2022年汽车电池管理系统 .pdf

《2022年汽车电池管理系统 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年汽车电池管理系统 .pdf（12页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电池管理系统（ BMS ）介绍资料 1 / 12电池管理系统（BMS ） 介 绍 资 料 浙江科畅电子有限公司名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 12 页 - - - - - - - - - 电池管理系统（ BMS ）介绍资料 2 / 12目 录 一、浙江科畅电子 BMS 系统主要功能 . 3二、浙江科畅电子 BMS 系统设计指标 . 4三、浙江科畅电子BMS 系统组成 . 41、主控模块与采样模块的MCU . 42、电池管理系统整体设计（主控模块）. 53、

2、电池管理系统整体设计（采样模块）. 64、主控模块和采集模块功能. 65、硬件设计 ?电源模块 . 76、系统软件设计 ?主控模块 . 87、故障诊断及保护控制策略. 98、车载监控显示 . 99、车载监控显示 -主界面. 910、车载监控显示 -单体电池电压显示 . 10 11、车载监控显示 -最高及最低电压模组显示 . 10 12、车载监控显示 -最高及最低温度模组显示 . 11 13、车载监控显示 -故障报警显示 . 11 结束语. 12 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -

3、 - 第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - 电池管理系统（ BMS ）介绍资料 3 / 12电池管理系统(BMS) 介绍 BMS 是 BATTERY MANAGEMENT SYSTEM 的第一个字母简称组合，称之谓电池管理系统。俗称之为电池保姆或电池管家。电池管理系统BMS(主要就是为了智能化监控及管理电池的状态， 防止由于过充电或过放电对电池的损伤，延长电池 的使用寿命，保证用电设备的正常运行。 一、浙江科畅电子 BMS 系统主要功能 1、电池端电压的测量 : 整个系统采用了完全的模块化设计，电路板对外接 信号全部采用光电隔离措施，保证了单元模块的抗干扰能力及数据采集

4、精度。 2、单体电池间的能量均衡：由于单体电池离散性的差异，电池在使用中，容量一致性会愈来愈差。系统在静置过程中自动进行能量均衡，即为单体电池 均衡充电，以使电池模组中各个电池都达到均衡一致的状态。 3、电池单元总电压测量与电池单元总电流测量。 4、SOC 计算：准确估测电池的荷电状态（SOC ）即电池剩余电量，保证 SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池的损伤。 5、动态监测电池单元的工作状态：在电池充放电过程中，实时采集电池模名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -

5、 - 第 3 页，共 12 页 - - - - - - - - - 电池管理系统（ BMS ）介绍资料 4 / 12组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池总电压， 防止电池发生过充电或过放电现象。系统具有单只电池低电压和总电池组低电压报、SOC 临界及 过低报警功能。 实时监测各电池模组的温度， 控制电池模组的通排风风扇，保证电池模组内部的热均衡。 6、 实时数据显示：主控制模块与显示终端共同构成了控制与人机交互系统。显示终端使用了带触摸按键的5真彩色LCD 屏，实时显示电池组的总电流、总电压、SOC ，实时显示各节电池的电压及电池模组温度测量点的温度，实时显示电池模组中的最高电压、

6、最低电压及所在电池模组编号， 实时显示电池模组中的最高温度、最低温度及所在电池模组编号。 二、浙江科畅电子 BMS 系统设计指标 项目技术要求说明最高可测量电池768 节最大可测量电池500A 根据电流变送器可调整SOC 估算误差（ %）8% 单体电压测量精度 3mv 在可测量电压范围内电流测量精度1% 按电流传感器满量程计算温度测量精度 1工作温度范围-25到 -85高于电池工作温度要求CAM 通讯满足整车控制要求符合国标商用车控制系统局域网络 (CAN 总线 )通信协议规范故障诊断对电池故障进行诊断报警在线监测与调试功能满足整车要求三、浙江科畅电子BMS系统组成 1、主控模块与采样模块的M

