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1、电池管理系统,1,研发部电气设计 陈秋婷(Judy),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。,目 录,3,电池管理系统定义。 电池管理系统简介。 电池管理系统结构。 电池管理系统功能 实物照片。,电池管
2、理系统,电池管理系统定义,4,1.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,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,6,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,7,电池管理系统简介,BMS,8,电池管理系统结构,系统
3、框图,9,系统构成,BMU,电流传感器,绝缘监测,1,2,3,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,4,BCU,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。,10,技术指标,11,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。,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
4、累计、寿命估算,SOC估测,整车、充电桩通讯,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,功能介绍,12,1.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。,功能介绍,13,2.充放电控制,2.1充放电最大允许电流。,2.2继电器的控制。,功能介绍,14,3.电压、电流、温度采集,电压采集：,LTC6802-2,功能介绍,15,3.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
5、要供电。只能检测直流，精度随温度变化大。,功能介绍,16,3.电压、电流、温度采集,温度采集：,热敏电阻：PTC/NTC,温度传感器：DS18B20,功能介绍,17,4.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,功能介绍,18,4.SOC估算,计算方法二：OCV法。,功能介绍,19,5.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。,功能介绍,20,6.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，
6、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。,功能介绍,21,7.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：,功能介绍,22,8.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。,功能介绍,23,9.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,功能介绍,24,10.与整车和充电机通
7、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。,25,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,26,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: 10ms SOC估算精度:
8、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,项目介绍BMS主板,27,原理框图,实物图,项目介绍BMU,28,1.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。,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
9、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。,项目介绍BMU,29,原理框图,实物图,项目介绍绝缘监测单元,30,功能概述,技术指标,技术特点,项目介绍绝缘监测单元,31,原理图,实物图,项目介绍数据记录仪,32,f,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信息。 2.CAN报文选择性存储。,技术 特点,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。,项目
10、介绍数据记录仪,33,原理框图,实物图,项目介绍软件,34,技术特点,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。,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。,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。,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。,项目介绍上位机软件介绍,35,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
11、及状态检测等功能。,项目介绍上位机软件介绍,36,CAN选择,报文显示,显示当前日期，接收原报文时间和代码，观察报文接收实时性。,截图,功能说明,选择性监控PC机连接的CAN分析仪及通道，并配置相应的波特率，并初始化CAN参数。连接和启动CAN。,数据存储,系统信息、 状态,实时显示BMS数据（总电压、电流、SOC，绝缘电阻、最高最低电压、最高最低温度，允许的最大电流和功率） 电池状态：充放、继电器、自检、风扇及系统故障等系统状态,BMU 电池信息,实时动态显示各单体电压的值，最高最低电压的序号，选择性参看温度节点值。,新建文件用于保存CAN接收的信息数据。完成后才能激活启动CAN功能。,37,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。,研发部电气设计,Thank you!,
