《BMS电池管理系统资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《BMS电池管理系统资料（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1一、项目研发的目标和范围电池管理系统BMS2概 述电动汽车电池管理系统BMS主要用于对电动汽车的 动力电池参数进行实时监控、故障诊断、SOC估算、行驶里程估算、短路保护、漏电监测、显示报警，充放电 模式选择等，并通过CAN总线的方式与车辆集成控制器或充电机进行信息交互，保障电动汽车高效、可靠、安 全运行。3l 实时跟踪电池运行状态及参数检测：实时采集电池充放电状 态，采集数据有电池总电压，电池总电流，每个电池箱内电池测点 温度以及单体模块电池电压等。由于动力电池都是串联使用的，所 以这些参数的实时，快速，准确的测量是电池管理系统正常运行的 基础。 l 剩余电量估算：电池剩余能量相当于传统车的
2、油量。荷电状态（ SOC）的估算是了为了让司机及时了解系统运行状况。实时采集充 放电电流、电压等参数，并通过相应的算法进行剩余电量的估计。 l 充放电控制：根据电池的荷电状态控制对电池的充放电，当某个 参数超标如单体电池电压过高或过低时，为保证电池组的正常使用 及性能的发挥，系统将切断继电器，停止电池的能量供给和释放。项目研发目标4热管理：实时采集每个电池箱内电池测点温度，通过对散热风扇的控 制防止电池温度过高。 均衡控制：由于电池个体的差异以及使用状态的不同等原因，电池在 使用过程中不一致性会越来越严重，系统应能判断并自动进行均衡处理 。 故障诊断：电动汽车电池的工作电压一般都比较高（90V
3、-700V），系统应监测供电短路，漏电等可能对人身和设备产生危害的状况。 电池状况预测和报警：通过对电池参数的采集，系统具有预测电池 组中单体电池性能、故障诊断和提前报警等功能，以便对电池进行维护 和更换，以保证安全。 信息监控：电池的主要信息在车载显示终端进行实时显示。 参数标定：由于不同车型使用的电池类型、数量，每个电池箱容量和数量不同，因此系统应具有对车型、车辆编号、电池类型和电池模式等信息标定的功 能。项目研发目标5二、系统组成6采 集 单 元采 集 单 元均 衡 单 元均 衡 单 元显 示 单 元主控单元充电机BMS系统内部CAN总线系统框图7采集单元：每个采集单元可测量19节电池端
4、电压及6个测量点温度 和1路风扇控制，安装在每个电池箱内。 电池均衡控制模块：当电池箱内电池电压不一致超过规定值时， 在充电电流小于一定值后，可自动对电池进行均衡。 主控单元：主控单元完成对电池组总电压、总电流的检测，并通过 CAN总线与采集单元、均衡模块、显示单元或车载仪表系统及充电机 等通信。 显示单元：用于电池组的状态以及SOC等各种参数的显示、操作等 ，并可保存相关数据。整个项目中，即在1个电池箱内按装1个采集单元或加入1个电池 均衡模块，若干个采集单元（+若干个均衡模块）+1个主控单元+显 示单元，所有模块都通过车内CAN总线相连，组成BMS系统。系统框图概述8型号命名TBMS-设计
5、序号 (依次用A、B、C英文字母表示)最大采集路数电压测量量程（V）泰坦BMS产品TBMS-设计序号 (依次用A、B、C英文字母表示)I：主控单元D：显示单元泰坦BMS产品9采集单元10采集单元11采集单元l主要技术参数型 号：TBMS0519-A供电电源：DC24V30%电压测量范围及精度：0 - +5V，0.2%最大检测周期：0.2S检测电池只数：23节温度检测路数及精度：6路，1风扇控制：1路（可驱动DC24V/0.15A风扇6个）通信口：1路CAN，1路232运行温度：-25 - +70 12主控单元13主控单元l主要技术参数型 号：TBMS-I-A供电电源：DC24V30%电压测量范
6、围及精度：0-750V（可选），0.2%电流测量范围及精度：-300A - +300A，0.5%SOC估算精度：8%正负极对地绝缘监测：0-999.9K通信口：2路CAN，1路RS485运行温度：-25 - +7014显示单元15显示单元选用7”带 触摸屏真彩显示，系统 采用SAM9263B为主芯 片的ARM9方案，重新 设计电源；CAN总线以 及与上位PC机之间通 讯用485总线系统采用 光耦隔离；主板和核心 板分开设计，以及采用 汽车级别的相关芯片， 系统稳定性高，保证该 系统能在汽车这样的恶 劣环境下工作。显示单元16l 主要技术参数型 号：TBMS-D-A供电电源：DC24V30%显示