7、CU 高速、流水线结构具兼容的内核可达 （25MIPS ） 可在工业温度范围（-45到+85）工作，工作电压为 2.73.6V 。100脚封装。完全集成的混合信号片上系统型MCU，具有59个数字 I/O引脚。2个16位、1Msps 的ADC，带DMA控制器。控制器局域网（ CAN2.0B ）控制器，具有 32个消息对象，每个消息对象名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - 电池管理系统（ BMS ）介绍资料 5 / 12

8、有 其自己的标识掩码。全速、非侵入式的在系统调试接口（片内）。 10位、200 ksps 的ADC ，带8通道模拟多路开关。 两个12位DAC ，具有可编程数据更新方式。 64KB 可在系统编程的 FLASH 存储器。 4352（4K+256 ）字节的片内 RAM 。 可寻址 64KB 地址空间的外部数据存储器接口。 硬件实现的 SPI、SMBus/ I2C和两个UART 串行接口。 5个通用的 16位定时器。 具有6个捕捉/ 比较模块的可编程计数器 / 定时器阵列。 片内看门狗定时器、 VDD 监视器和温度传感器。 2、电池管理系统整体设计（主控模块） 主控模块包括继电器控制、电流测量、总电

9、压与绝缘检测和CAN 通讯接口等电路。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - 电池管理系统（ BMS ）介绍资料 6 / 123、电池管理系统整体设计（采样模块） 采样模块主要实现电压测量、温度测量、均衡管理、热管理和CAN 通讯等电路。 4、主控模块和采集模块功能 电源模块 : 给各种用电器件提供稳定电源。 MCU 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

10、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车体之间 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, 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - - 电池管理系统（

11、 BMS ）介绍资料 7 / 12协调整车控制系统与 MCU 之间的通信。 5、硬件设计 ? 电源模块 （1）系统电源模块设计 本文使用到的供电电源为车载24V 转变成5V。 采用隔离电源模块得到电压检测、电流检测、绝缘监测、 温度检测用供电电源。在电源输入前端加入二极管完成反向保护，两级滤波电路有利于系统的抗干扰性。 （2）主回路控制模块设计 BMS 主控板给继电器提供驱动电源， MCU 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。 （3）电流采集电路设计 电池组在整车的实际工况中， 电流的变化范围为 -500A至+50

12、0A （精度: 1A）之间，为了保证电流采集的精度， 采用全范围等精度较高的分流器检测电池组总电流。信号经调整后送 MCU 外扩展的高速 AD760 进行数模转换， 进而实现电流积分运算。 （4）电池电压采集电路设计 在实际工况中， 随着电池组充放电的进行， 电池组的电压不断变化， 单体电池之间电压的一致性也会大大影响电池组的性能，所以有必要检测每个单体电池的电压。MCU 内部的16位高精度 ADC 对单体电池电压进行模数转换，单体电池电压的检测精度为 3mV 。为提高系统的抗干扰能力，模拟信号和数字信号之间全部采用光电耦合器进行隔离。 （5）温度采集电路设计 电池组温度也是影响电池组性能的重

13、要参数，电池组温度过高或过低会造成电池组不可逆转破坏。系统的采集模块可对8个温度监测点进行测量和监视。本系统采用热敏电阻式温度传感器，温度检测精度为1。 （6）绝缘模块 绝缘检测模块用来测试判定动力电池组与车体绝缘是否达标，通过测量直流母线与电底盘之间的电压，计算得到系统的绝缘电阻值。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - 电池管理系统（ BMS ）介绍资料 8 / 12绝缘模块和主控板 MCU 之间使用 CAN 进

14、行通讯。 CMU 根据绝缘电阻值判别直流母线与电底盘之间的绝缘是否达标。 (7)CAN收发模块电路设计 系统采用 CAN 收发器来进行 MCU 与动力总成控制系统及其他控制器之间通信。CAN 通信采用了共模扼流圈滤波等技术，通信抗干扰能力强， 通信比较稳定。 CAN通道采用 MUC 内部CAN 及一个扩展的 CAN 控制器。 两个CAN 通道完全支持 CAN2.0B 协议。系统对上端的 CAN 数据通讯采用国标 商用车控制系统局域网络 (CAN 总线)通信协议 规范。CAN 收发器波特率为 250kbps，数据结构采用扩展帧 (29位ID值)。 主控模块和采集模块之间采用内部的CAN 规约进行

