BMS電池管理系統(tǒng)完整版本課件

一、項目研發(fā)的目標和范圍

電池管理系統(tǒng)BMS一、項目研發(fā)的目標和范圍電池管理系統(tǒng)BMS概述

電動汽車電池管理系統(tǒng)BMS主要用于對電動汽車的動力電池參數(shù)進行實時監(jiān)控、故障診斷、SOC估算、行駛里程估算、短路保護、漏電監(jiān)測、顯示報警，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進行信息交互，保障電動汽車高效、可靠、安全運行。概述電動汽車電池管理系統(tǒng)BMS主實時跟蹤電池運行狀態(tài)及參數(shù)檢測：實時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，每個電池箱內(nèi)電池測點溫度以及單體模塊電池電壓等。由于動力電池都是串聯(lián)使用的，所以這些參數(shù)的實時，快速，準確的測量是電池管理系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)。剩余電量估算：電池剩余能量相當于傳統(tǒng)車的油量。荷電狀態(tài)（SOC）的估算是了為了讓司機及時了解系統(tǒng)運行狀況。實時采集充放電電流、電壓等參數(shù)，并通過相應(yīng)的算法進行剩余電量的估計。充放電控制：根據(jù)電池的荷電狀態(tài)控制對電池的充放電，當某個參數(shù)超標如單體電池電壓過高或過低時，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。項目研發(fā)目標項目研發(fā)目標熱管理：實時采集每個電池箱內(nèi)電池測點溫度，通過對散熱風(fēng)扇的控制防止電池溫度過高。均衡控制：由于電池個體的差異以及使用狀態(tài)的不同等原因，電池在使用過程中不一致性會越來越嚴重，系統(tǒng)應(yīng)能判斷并自動進行均衡處理。故障診斷：電動汽車電池的工作電壓一般都比較高（90V-700V），系統(tǒng)應(yīng)監(jiān)測供電短路，漏電等可能對人身和設(shè)備產(chǎn)生危害的狀況。電池狀況預(yù)測和報警：通過對電池參數(shù)的采集，系統(tǒng)具有預(yù)測電池組中單體電池性能、故障診斷和提前報警等功能，以便對電池進行維護和更換，以保證安全。信息監(jiān)控：電池的主要信息在車載顯示終端進行實時顯示。參數(shù)標定：由于不同車型使用的電池類型、數(shù)量，每個電池箱容量和數(shù)量不同，因此系統(tǒng)應(yīng)具有對車型、車輛編號、電池類型和電池模式等信息標定的功能。項目研發(fā)目標熱管理：實時采集每個電池箱內(nèi)電池測點溫度，通過對散熱風(fēng)扇的控二、系統(tǒng)組成二、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BMS系統(tǒng)……..……..內(nèi)部CAN總線系統(tǒng)框圖采采均均顯主控單元充電機BMS系統(tǒng)……..……..內(nèi)部CAN采集單元：每個采集單元可測量19節(jié)電池端電壓及6個測量點溫度和1路風(fēng)扇控制，安裝在每個電池箱內(nèi)。電池均衡控制模塊：當電池箱內(nèi)電池電壓不一致超過規(guī)定值時，在充電電流小于一定值后，可自動對電池進行均衡。主控單元：主控單元完成對電池組總電壓、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)。整個項目中，即在1個電池箱內(nèi)按裝1個采集單元或加入1個電池均衡模塊，若干個采集單元（+若干個均衡模塊）+1個主控單元+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：每個采集單元可測量19節(jié)電池端電壓及6個測量點溫度型號命名TBMS□□□□-□

設(shè)計序號(依次用A、B、C┄英文字母表示)

最大采集路數(shù)電壓測量量程（V）泰坦BMS產(chǎn)品TBMS-□-□

設(shè)計序號(依次用A、B、C┄英文字母表示)I：主控單元

D：顯示單元泰坦BMS產(chǎn)品

型號命名TBMS□□□□-□采集單元采集單元采集單元采集單元采集單元主要技術(shù)參數(shù)型號：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DC24V/0.15A風(fēng)扇6個）通信口：1路CAN，1路232

運行溫度：-25℃-+70℃

采集單元主要技術(shù)參數(shù)主控單元主控單元主控單元主要技術(shù)參數(shù)型號：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%

正負極對地絕緣監(jiān)測：0-999.9KΩ

通信口：2路CAN，1路RS485

運行溫度：-25℃-+70℃主控單元主要技術(shù)參數(shù)顯示單元顯示單元

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)計電源；CAN總線以及與上位PC機之間通訊用485總線系統(tǒng)采用光耦隔離；主板和核心板分開設(shè)計，以及采用汽車級別的相關(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。顯示單元顯示單元選用7”帶觸摸屏真彩顯示，系統(tǒng)采用SA主要技術(shù)參數(shù)型號：TBMS-D-A

供電電源：DC24V±30%

顯示屏尺寸：7吋（分辨率800X480）鍵盤：最大外擴64鍵，支持觸摸屏輸入語音：最大輸出功率1W

通信口：1路CAN，1路RS485，1路以太網(wǎng)運行溫度：-25℃-+70℃顯示單元主要技術(shù)參數(shù)顯示單元三、軟、硬件設(shè)計三、軟、硬件設(shè)計

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)進行通信；電池電壓采樣選用12位精度的ADS7841進行差分取樣，消除干擾，同時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)測試點溫度；由于電動汽車用電環(huán)境復(fù)雜，有很強的電磁干擾！從而影響信號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，熱敏電阻等保護措施；

2）單片機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比高的器件等。.硬件設(shè)計特點采集單元.硬件設(shè)計特點硬件設(shè)計特點主控單元與采集單元一樣，硬件設(shè)計增加了多種抗干擾措施，以保證在惡劣電磁環(huán)境下可靠運行；總電流采樣采樣二檔設(shè)計，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)計電源，以及采用汽車級別的相關(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；顯示選用7”真彩觸摸屏，操作簡單、明了。硬件設(shè)計特點主控單元

電池電壓采樣采用差分輸入、光耦繼電器切換，光耦隔離，電路簡單，保證測量精度。電池電壓采樣電路電池電壓采樣采用差分輸入、光耦繼電器切換，光耦隔離

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)保險絲組成保護電路，并加入共模電感提高抗干擾能力。通信保護電路此為CAN2通訊接口電路，采用瞬變電壓抑制二極管和自

溫度取樣部分采用總線方式設(shè)計，簡化了溫度傳感器的接入。并提供了隔離保護。溫度取樣電路溫度取樣部分采用總線方式設(shè)計，簡化了溫度傳感器的接系統(tǒng)軟件均采用模塊化程序設(shè)計；多種軟件抗干擾設(shè)計，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)正常運行。在SOC的估算上采用現(xiàn)在比較成熟的方法，根據(jù)電動汽車的工作狀態(tài)（行駛，靜置，充電），分別采用安時法、開路電壓法進行SOC估計，在采用安時法簡單有效的基礎(chǔ)上，在特定條件下采用加權(quán)安時法進行SOC校正，消除安時法帶來的累計誤差，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，上位機軟件也采用QT4.62進行開發(fā)，主要實現(xiàn)：標定程序，SOC估算程序，故障分析子程序，信號監(jiān)控與報警子程序，實時數(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)計特點系統(tǒng)軟件均采用模塊化程序設(shè)計；軟件設(shè)計特點Windows下標定軟件也用QT開發(fā)，不存在版權(quán)問題Windows下標定軟件也用QT開發(fā)，不存在版權(quán)問題自已定制的可視開發(fā)界面自已定制的可視開發(fā)界面五、項目主要特點五、項目主要特點項目方案的特色

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，四個模塊之間采用CAN總線方式進行通訊；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的測量單元。大大減少環(huán)境對各取樣點的干擾，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；檢測精度高。電壓測量精度≤±0.2%；電流檢測采用二擋自動換擋霍爾傳感器，測量精度在10%Ie及以下和10%-100%Ie時，均能保證≤±0.5%；芯片選用汽車級芯片以及高速光耦隔離、瞬變二極管抑制，共模電感，熱敏電阻等保護措施，可以在強磁場環(huán)境下可靠工作；產(chǎn)品主要特點項目方案的特色產(chǎn)品主要特點產(chǎn)品主要特點顯示系統(tǒng)除核心板外，軟、硬件及驅(qū)動程序等都是自行開發(fā)，大大降低了成本；功能完善。BMS采用分布式設(shè)計，具備對單體電池狀態(tài)如端電壓、特征點溫度等實時監(jiān)控、充放電控制、故障分析及定位、整組電池SOC估算、熱管理、實時數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)庫管理等強大功能；