BMS電池管理系統(tǒng)資料課件

一、項(xiàng)目研發(fā)的目標(biāo)和范圍

電池管理系統(tǒng)BMS概述電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)BMS主要用于對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障診斷、SOC估算、行駛里程估算、短路保護(hù)、漏電監(jiān)測、顯示報(bào)警，充放電模式選擇等，并通過CAN總線的方式與車輛集成控制器或充電機(jī)進(jìn)行信息交互，保障電動(dòng)汽車高效、可靠、安全運(yùn)行。實(shí)時(shí)跟蹤電池運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)檢測：實(shí)時(shí)采集電池充放電狀態(tài)，采集數(shù)據(jù)有電池總電壓，電池總電流，每個(gè)電池箱內(nèi)電池測點(diǎn)溫度以及單體模塊電池電壓等。由于動(dòng)力電池都是串聯(lián)使用的，所以這些參數(shù)的實(shí)時(shí)，快速，準(zhǔn)確的測量是電池管理系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。剩余電量估算：電池剩余能量相當(dāng)于傳統(tǒng)車的油量。荷電狀態(tài)（SOC）的估算是了為了讓司機(jī)及時(shí)了解系統(tǒng)運(yùn)行狀況。實(shí)時(shí)采集充放電電流、電壓等參數(shù)，并通過相應(yīng)的算法進(jìn)行剩余電量的估計(jì)。充放電控制：根據(jù)電池的荷電狀態(tài)控制對(duì)電池的充放電，當(dāng)某個(gè)參數(shù)超標(biāo)如單體電池電壓過高或過低時(shí)，為保證電池組的正常使用及性能的發(fā)揮，系統(tǒng)將切斷繼電器，停止電池的能量供給和釋放。項(xiàng)目研發(fā)目標(biāo)二、系統(tǒng)組成采集單元采集單元均衡單元均衡單元顯示單元主控單元充電機(jī)BMS系統(tǒng)……..……..內(nèi)部CAN總線系統(tǒng)框圖采集單元：每個(gè)采集單元可測量19節(jié)電池端電壓及6個(gè)測量點(diǎn)溫度和1路風(fēng)扇控制，安裝在每個(gè)電池箱內(nèi)。電池均衡控制模塊：當(dāng)電池箱內(nèi)電池電壓不一致超過規(guī)定值時(shí)，在充電電流小于一定值后，可自動(dòng)對(duì)電池進(jìn)行均衡。主控單元：主控單元完成對(duì)電池組總電壓、總電流的檢測，并通過CAN總線與采集單元、均衡模塊、顯示單元或車載儀表系統(tǒng)及充電機(jī)等通信。顯示單元：用于電池組的狀態(tài)以及SOC等各種參數(shù)的顯示、操作等，并可保存相關(guān)數(shù)據(jù)。整個(gè)項(xiàng)目中，即在1個(gè)電池箱內(nèi)按裝1個(gè)采集單元或加入1個(gè)電池均衡模塊，若干個(gè)采集單元（+若干個(gè)均衡模塊）+1個(gè)主控單元+顯示單元，所有模塊都通過車內(nèi)CAN總線相連，組成BMS系統(tǒng)。系統(tǒng)框圖概述采集單元采集單元采集單元主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)：TBMS0519-A

供電電源：DC24V±30%

電壓測量范圍及精度：0-+5V，≤±0.2%

最大檢測周期：≤0.2S

檢測電池只數(shù)：23節(jié)溫度檢測路數(shù)及精度：6路，≤±1℃

風(fēng)扇控制：1路（可驅(qū)動(dòng)DC24V/0.15A風(fēng)扇6個(gè)）通信口：1路CAN，1路232

運(yùn)行溫度：-25℃-+70℃

主控單元主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)：TBMS-I-A

供電電源：DC24V±30%

電壓測量范圍及精度：0-750V（可選），≤±0.2%

電流測量范圍及精度：-300A-+300A，≤±0.5%SOC估算精度：≤±8%

正負(fù)極對(duì)地絕緣監(jiān)測：0-999.9KΩ

通信口：2路CAN，1路RS485

運(yùn)行溫度：-25℃-+70℃顯示單元顯示單元選用7”帶觸摸屏真彩顯示，系統(tǒng)采用SAM9263B為主芯片的ARM9方案，重新設(shè)計(jì)電源；CAN總線以及與上位PC機(jī)之間通訊用485總線系統(tǒng)采用光耦隔離；主板和核心板分開設(shè)計(jì)，以及采用汽車級(jí)別的相關(guān)芯片，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，保證該系統(tǒng)能在汽車這樣的惡劣環(huán)境下工作。顯示單元三、軟、硬件設(shè)計(jì)