15、通讯，采集板的电池电压和温度信息发送给主控板。 6、系统软件设计 ? 主控模块 (1) 主控模块 系统上电后，首先进行系统的初始化，对一些重要的参数进行赋值，对相关的外设进行配置和初始化。 初始化完成后， 进入主循环，在主循环里循环执 行电流检测和 SOC 计量、总电压与绝缘检测、 数据处理与故障判断、 数据存储、CAN0通讯、 CAN1 通讯和内部 CAN 通讯。 CAN0 通讯为整车控制器及外设的通信通道。 CAN1通讯为充电机、 电池组数 据的通讯通道。 内部CAN 为主控模块与采集模块之间的数据通讯通道。 (2) 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

16、SOC ，最高、最低电池电压，最高、最低温度，电池充电策略， 电池组异常报警等数据的分析计算。SOC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。 (3) 采集模块 上电后先完成系统初始化， 对一些重要的参数进行赋值， 对相关的外设进行配置和初始化。初始化完成后，在主循环里执行电压检测、均衡控制、温度、检测、热管理等程序。 模块对电池电压的数据采取了软件二次滤波措施，使单节电池电压数据的精确度得到了更稳定、更精准。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -

17、 - 第 8 页，共 12 页 - - - - - - - - - 电池管理系统（ BMS ）介绍资料 9 / 127、故障诊断及保护控制策略 故障名称故障描述故障处理电池电压过高电池总电压或单体电池电压高于标定值报警、停止用电电池电压过低电池总电压或单体电池电压低于标定值报警、切断用电Soc 过高剩余电量过高报警、停止充电Soc 低剩余电量低于 15% 报警、需补电过电流电流超过标定允许数值报警温度过高最高温度超过标定值报警、切断用电Soc过低剩余电量低于 5% 报警、停止用电绝缘 1级故障绝缘等级不达标报警绝缘 2级故障绝缘等级不达标报警电流均衡故障电流均衡异常报警8、车载监控显示 本系统

18、为适应单独使用，特地设计了车载监控显示屏。终端的信息来源为 CAN1 、CAN2 上通道的数据流。 主控模块与监控显示终端共同构成了控制与人机交互系统。显示终端使用了 5真彩色触摸 LCD 屏，实时显示电池组的总电流、总电压、SOC ，实时显示 各节电池的电压及电池单元温度测量点的温度，实时显示个电池单元最高电压、 最低电压及所在电池模组编号， 实时显示电池单元最高温度、 最低温度及所在电池模组编号。 显示终端的信息来源为 CAN0 、CAN1 上通道的数据流。 9、车载监控显示 -主界面 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -

19、 - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - 电池管理系统（ BMS ）介绍资料 10 / 1210、车载监控显示 -单体电池电压显示 在主界面平面触摸图标，便可进入显示各个模组的单节电池电压和最高温度、最低温度显示界面： 11、车载监控显示 -最高及最低电压模组显示 在主界面平面触摸图标， 便可进入最高单体电池电压及最低单体电池电压所在电池模组显示：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 12

20、 页 - - - - - - - - - 电池管理系统（ BMS ）介绍资料 11 / 1212、车载监控显示 -最高及最低温度模组显示 在主界面平面触摸图标，便可进入最高温度及最低温度所在电池模组显示：13、车载监控显示 -故障报警显示 系统有报警时，主界面的报警图标闪烁。触摸图标便可进入报警界面。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - 电池管理系统（ BMS ）介绍资料 12 / 12结束语浙江科畅电子电气对电池管理系统的硬件进行了专门设计，对其软件进行了程序编写，在此基础上对电池管理系统进行了相关台架匹配测试及整车运行验证，证明本电池管理系统达到了设计要求，信息采集精度高，性能可靠，可以满足对电池管理的条件要求。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - -