

BMS概述目录概念BMS的必要性BMS的特点与优势主要技术要点BMS是BatteryManagementSystem的缩写，意思为电池管理系统。顾名思义电池管理系统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。电池管理系统与电池紧密结合在一起，对电池的电压、电流、温度进行时刻检测，同时还进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒，计算剩余容量、放电功率，报告SOC&SOH状态，还根据电池的电压电流及温度用算法控制最大输出功率以获得最大行驶里程、以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电，通过CAN总线接口与车载总控制器、电机控制器、能量控制系统、车载显示系统等进行实时通讯。概念BMS的必要性锂离子电池，在使用中最怕的就是过充电和过放电。一旦过充、过放电，电池就要损坏，容量降低，寿命减少。严重的情况下，还会发生爆裂和起火燃烧。蓄电池在成组使用时，更容易发生过充、过放电的现象，其根源都在于电池的一致性差异所引起来的。而这些差异，如果在充、放电过程中没有得到应有的控制，将进一步加大，导致部分电池发生过充、过放电现象，造成电池容量和寿命的急剧下降，最终引起事故的发生。这是蓄电池在使用中出现的难题！生产和使用过程中均会造成电池性能不一致生产过程使用过程造成的差异生产工艺、材料的细微差异长时间使用时，材质老化不同步，差异逐渐变大电压、容量、内阻生产批次的不同容量、内阻个别电池内部微短路电池自放电电流、内阻电池组内不同区域温度变化不同电压、内阻、电流承受能力串并联充放电工作电流、电压分布不均系统局部漏电SOC变化不同电池成组后主要的问题有以下几个方面：过充/过放：串联的电池组充电/放电时，部分电池可能先于其他电池充满/放完。继续充电/放电就会造成过充/过放，锂电池的内部副反应将导致电池容量下降、热失控或者内部短路等问题。过大电流：并联、老化、低温等情况，均会导致部分电池的电流超过其承受能力，降低电池的寿命。温度过高：局部温度过高，会使电池的各项性能下降，最终导致内部短路和热失控，产生安全问题。短路或者漏电：因为震动、湿热、灰尘等因素造成电池短路或漏电，威胁人身安全。BMS的特点与优势保护功能延迟电芯寿命和安全使用。保护功能如下：过压保护欠压保护过流保护短路保护超温保护漏电保护性能高能量和快速响应时间。高级电池均衡功能可重复利用在260ns内快速处理短路事件管理功能应用设备接口。RS232接口CAN总线接口历史故障记录独特的保护功能上限电压值3.65V正常工作电压3.2V下限电压值2.8V过充电将损坏电芯，可能导致燃烧和爆炸。深度放电将损坏电芯，从而减少电池容量。BMS监控每一块电芯和处理各种严重情况：电压监控以避免过度充电或过放电；电流监测以避免过流或短路；温度监控以防止损坏电池或延长电池寿命。处理措施实例：减小负载(如：降低速度)或断开负载输出；断开充电机和电池之间的连接；启动冷却装置（如：开启风扇）。电池均衡电池均衡处理能够保证不同电芯之间荷电状态达到一致，避免单个电池在充电时被过充、放电时被过放，充分均衡过程能够使电池组容量达到最大。管理功能错误记录，并长期储存在主机SD卡中，数据读取方便，便于后期维护。电池组或管理系统出现故障时，主机上的蜂鸣器对用户发出报警提示，同时显示屏上会显示具体故障类型。BMS设置了强大的系统自检功能，系统上电后对电压、温度、通讯等进行检测，保证系统自身工作正常。RS232通讯，可以连接无线传输模块、LCD屏、数据采集模块，还可以与客户指定的设备进行通信。强大CAN通讯包（CAN2.0A,B和CANOpen，总线速率从125kbit/s到1Mbit/s）。通过模拟信号、PWM、CAN方式以充电机支持方式对电压、电流进行充电控制。主控模块BMCU主控模块包括继电器控制、电流测量、总电压与绝缘检测和通讯接口等电路。隔离隔离隔离隔离隔离中央处理器热管理控制存储设备硬件看门狗总电压与绝缘检测RS232模块继电器控制12V/24V绝缘检测线CAN0模块电流检测安时计量电流检测线CAN1模块电源变换系统时钟从控模块LMCU从控模块主要实现电压测量、温度测量、均衡管理、热管理和通讯等电路。隔离隔离隔离隔离中央处理器电源变换存储设备硬件看门狗温度检测电压检测12V/24V电压检测线温度检测线CAN模块系统时钟均衡控制模块功能描述电源模块：给各种用电器件提供稳定电源BMCU模块：采集、分析数据、收发控制信号继电器控制模块：控制继电器的吸合、断开来控制电池组是否向外供电电流检测模块：采集电池组充放电过程中的充放电电流电压检测模块：测量电池组各个模块电压温度检测模块：检测电池组充放电过程中电池组温度均衡控制模块：对电池均衡进行控制总电压与绝缘检测模块：监测动力电池组总电压以及电池组与载体之间的绝缘是否符合要求CAN收发模块：进行其他控制器与MCU间的数据通信及程序的标定与诊断,协调负载控制系统与MCU之间的通信RS232收发模块：用于进行电池组管理系统状态监控、程序的标定、参数的修正主要技术要点主回路控制模块BMCU输出高低电平控制信号来控制驱动继电器闭合与断开，实现主回路继电器的吸合与开启。串行互锁控制方式，提高控制可靠性。电压采集采用专用的电压采集芯片对单体电池电压进行模数转换后，通过光耦将数字信号传至LMCU。单体电池电压的检测精度为5mV温度采集采用数字式温度传感器，把每个温度传感器的地线、数据线、电源线进行合并，采用一根数据总线来进行通信，温度检测精度为1℃。数据处理与SOC估算承担了电池管理系统核心的计算工作，包括电池组的SOC，最高、最低温度，最大、最小充放电功率，最大、最小充放电电流，最大、最小模块电压等数据的分析计算。SOC的估算在安时计量方法的基础上，采用电池的OCV-SOC曲线对SOC进行修正。系统工作电压12V/24V管理串数≤128串电流测量范围±500ASOC估算误差≤5%单体电压测量精度≤5mV电流测量精度≤1%温度测量精度±1℃工作温度范围－10℃-60℃CAN通讯基于SAEJ1939结构，兼容2.0A和2.0B标准故障诊断对电池故障进行诊断报警故障记录功能将故障记录储存在主控模块SD卡中主要技术参数表主控模块CCMCANBUS数据采集模块均衡功能数据存储模块CANBUS显示屏强电控制模块绝缘检测模块GPRS/GPSCANBUS充电机Load热管理数据采集模块均衡功能热管理数据采集模块均衡功能热管理负载控制器┅┅产品应用