《BMS系统简介课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《BMS系统简介课件（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、BMS(电池管理系统电池管理系统)简介简介1BMS系统简介n nBMSBMS是是Battery Management SystemBattery Management System的缩写，的缩写， 意思为电池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。电池能够维持更好的状态，稳定工作。n n电池管理系统与电池紧密结合在一起，对电池的电压、电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、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
2、管理、报警提醒，计算剩余容量、放电功率，报电池均衡管理、报警提醒，计算剩余容量、放电功率，报告告SOC&SOH SOC&SOH 状态，还根据电池的电压电流及温度用算法状态，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，通过充电机进行最佳电流的充电，通过CAN CAN 总线接口与车载总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。行实时通讯。概念2BMS系统简介BMS的必要性n n锂离子电池，在使用中最怕
3、的就是过充电和过放电。一锂离子电池，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。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。严重的情况下，还会发生爆裂和起火燃烧。 n n蓄电池在成组使用时，更容易发生过充、过放电的现象，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，造成一步
4、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！是蓄电池在使用中出现的难题！ 3BMS系统简介主要功能和指标主要功能和指标 n n电池管理系统主要有三个功能：（1）实时监测电池状态。通过检测电池的外特性实时监测电池状态。通过检测电池的外特性参数（如电压、电流、温度等），采用适当的算参数（如电压、电流、温度等），采用适当的算法，实现电池内部状态（如容量和法，实现电池内部状态（如容量和SOCSOC等）的估等）的估算和监控，这是电池管理系统有效运行的基础和算和监控，这是电池管理系统
5、有效运行的基础和关键；关键；（2）在正确获取电池的状态后进行热管理、电池在正确获取电池的状态后进行热管理、电池均衡管理、充放电管理、故障报警等；均衡管理、充放电管理、故障报警等；（3）建立通信总线，向显示系统、整车控制器和建立通信总线，向显示系统、整车控制器和充电机等实现数据交换。充电机等实现数据交换。 4BMS系统简介二、系统组成5BMS系统简介采采集集单单元元采采集集单单元元均均衡衡单单元元均均衡衡单单元元显显示示单单元元主控单元主控单元充电机充电机BMSBMS系统系统.内部内部CANCAN总线总线系统框图6BMS系统简介采集单元：采集单元：采集单元：采集单元：每个采集单元可测量每个采集单
6、元可测量1919节电池端电压及节电池端电压及6 6个测量点温度个测量点温度和和1 1路风扇控制，安装在每个电池箱内。路风扇控制，安装在每个电池箱内。电池均衡控制模块：电池均衡控制模块：电池均衡控制模块：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，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。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：主控单元：主控单元：主控单元完成对电池组总电压、总电流的检测，并通过主控单元完成对电池组总电压、总电流的检测，并通过CANCAN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总线与采
7、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。等通信。显示单元：显示单元：显示单元：显示单元：用于电池组的状态以及用于电池组的状态以及SOCSOC等各种参数的显示、操作等，等各种参数的显示、操作等，并可保存相关数据。并可保存相关数据。 整个项目中，即在整个项目中，即在1 1个电池箱内按装个电池箱内按装1 1个采集单元或加入个采集单元或加入1 1个电池个电池均衡模块，若干个采集单元（均衡模块，若干个采集单元（+ +若干个均衡模块）若干个均衡模块）+1+1个主控单元个主控单元+ +显显示单元，所有模块都通过车内示单元，所有模块都通过车内CANCAN总线相连，组成总线相连，组成BMSBMS
