BMS電池管理系統(tǒng)資料分析

一、工程研發(fā)的目標(biāo)和范圍

純電動(dòng)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)概述電動(dòng)汽車(chē)電池治理系統(tǒng)BMS主要用于對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池參數(shù)進(jìn)展實(shí)時(shí)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(cè)、顯示報(bào)警，充放電模式選擇等，并通過(guò)CAN總線的方式與車(chē)輛集成把握器或充電機(jī)進(jìn)展信息交互，保障電動(dòng)汽車(chē)高效、牢靠、安全運(yùn)行。工程研發(fā)目標(biāo)實(shí)時(shí)跟蹤電池運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)檢測(cè)：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(cè)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(cè)量是電池治理系統(tǒng)正常運(yùn)行的根底。剩余電量估算：電池剩余能量相當(dāng)于傳統(tǒng)車(chē)的油量。荷電狀態(tài)〔SOC〕的估算是了為了讓司機(jī)準(zhǔn)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(guò)相應(yīng)的算法進(jìn)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(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(guò)高或過(guò)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(gè)采集單元可測(cè)量19節(jié)電池端電壓及6個(gè)測(cè)量點(diǎn)溫度和1路風(fēng)扇把握，安裝在每個(gè)電池箱內(nèi)。電池均衡把握模塊：當(dāng)電池箱內(nèi)電池電壓不全都超過(guò)規(guī)定值時(shí)，在充電電流小于確定值后，可自動(dòng)對(duì)電池進(jìn)展均衡。主控單元：主控單元完成對(duì)電池組總電壓、總電流的檢測(cè)，并通過(guò)CAN總線與采集單元、均衡模塊、顯示單元或車(chē)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)工程中，即在1個(gè)電池箱內(nèi)按裝1個(gè)采集單元或參與1個(gè)電池均衡模塊，假設(shè)干個(gè)采集單元〔+假設(shè)干個(gè)均衡模塊〕+1個(gè)主控單元+顯示單元，全部模塊都通過(guò)車(chē)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(shù)參數(shù)型號(hào)：TBMS0519-A供電電源：DC12V±30%電壓測(cè)量范圍及精度：0-+5V，≤±0.2%最大檢測(cè)周期：≤0.2S檢測(cè)電池只數(shù)：24節(jié)溫度檢測(cè)路數(shù)及精度：3路，≤±1℃風(fēng)扇把握：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℃主控單元主控單元主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)：TBMS-I-A供電電源：DC12V±30%電壓測(cè)量范圍及精度：0-750V〔可選〕，≤±0.2%電流測(cè)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(cè)：0-999.9KΩ通信口：2路CAN運(yùn)行溫度：-25℃-+70℃顯示單元顯示單元主要技術(shù)參數(shù)型號(hào)：TBMS-D-A供電電源：DC24V±30%顯示屏尺寸：7吋〔區(qū)分率800X480〕鍵盤(pán)：最大外擴(kuò)64鍵，支持觸摸屏輸入語(yǔ)音：最大輸出功率1W通信口：1路CAN，1路RS485，1路以太網(wǎng)運(yùn)行溫度：-25℃-+70℃三、軟、硬件設(shè)計(jì)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(guò)CAN總線與其他把握系統(tǒng)進(jìn)展通信；電池電壓采樣選用12位精度的ADS7841進(jìn)展差分取樣，消退干擾，同時(shí)差分輸入保證了電池組與檢測(cè)電路不共地；溫度測(cè)量選用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，采集電池箱內(nèi)測(cè)試點(diǎn)溫度；由于電動(dòng)汽車(chē)用電環(huán)境簡(jiǎn)潔，有很強(qiáng)的電磁干擾！從而影響信號(hào)在線檢測(cè)與把握系統(tǒng)的正常工作。為了減小電磁干擾實(shí)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(jī)工作電源與車(chē)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(dǎo)向間的分布電容并使其導(dǎo)向垂直，以減小磁場(chǎng)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)境下牢靠運(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狀況下，測(cè)量精度≤0.5%。顯示單元承受SAM9263B為主芯片的ARM9方案，經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)電源，以及承受汽車(chē)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)承受光耦隔離，主板和核心板分開(kāi)設(shè)計(jì)；顯示選用7”真彩觸摸屏，操作簡(jiǎn)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(jiǎn)潔，保證測(cè)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(fù)保險(xiǎn)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(shè)計(jì)，簡(jiǎn)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(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(mén)狗等技術(shù)，防止程序失效，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。在SOC的估算上承受現(xiàn)在比較成熟的方法，依據(jù)電動(dòng)汽車(chē)的工作狀態(tài)〔行駛，靜置，充電〕，分別承受安時(shí)法、開(kāi)路電壓法進(jìn)展SOC估量，在承受安時(shí)法簡(jiǎn)潔有效的根底上，在特定條件下承受加權(quán)安時(shí)法進(jìn)展SOC校正，消退安時(shí)法帶來(lái)的累計(jì)誤差，保證SOC精度在8%以內(nèi)；顯示監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用定制的操作系統(tǒng)，界面承受QT4.62，上位機(jī)軟件也承受QT4.62進(jìn)開(kāi)放發(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(kāi)關(guān)狀態(tài)顯示等功能；由于從操作系統(tǒng)到開(kāi)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(quán)問(wèn)題。軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)五、工程主要特點(diǎn)工程方案的特色承受分布式隔離檢測(cè)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)模塊之間承受CAN總線方式進(jìn)展通訊；鑒于汽車(chē)內(nèi)工作環(huán)境惡劣，將全部測(cè)量單元盡量靠近測(cè)量源并承受單獨(dú)的測(cè)量單元。大大削減環(huán)境對(duì)各取樣點(diǎn)的干擾，提高測(cè)量精度；電池電壓測(cè)量承受差分輸入，光耦繼電器切換方式進(jìn)展采樣，在保證電壓測(cè)量精度的根底上，大大簡(jiǎn)化了采樣電路，保證了其穩(wěn)定性和牢靠性；檢測(cè)精度高。電壓測(cè)量精度≤±0.2%；電流檢測(cè)承受二擋自動(dòng)換擋霍爾傳感器，測(cè)量精度在10%Ie及以下和10%-100%Ie時(shí)，均能保證≤±0.5%；芯片選用汽車(chē)級(jí)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(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下牢靠工作；產(chǎn)品主要特點(diǎn)產(chǎn)品主要特點(diǎn)顯示系統(tǒng)除核心板外，軟、硬件及驅(qū)動(dòng)程序等都是自行開(kāi)發(fā)，大大降低了本錢(qián)；功能完善。BMS承受分布式設(shè)計(jì)，具備對(duì)單體電池狀態(tài)如端電壓、特征點(diǎn)溫度等實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)庫(kù)治理等強(qiáng)大