7、屏尺寸： 7吋（分辨率800X480）键盘：最大外扩64键，支持触摸屏输入语音：最大输出功率1W通信口：1路CAN，1路RS485，1路以太网运行温度：-25 - +70显示单元17三、软、硬件设计18u 采集单元 l CPU选用集成了CAN控制器模块的dsPIC30F系列芯片； l CAN收发器选用MCP2551，通过CAN总线与其他控制系统进行通信； l 电池电压采样选用12位精度的ADS7841进行差分取样，消除干扰，同时差分输入保证了电池组与检测电路不共地； l 温度测量选用数字温度传感器DS18B20，采集电池箱内测试点温度； l 由于电动汽车用电环境复杂，有很强的电磁干扰！从而影响
8、信号在线检测与控制系统的正常工作。为了减小电磁干扰采取如下措施：1）在CPU和CAN收发器之间加入高速光耦隔离器，并增加瞬变二极管，共模电感，热敏电阻等保护措施；2）单片机工作电源与车辆电源地线隔离，消除地线窜扰的可能；3）数字温度传感器使用屏蔽电缆封装，并将屏蔽地搭铁，CAN总线选用屏蔽双绞线；4）PCB板制作尽量加大线间距，以降低导向间的分布电容并使其导向垂直，以减小磁场耦合，减小电源线走线有效面积及选用性价比高的器件等。.硬件设计特点19硬件设计特点u主控单元 l 与采集单元一样，硬件设计增加了多种抗干扰措施，以保证在恶 劣电磁环境下可靠运行； l 总电流采样采样二档设计，以保证在小电流
9、和大电流情况下，测 量精度0.5%。 u显示单元 l 采用SAM9263B为主芯片的ARM9方案，经过重新设计电源，以 及采用汽车级别的相关芯片，系统稳定性高； l CAN总线以及与上位PC机之间通讯用485总线系统采用光耦隔离 ，主板和核心板分开设计； l 显示选用7”真彩触摸屏，操作简单、明了。20电池电压采样采用差分输入、光耦继电器切换，光耦隔离，电路简单， 保证测量精度。电池电压采样电路21此为CAN2通讯接口电路，采用瞬变电压抑制二极管和自恢复保险丝 组成保护电路，并加入共模电感提高抗干扰能力。通信保护电路22温度取样部分采用总线方式设计，简化了温度传感器的接入。并提 供了隔离保护。
10、温度取样电路23l 系统软件均采用模块化程序设计； l 多种软件抗干扰设计，如数字滤波算法，冗余，软件陷阱，看门狗等技术， 防止程序失效，保证系统正常运行。 l 在SOC的估算上采用现在比较成熟的方法，根据电动汽车的工作状态（行 驶，静置，充电），分别采用安时法、开路电压法进行SOC估计，在采用安时 法简单有效的基础上，在特定条件下采用加权安时法进行SOC校正，消除安时 法带来的累计误差，保证SOC精度在8%以内； l 显示监测系统使用定制的linux2.6.24操作系统，界面采用QT4.62，上位机 软件也采用QT4.62进行开发，主要实现：标定程序，SOC估算程序，故障分析子程序，信号监控
11、与报警子程序，实时数据保存，数据和曲线显示，各开关 状态显示等功能； l 由于从操作系统到开发环境都自行研发完成，所以可以方便的制作出客户需 要的介面，而且不存在版权问题。软件设计特点24Windows下标定软件也用QT开发，不存在版权问题25自已定制的可视开发界面26五、项目主要特点27u项目方案的特色l 采用分布式隔离检测技术，全系统分为四个主要子系统，即采集单 元、均衡模块、主控单元、显示单元，四个模块之间采用CAN总线方式进行通讯； l 鉴于汽车内工作环境恶劣，将所有测量单元尽量靠近测量源并采用单独的测量单元。大大减少环境对各取样点的干扰，提高测量精度； l 电池电压测量采用差分输入，
12、光耦继电器切换方式进行采样，在保证电压测量精度的基础上，大大简化了采样电路，保证了其稳定性和 可靠性； l 检测精度高。电压测量精度0.2%；电流检测采用二挡自动换挡霍尔传感 器，测量精度在10%Ie及以下和10%-100%Ie时，均能保证0.5%； l 芯片选用汽车级芯片以及高速光耦隔离、瞬变二极管抑制，共模电感，热敏电阻等保护措施，可以在强磁场环境下可靠工作；产品主要特点28产品主要特点l 显示系统除核心板外，软、硬件及驱动程序等都是自行开发， 大大降低了成本； l 功能完善。BMS采用分布式设计，具备对单体电池状态如端电 压、特征点温度等实时监控、充放电控制、故障分析及定位、 整组电池SOC估算、热管理、实时数据存储及数据库管理等强 大功能； l BMS主机、采集单元面板设置了电源、运行、过压、过热等指 示灯，可以直观方便的了解电池的工作状态； l 防水防尘设计。为了满足车辆的恶劣运行环境的需求，BMS外 壳采用铸铝浇铸一次成型，具有防尘、防溅水功能； l 模块化设计，减少产品规格，有利于采购，生产管理，检验等 各个环节的成本控制，有利于降低整个系统的价格。 29谢 谢！
