BMS電池管理系統(tǒng)資料分析

一、工程研發(fā)的目標和范圍

純電動車動力系統(tǒng)實訓臺概述電動汽車電池治理系統(tǒng)BMS主要用于對電動汽車的動力電池參數(shù)進展實時監(jiān)控、故障診斷、SOC估算、行駛里程估算、短路疼惜、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把握器或充電機進展信息交互，保障電動汽車高效、牢靠、安全運行。工程研發(fā)目標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，準確的測量是電池治理系統(tǒng)正常運行的根底。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準時了解系統(tǒng)運行狀況。實時采集充放電電流、電壓等參數(shù)，并通過相應的算法進展剩余電量的估量。充放電把握：依據(jù)電池的荷電狀態(tài)把握對電池的充放電，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，停頓電池的能量供給和釋放。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BMS系統(tǒng)……..……..內(nèi)部CAN總線系統(tǒng)框圖采集單元：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路風扇把握，安裝在每個電池箱內(nèi)。電池均衡把握模塊：當電池箱內(nèi)電池電壓不全都超過規(guī)定值時，在充電電流小于確定值后，可自動對電池進展均衡。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，并可保存相關數(shù)據(jù)。整個工程中，即在1個電池箱內(nèi)按裝1個采集單元或參與1個電池均衡模塊，假設干個采集單元〔+假設干個均衡模塊〕+1個主控單元+顯示單元，全部模塊都通過車內(nèi)CAN總線相連，組成BMS系統(tǒng)。系統(tǒng)框圖概述采集單元主要技術參數(shù)型號：TBMS0519-A供電電源：DC12V±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)：24節(jié)溫度檢測路數(shù)及精度：3路，≤±1℃風扇把握：1路〔可驅(qū)動DC24V/0.15A風扇6個〕通信口：1路CAN，1路232運行溫度：-25℃-+70℃主控單元主控單元主要技術參數(shù)型號：TBMS-I-A供電電源：DC12V±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運行溫度：-25℃-+70℃顯示單元顯示單元主要技術參數(shù)型號：TBMS-D-A供電電源：DC24V±30%顯示屏尺寸：7吋〔區(qū)分率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℃三、軟、硬件設計采集單元CPU選用集成了CAN把握器模塊的dsPIC30F系列芯片；CAN收發(fā)器選用MCP2551，通過CAN總線與其他把握系統(tǒng)進展通信；電池電壓采樣選用12位精度的ADS7841進展差分取樣，消退干擾，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)境簡潔，有很強的電磁干擾！從而影響信號在線檢測與把握系統(tǒng)的正常工作。為了減小電磁干擾實行如下措施：1〕在CPU和CAN收發(fā)器之間參與高速光耦隔離器，并增加瞬變二極管，共模電感，熱敏電阻等疼惜措施；2〕單片機工作電源與車輛電源地線隔離，消退地線竄擾的可能；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，以降低導向間的分布電容并使其導向垂直，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。.硬件設計特點硬件設計特點主控單元與采集單元一樣，硬件設計增加了多種抗干擾措施，以保證在惡劣電磁環(huán)境下牢靠運行；總電流采樣采樣二檔設計，以保證在小電流和大電流狀況下，測量精度≤0.5%。顯示單元承受SAM9263B為主芯片的ARM9方案，經(jīng)過重新設計電源，以及承受汽車級別的相關芯片，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)承受光耦隔離，主板和核心板分開設計；顯示選用7”真彩觸摸屏，操作簡潔、明白。電池電壓采樣承受差分輸入、光耦繼電器切換，光耦隔離，電路簡潔，保證測量精度。電池電壓采樣電路此為CAN2通訊接口電路，承受瞬變電壓抑制二極管和自恢復保險絲組成疼惜電路，并參與共模電感提高抗干擾力氣。通信疼惜電路溫度取樣局部承受總線方式設計，簡化了溫度傳感器的接入。并提供了隔離疼惜。溫度取樣電路系統(tǒng)軟件均承受模塊化程序設計；多種軟件抗干擾設計，如數(shù)字濾波算法，冗余，軟件陷阱，看門狗等技術，防止程序失效，保證系統(tǒng)正常運行。在SOC的估算上承受現(xiàn)在比較成熟的方法，依據(jù)電動汽車的工作狀態(tài)〔行駛，靜置，充電〕，分別承受安時法、開路電壓法進展SOC估量，在承受安時法簡潔有效的根底上，在特定條件下承受加權安時法進展SOC校正，消退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)使用定制的操作系統(tǒng)，界面承受QT4.62，上位機軟件也承受QT4.62進開放發(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，所以可以便利的制作出客戶需要的介面，而且不存在版權問題。軟件設計特點五、工程主要特點工程方案的特色承受分布式隔離檢測技術，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，四個模塊之間承受CAN總線方式進展通訊；鑒于汽車內(nèi)工作環(huán)境惡劣，將全部測量單元盡量靠近測量源并承受單獨的測量單元。大大削減環(huán)境對各取樣點的干擾，提高測量精度；電池電壓測量承受差分輸入，光耦繼電器切換方式進展采樣，在保證電壓測量精度的根底上，大大簡化了采樣電路，保證了其穩(wěn)定性和牢靠性；檢測精度高。電壓測量精度≤±0.2%；電流檢測承受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，熱敏電阻等疼惜措施，可以在強磁場環(huán)境下牢靠工作；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)，大大降低了本錢；功能完善。BMS承受分布式設計，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、充放電把握、故障分析及定位、整組電池SOC估算、熱治理、實時數(shù)據(jù)存儲及數(shù)據(jù)庫治理等強大