采集單元

CPU選用集成了CAN控制器模塊的dsPIC30F系列芯片；

CAN收發(fā)器選用MCP2551，通過CAN總線與其他控制系統(tǒng)進(jìn)行通信；電池電壓采樣選用12位精度的ADS7841進(jìn)行差分取樣，消除干擾，同時(shí)差分輸入保證了電池組與檢測電路不共地；溫度測量選用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，采集電池箱內(nèi)測試點(diǎn)溫度；由于電動(dòng)汽車用電環(huán)境復(fù)雜，有很強(qiáng)的電磁干擾！從而影響信號(hào)在線檢測與控制系統(tǒng)的正常工作。為了減小電磁干擾采取如下措施：

1）在CPU和CAN收發(fā)器之間加入高速光耦隔離器，并增加瞬變二極管，共模電感，熱敏電阻等保護(hù)措施；

2）單片機(jī)工作電源與車輛電源地線隔離，消除地線竄擾的可能；

3）數(shù)字溫度傳感器使用屏蔽電纜封裝，并將屏蔽地搭鐵，CAN總線選用屏蔽雙絞線；

4）PCB板制作盡量加大線間距，以降低導(dǎo)向間的分布電容并使其導(dǎo)向垂直，以減小磁場耦合，減小電源線走線有效面積及選用性價(jià)比高的器件等。.硬件設(shè)計(jì)特點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)特點(diǎn)主控單元與采集單元一樣，硬件設(shè)計(jì)增加了多種抗干擾措施，以保證在惡劣電磁環(huán)境下可靠運(yùn)行；總電流采樣采樣二檔設(shè)計(jì)，以保證在小電流和大電流情況下，測量精度≤0.5%。顯示單元采用SAM9263B為主芯片的ARM9方案，經(jīng)過重新設(shè)計(jì)電源，以及采用汽車級(jí)別的相關(guān)芯片，系統(tǒng)穩(wěn)定性高；CAN總線以及與上位PC機(jī)之間通訊用485總線系統(tǒng)采用光耦隔離，主板和核心板分開設(shè)計(jì)；顯示選用7”真彩觸摸屏，操作簡單、明了。此為CAN2通訊接口電路，采用瞬變電壓抑制二極管和自恢復(fù)保險(xiǎn)絲組成保護(hù)電路，并加入共模電感提高抗干擾能力。通信保護(hù)電路溫度取樣部分采用總線方式設(shè)計(jì)，簡化了溫度傳感器的接入。并提供了隔離保護(hù)。溫度取樣電路系統(tǒng)軟件均采用模塊化程序設(shè)計(jì)；多種軟件抗干擾設(shè)計(jì)，如數(shù)字濾波算法，冗余，軟件陷阱，看門狗等技術(shù)，防止程序失效，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。在SOC的估算上采用現(xiàn)在比較成熟的方法，根據(jù)電動(dòng)汽車的工作狀態(tài)（行駛，靜置，充電），分別采用安時(shí)法、開路電壓法進(jìn)行SOC估計(jì)，在采用安時(shí)法簡單有效的基礎(chǔ)上，在特定條件下采用加權(quán)安時(shí)法進(jìn)行SOC校正，消除安時(shí)法帶來的累計(jì)誤差，保證SOC精度在8%以內(nèi)；顯示監(jiān)測系統(tǒng)使用定制的linux2.6.24操作系統(tǒng)，界面采用QT4.62，上位機(jī)軟件也采用QT4.62進(jìn)行開發(fā)，主要實(shí)現(xiàn)：標(biāo)定程序，SOC估算程序，故障分析子程序，信號(hào)監(jiān)控與報(bào)警子程序，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)保存，數(shù)據(jù)和曲線顯示，各開關(guān)狀態(tài)顯示等功能；由于從操作系統(tǒng)到開發(fā)環(huán)境都自行研發(fā)完成，所以可以方便的制作出客戶需要的介面，而且不存在版權(quán)問題。軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)自已定制的可視開發(fā)界面五、項(xiàng)目主要特點(diǎn)項(xiàng)目方案的特色

采用分布式隔離檢測技術(shù)，全系統(tǒng)分為四個(gè)主要子系統(tǒng)，即采集單元、均衡模塊、主控單元、顯示單元，四個(gè)模塊之間采用CAN總線方式進(jìn)行通訊；鑒于汽車內(nèi)工作環(huán)境惡劣，將所有測量單元盡量靠近測量源并采用單獨(dú)的測量單元。大大減少環(huán)境對(duì)各取樣點(diǎn)的干擾，提高測量精度；電池電壓測量采用差分輸入，光耦繼電器切換方式進(jìn)行采樣，在保證電壓測量精度的基礎(chǔ)上，大大簡化了采樣電路，保證了其穩(wěn)定性和可靠性