BMS系統(tǒng)簡(jiǎn)介PPT課件

1、.,1,BMS(電池管理系統(tǒng))簡(jiǎn)介,.,2,BMS是Battery Management System的縮寫(xiě)， 意思為電池管理系統(tǒng)。顧名思義電池管理系統(tǒng)是用來(lái)管理電池的以便電池能夠維持更好的狀態(tài)，穩(wěn)定工作。 電池管理系統(tǒng)與電池緊密結(jié)合在一起，對(duì)電池的電壓、電流、溫度進(jìn)行時(shí)刻檢測(cè)，同時(shí)還進(jìn)行漏電檢測(cè)、熱管理、電池均衡管理、報(bào)警提醒，計(jì)算剩余容量、放電功率，報(bào)告SOC&SOH 狀態(tài)，還根據(jù)電池的電壓電流及溫度用算法控制最大輸出功率以獲得最大行駛里程、以及用算法控制充電機(jī)進(jìn)行最佳電流的充電，通過(guò)CAN 總線接口與車(chē)載總控制器、電機(jī)控制器、能量控制系統(tǒng)、車(chē)載顯示系統(tǒng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。,概念,.,3,BM

2、S的必要性,鋰離子電池，在使用中最怕的就是過(guò)充電和過(guò)放電。一旦過(guò)充、過(guò)放電，電池就要損壞，容量降低，壽命減少。嚴(yán)重的情況下，還會(huì)發(fā)生爆裂和起火燃燒。 蓄電池在成組使用時(shí)，更容易發(fā)生過(guò)充、過(guò)放電的現(xiàn)象，其根源都在于電池的一致性差異所引起來(lái)的。而這些差異，如果在充、放電過(guò)程中沒(méi)有得到應(yīng)有的控制，將進(jìn)一步加大，導(dǎo)致部分電池發(fā)生過(guò)充、過(guò)放電現(xiàn)象，造成電池容量和壽命的急劇下降，最終引起事故的發(fā)生。這是蓄電池在使用中出現(xiàn)的難題！,.,4,主要功能和指標(biāo),電池管理系統(tǒng)主要有三個(gè)功能： （1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)。通過(guò)檢測(cè)電池的外特性參數(shù)（如電壓、電流、溫度等），采用適當(dāng)?shù)乃惴?，?shí)現(xiàn)電池內(nèi)部狀態(tài)（如容量和SOC等

3、）的估算和監(jiān)控，這是電池管理系統(tǒng)有效運(yùn)行的基礎(chǔ)和關(guān)鍵； （2）在正確獲取電池的狀態(tài)后進(jìn)行熱管理、電池均衡管理、充放電管理、故障報(bào)警等； （3）建立通信總線，向顯示系統(tǒng)、整車(chē)控制器和充電機(jī)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。,.,5,二、系統(tǒng)組成,.,6,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,.,7,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(guò)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

4、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)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(guò)車(chē)內(nèi)CAN總線相連，組成BMS系統(tǒng)。,系統(tǒng)框圖概述,.,8,電池管理系統(tǒng)整體主控模塊,主控模塊包括繼電器控制、電流測(cè)量、總電壓與絕緣檢測(cè)和通訊接口等電路 。,.,9,實(shí)物圖片主控模塊,主控模塊,電源及其處理電路,CAN通信處理電路,繼電器,MC9S 12DT

5、128,實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,存儲(chǔ)器,總電壓隔離運(yùn)放,絕緣檢測(cè)電路,電流測(cè)量電路,.,10,電池管理系統(tǒng)整體 從控模塊,從控模塊主要實(shí)現(xiàn)電壓測(cè)量、溫度測(cè)量、均衡管理、熱管理和通訊等電路。,.,11,模塊功能描述,電源模塊：給各種用電器件提供穩(wěn)定電源 MCU模塊：采集、分析數(shù)據(jù)、收發(fā)控制信號(hào) 繼電器控制模塊：控制繼電器的吸合、斷開(kāi)來(lái)控制電池組是否向外供電 電流檢測(cè)模塊：采集電池組充放電過(guò)程中的充放電電流 電壓檢測(cè)模塊：測(cè)量電池組各個(gè)模塊電壓 溫度檢測(cè)模塊：檢測(cè)電池組充放電過(guò)程中電池組溫度 均衡控制模塊：對(duì)電池均衡進(jìn)行控制 總電壓與絕緣檢測(cè)模塊：監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池組總電壓以及電池組與車(chē)體之間的絕緣是否符合要求

6、CAN收發(fā)模塊：進(jìn)行其他控制器與MCU間的數(shù)據(jù)通信及程序的標(biāo)定與診斷,協(xié)調(diào)整車(chē)控制系統(tǒng)與MCU之間的通信 RS232收發(fā)模塊：用于進(jìn)行電池組管理系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、程序的標(biāo)定、參數(shù)的修正,.,12,主要技術(shù)要點(diǎn),主回路控制模塊 BMCU輸出高低電平控制信號(hào)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)繼電器閉合與斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)主回路繼電器的吸合與開(kāi)啟。串行互鎖控制方式，提高控制可靠性。 電壓采集 采用專用的電壓采集芯片對(duì)單體電池電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，通過(guò)光耦將數(shù)字信號(hào)傳至LMCU。單體電池電壓的檢測(cè)精度為5mV 溫度采集 采用數(shù)字式溫度傳感器，把每個(gè)溫度傳感器的地線、數(shù)據(jù)線、電源線進(jìn)行合并，采用一根數(shù)據(jù)總線來(lái)進(jìn)行通信，溫度檢測(cè)精度為1。 數(shù)