8、系统。系统。系统框图概述7BMS系统简介电池管理系统整体电池管理系统整体主控模块n n主控模块包括继电器控制、电流测量、总电压与绝缘包括继电器控制、电流测量、总电压与绝缘检测和通讯接口等电路检测和通讯接口等电路 。8BMS系统简介实物图片实物图片主控模块主控模块 n n主控模块 电电源及其源及其处处理理电电路路CANCAN通信通信处处理理电电路路继电继电器器MC9SMC9S12DT12812DT128实时时实时时钟钟芯片芯片存存储储器器总电压总电压隔隔离运放离运放绝缘检测电绝缘检测电路路电电流流测测量量电电路路9BMS系统简介电池管理系统整体电池管理系统整体 从控模块从控模块n n从控模块主要
9、实现电压测量、温度测量、均衡管主要实现电压测量、温度测量、均衡管理、热管理和通讯等电路。理、热管理和通讯等电路。10BMS系统简介模块功能描述模块功能描述n n电源模块：给各种用电器件提供稳定电源电源模块：给各种用电器件提供稳定电源n nMCUMCU模块：采集、分析数据、收发控制信号模块：采集、分析数据、收发控制信号n n继电器控制模块：控制继电器的吸合、断开来控制电池组继电器控制模块：控制继电器的吸合、断开来控制电池组是否向外供电是否向外供电n n电流检测模块：采集电池组充放电过程中的充放电电流电流检测模块：采集电池组充放电过程中的充放电电流n n电压检测模块：测量电池组各个模块电压电压检测
10、模块：测量电池组各个模块电压n n温度检测模块：检测电池组充放电过程中电池组温度温度检测模块：检测电池组充放电过程中电池组温度n n均衡控制模块：对电池均衡进行控制均衡控制模块：对电池均衡进行控制n n总电压与绝缘检测模块：监测动力电池组总电压以及电池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组与车体之间的绝缘是否符合要求n nCANCAN收发模块：进行其他控制器与收发模块：进行其他控制器与MCUMCU间的数据通信及程间的数据通信及程序的标定与诊断序的标定与诊断, ,协调整车控制系统与协调整车控制系统与MCUMCU之间的通信之间的通信n nRS232RS2
11、32收发模块：用于进行电池组管理系统状态监控、程收发模块：用于进行电池组管理系统状态监控、程序的标定、参数的修正序的标定、参数的修正11BMS系统简介主要技术要点l l 主回路控制模块主回路控制模块主回路控制模块主回路控制模块 BMCU 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。电器的吸合与开启。串行互锁控制方式，提高控制可靠性。l l 电压采集电压采集电压采集电压采集 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，通过光耦将数采用专用的电压采集芯片对
12、单体电池电压进行模数转换后，通过光耦将数字信号传至字信号传至LMCULMCU。单体电池电压的检测精度为。单体电池电压的检测精度为5mV5mVl l 温度采集温度采集温度采集温度采集 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，温度检测精度为合并，采用一根数据总线来进行通信，温度检测精度为1 1。l l 数据处理与数据处理与数据处理与数据处理与SOCSOC估算估算估算估算 承担了电池管理系统核心的计算工作，包括电池组的承担了电池管理系统核心的计算工作，包括电池组的SOCSOC，最
13、高、最低温度，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。的分析计算。SOCSOC的估算在安时计量方法的基础上，采用电池的的估算在安时计量方法的基础上，采用电池的OCV-SOCOCV-SOC曲线曲线对对SOCSOC进行修正。进行修正。12BMS系统简介BMS的特点与优势保护功能延迟电芯寿命和安全延迟电芯寿命和安全使用。使用。保护功能如下：保护功能如下：l l过压保护过压保护l l欠压保护欠压保护l l过流保护过流保护l l短路保护短路保护l l超温保护超温保护l l漏电保护漏
14、电保护性能高能量和快速响应时高能量和快速响应时间。间。l l高级电池均衡功能高级电池均衡功能l l可重复利用可重复利用l l在在260ns260ns内快速处内快速处理短路事件理短路事件管理功能应用设备接口。应用设备接口。l lRS232RS232接口接口l lCANCAN总线接口总线接口l l历史故障记录历史故障记录13BMS系统简介独特的保护功能上限电压值上限电压值3.65V3.65V正常工作电压正常工作电压3.2V3.2V下限电压值下限电压值2.8V2.8V过充电过充电将损坏电芯，可能导将损坏电芯，可能导致燃烧和爆炸。致燃烧和爆炸。深度放电深度放电将损坏电芯，从而减将损坏电芯，从而减少电池
15、容量。少电池容量。BMS BMS 监控每一块电芯和处理各种严重情况：监控每一块电芯和处理各种严重情况：监控每一块电芯和处理各种严重情况：监控每一块电芯和处理各种严重情况：l l电压监控以避免过度充电或过放电；电压监控以避免过度充电或过放电；l l电流监测以避免过流或短路；电流监测以避免过流或短路；l l温度监控以防止损坏电池或延长电池寿命。温度监控以防止损坏电池或延长电池寿命。处理措施实例：处理措施实例：处理措施实例：处理措施实例：l l减小负载减小负载( (如：降低速度如：降低速度) )或断开负载输出；或断开负载输出；l l断开充电机和电池之间的连接；断开充电机和电池之间的连接；l l启动冷
16、却装置（如：开启风扇）。启动冷却装置（如：开启风扇）。14BMS系统简介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。池组容量达到最大。15BMS系统简介管理功能l l 错误记录，并长期储存在主错误记录，并长期储存在主机机SDSD卡中，数据读取方便，便卡中，数据读取方便，便于后期维护。于后期维护。l l电池组或管理系统出现故障时，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主机上的蜂
17、鸣器对用户发出报警提示，同时显示屏上会显示警提示，同时显示屏上会显示具体故障类型。具体故障类型。l lBMSBMS设置了强大的系统自检功设置了强大的系统自检功能，系统上电后对电压、温度、能，系统上电后对电压、温度、通讯等进行检测，保证系统自通讯等进行检测，保证系统自身工作正常。身工作正常。l lRS232RS232通讯，可以连接无线传通讯，可以连接无线传输模块、输模块、LCDLCD屏、数据采集模块，屏、数据采集模块，还可以与客户指定的设备进行还可以与客户指定的设备进行通信。通信。l l强大强大CANCAN通讯包（通讯包（CAN2.0A,BCAN2.0A,B和和CAN OpenCAN Open，
18、总线速率从，总线速率从125 125 kbit/skbit/s到到1Mbit/s 1Mbit/s ）。）。l l 通过模拟信号、通过模拟信号、PWMPWM、CANCAN方式以充电机支持方式对电压、方式以充电机支持方式对电压、电流进行充电控制。电流进行充电控制。16BMS系统简介BMS系统目前的研究方向n n电池管理系统已经逐渐的电池管理系统已经逐渐的由监控系统向管理系统转变。由监控系统向管理系统转变。n n电动汽车的发展极其产业化，对蓄电池管理系统将有巨大的市场需求。电动汽车的发展极其产业化，对蓄电池管理系统将有巨大的市场需求。为了满足汽车的实际需求，电池管理系统在功能、可靠性、实用性、为了满
19、足汽车的实际需求，电池管理系统在功能、可靠性、实用性、安全性等方面都做出了重要的努力。检测方面，提高了电压、电流和安全性等方面都做出了重要的努力。检测方面，提高了电压、电流和温度的测量精度，基本满足了车辆运行和电池使用的要求。在防止过温度的测量精度，基本满足了车辆运行和电池使用的要求。在防止过分充放电方面。增加了齐备的通讯设备，在车辆运行期间可以随时与分充放电方面。增加了齐备的通讯设备，在车辆运行期间可以随时与整车控制器通讯，达到优化驾驶，提高车辆性能，防止过放电。充电整车控制器通讯，达到优化驾驶，提高车辆性能，防止过放电。充电过程中，与充电机的通讯能实现协调控制和优化充电，保证充电的快过程中
20、，与充电机的通讯能实现协调控制和优化充电，保证充电的快速安全。数据处理方面，增加了电池故障的实时分析能力，对电池的速安全。数据处理方面，增加了电池故障的实时分析能力，对电池的滥用进行预警和报警，对故障进行定位，为电池的维修提供方便。可滥用进行预警和报警，对故障进行定位，为电池的维修提供方便。可靠性方面结合现代大规模集成电路技术，提高系统运行的抗干扰能力。靠性方面结合现代大规模集成电路技术，提高系统运行的抗干扰能力。单体电池间的均衡方面，增加了电池的均衡控制能力，提出了充放电单体电池间的均衡方面，增加了电池的均衡控制能力，提出了充放电均衡、电阻均衡、开关电容均衡等概念。均衡、电阻均衡、开关电容均
21、衡等概念。n n除了车用蓄电池管理系统之外，在除了车用蓄电池管理系统之外，在“ “驱动电池的充放电控制系统驱动电池的充放电控制系统”“”“电池充电方法电池充电方法“ “、“ “充放电安全保护充放电安全保护” ”、“ “电池管理系统通讯技术电池管理系统通讯技术” ”等方面也有很多的学术论文和科研成果。等方面也有很多的学术论文和科研成果。17BMS系统简介BMS未来发展方向对电池状态进行监控技术对电池状态进行监控技术”以及以及“驱动电驱动电池的充放电控制系统池的充放电控制系统”是电池管理系统中是电池管理系统中最受到关注的两个领域。另外，未来几年最受到关注的两个领域。另外，未来几年另一个值得关注的技术方向是智能化的电另一个值得关注的技术方向是智能化的电动汽车电池管理系统。我国在控制领域具动汽车电池管理系统。我国在控制领域具备优势，重要的一点是，在当今世界电动备优势，重要的一点是，在当今世界电动汽车电池管理系统的发展中，还没有哪个汽车电池管理系统的发展中，还没有哪个大国，甚至公司把注意力集中到这一领域。大国，甚至公司把注意力集中到这一领域。因此应该大力的发展智能化的电动汽车电因此应该大力的发展智能化的电动汽车电池管理系统。池管理系统。18BMS系统简介