7、據(jù)處理與SOC估算 承擔(dān)了電池管理系統(tǒng)核心的計(jì)算工作，包括電池組的SOC，最高、最低溫度，最大、最小充放電功率，最大、最小充放電電流，最大、最小模塊電壓等數(shù)據(jù)的分析計(jì)算。SOC的估算在安時(shí)計(jì)量方法的基礎(chǔ)上，采用電池的OCV-SOC曲線對(duì)SOC進(jìn)行修正。,.,13,BMS的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì),保護(hù)功能 延遲電芯壽命和安全 使用。 保護(hù)功能如下： 過(guò)壓保護(hù) 欠壓保護(hù) 過(guò)流保護(hù) 短路保護(hù) 超溫保護(hù) 漏電保護(hù),性能 高能量和快速響應(yīng)時(shí) 間。 高級(jí)電池均衡功能 可重復(fù)利用 在260ns內(nèi)快速處理短路事件,管理功能 應(yīng)用設(shè)備接口。 RS232接口 CAN總線接口 歷史故障記錄,.,14,獨(dú)特的保護(hù)功能,上限電壓值

8、3.65V,正常工作電壓3.2V,下限電壓值2.8V,過(guò)充電 將損壞電芯，可能導(dǎo)致燃燒和爆炸。 深度放電 將損壞電芯，從而減少電池容量。,BMS 監(jiān)控每一塊電芯和處理各種嚴(yán)重情況： 電壓監(jiān)控以避免過(guò)度充電或過(guò)放電； 電流監(jiān)測(cè)以避免過(guò)流或短路； 溫度監(jiān)控以防止損壞電池或延長(zhǎng)電池壽命。 處理措施實(shí)例： 減小負(fù)載(如：降低速度)或斷開(kāi)負(fù)載輸出； 斷開(kāi)充電機(jī)和電池之間的連接； 啟動(dòng)冷卻裝置（如：開(kāi)啟風(fēng)扇）。,.,15,電池均衡,電池均衡處理能夠保證不同電芯之間荷電狀態(tài)達(dá)到一致，避免單個(gè)電池在充電時(shí)被過(guò)充、放電時(shí)被過(guò)放，充分均衡過(guò)程能夠使電池組容量達(dá)到最大。,.,16,管理功能,錯(cuò)誤記錄，并長(zhǎng)期儲(chǔ)存在主

9、機(jī)SD卡中，數(shù)據(jù)讀取方便，便于后期維護(hù)。 電池組或管理系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，主機(jī)上的蜂鳴器對(duì)用戶發(fā)出報(bào)警提示，同時(shí)顯示屏上會(huì)顯示具體故障類(lèi)型。 BMS設(shè)置了強(qiáng)大的系統(tǒng)自檢功能，系統(tǒng)上電后對(duì)電壓、溫度、通訊等進(jìn)行檢測(cè)，保證系統(tǒng)自身工作正常。,RS232通訊，可以連接無(wú)線傳輸模塊、LCD屏、數(shù)據(jù)采集模塊，還可以與客戶指定的設(shè)備進(jìn)行通信。 強(qiáng)大CAN通訊包（CAN2.0A,B和CAN Open，總線速率從125 kbit/s到1Mbit/s ）。 通過(guò)模擬信號(hào)、PWM、CAN方式以充電機(jī)支持方式對(duì)電壓、電流進(jìn)行充電控制。,.,17,BMS系統(tǒng)目前的研究方向,電池管理系統(tǒng)已經(jīng)逐漸的由監(jiān)控系統(tǒng)向管理系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。

10、 電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展極其產(chǎn)業(yè)化，對(duì)蓄電池管理系統(tǒng)將有巨大的市場(chǎng)需求。為了滿足汽車(chē)的實(shí)際需求，電池管理系統(tǒng)在功能、可靠性、實(shí)用性、安全性等方面都做出了重要的努力。檢測(cè)方面，提高了電壓、電流和溫度的測(cè)量精度，基本滿足了車(chē)輛運(yùn)行和電池使用的要求。在防止過(guò)分充放電方面。增加了齊備的通訊設(shè)備，在車(chē)輛運(yùn)行期間可以隨時(shí)與整車(chē)控制器通訊，達(dá)到優(yōu)化駕駛，提高車(chē)輛性能，防止過(guò)放電。充電過(guò)程中，與充電機(jī)的通訊能實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制和優(yōu)化充電，保證充電的快速安全。數(shù)據(jù)處理方面，增加了電池故障的實(shí)時(shí)分析能力，對(duì)電池的濫用進(jìn)行預(yù)警和報(bào)警，對(duì)故障進(jìn)行定位，為電池的維修提供方便?？煽啃苑矫娼Y(jié)合現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的抗干擾能力。單體電池間的均衡方面，增加了電池的均衡控制能力，提出了充放電均衡、電阻均衡、開(kāi)關(guān)電容均衡等概念。 除了車(chē)用蓄電池管理系統(tǒng)之外，在“驅(qū)動(dòng)電池的充放電控制系統(tǒng)”“電池充電方法“、“充放電安全保護(hù)”、“電池管理系統(tǒng)通訊技術(shù)”等方面也有很多的學(xué)術(shù)論文和科研成果。,.,18,BMS未來(lái)發(fā)展方向,對(duì)電池狀態(tài)