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帶你認(rèn)識什么是BMS(電池管理系統(tǒng))干貨

哈哈hfgfdf ? 來源:嵌入式學(xué)習(xí)資料 ? 作者:嵌入式學(xué)習(xí)資料 ? 2024-03-28 17:49 ? 次閱讀
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概述

BMS是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶,對于新能源汽車來說,電池是既基礎(chǔ)又核心的部件,汽車的各個部件均依靠電池來供電。

電池包一般是由電池模組、熱管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)、電氣系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)件組成,其中電池模組是由多個電芯組成。

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電池包的成組方式有:先串后并和先并后串。

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一般來說,電動汽車是靠由一個個的單體電芯串聯(lián)而組成的電池包來供電,通常單體電芯的數(shù)目能達(dá)到上百個。

而BMS(Battery Management System,即電池管理系統(tǒng)) 就是專門針對電動汽車鋰電池的管理系統(tǒng)。

BMS的硬件拓?fù)?/p>

BMS的硬件拓?fù)浼軜?gòu)分為集中式與分布式兩種類型。

集中式:

將所有電氣部件集中在一塊板子上。這種硬件架構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是電路設(shè)計簡單,成本低;缺點(diǎn)是單體采樣的線束比較長,采樣壓降不一,采樣線束設(shè)計復(fù)雜,采樣通道數(shù)有限,適用于較小的電池包。

分布式:

分布式硬件架構(gòu)包括主板和從板。這種硬件架構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是采樣線束距離均勻;缺點(diǎn)是成本較高,需要額外的芯片將各個模塊的信息整個發(fā)送給BMS主板。

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BMS的電氣架構(gòu)

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1.主正繼電器內(nèi)側(cè)電壓VA

2.主保險絲外側(cè)電壓V1

3.主正繼電器外側(cè)電壓VC

4.主負(fù)繼電器外側(cè)電壓VG

5.快充正繼電器外側(cè)電壓VD

6.快充負(fù)繼電器外側(cè)電壓V3

BMS 常用CAN網(wǎng)絡(luò)

1、 ECAN(external CAN)整車CAN

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2、 ICAN(Internal CAN)子網(wǎng)CAN

BMS的功能

BMS的目的,主要就是為了能夠提高電池的利用率,防止電池出現(xiàn)過充電和過放電,延長電池的使用壽命,監(jiān)控電池的狀態(tài)。

BMS的主要功能包括:電池物理參數(shù)實時監(jiān)測;電池狀態(tài)估計;在線診斷與預(yù)警;充、放電與預(yù)充控制;均衡管理和熱管理等。

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BMS的總壓采集(主板功能)

通常,BMS采用分壓電路測各節(jié)點(diǎn)相對于GND的電壓。用于診斷保險絲和繼電器的連通狀態(tài)。

BMS的電流采集(主板功能)

電流采集通常有兩種,一種是霍爾傳感器,一種是分流器。

BMS的電芯電壓和溫度采集(從板功能)

以先并后串為例,電池包由許多的單體電芯組成,將 X 個單體電芯并聯(lián)稱為一并,然后將 Y 并串聯(lián)組成一個電池包。

BMS的電芯電壓采集,實際上是以并為單位進(jìn)行采集,電池包有多少并電池就有多少采集點(diǎn)。

BMS的電芯溫度采集,通常是采集一定范圍內(nèi)的溫度,所以采集點(diǎn)相對電壓較少,只有幾個。

現(xiàn)在從板通常使用菊花鏈技術(shù),完成電壓和溫度的采集。

BMS的SOC、SOP和SOH(ASW計算)

SOC即電池組的電池剩余電量,保證SOC維持在合理的范圍內(nèi),防止由于過充電或過放電對電池的損傷非常重要。

計算SOC的SOC算法通常需要電池組的最大可用容量和總線電流。

SOP即電池的功率狀態(tài),包括最大允許的充電功率和最大允許的放電功率。計算SOP需要電池的SOC和溫度。

SOH即電池的健康狀態(tài),它包括兩部分:安時容量和功率的變化。

一般認(rèn)為:當(dāng)安時容量衰減20%或者輸出功率衰減25%時,電池的壽命就到了。功率的變化更為重要這是因為電池的安時容量比較小,可以供應(yīng)的功率有限尤其是在低溫。

BSM的絕緣檢測

絕緣檢測的目的:檢測電池包的正極對殼體和負(fù)極對殼體的絕緣阻值,防止電池包漏電導(dǎo)致安全事故發(fā)生。

BSM的充電管理

充電方式分為:快充和慢充

AC交流充電(慢充):采用交流車載充電機(jī)對電池系統(tǒng)進(jìn)行充電

DC直流充電(快充):采用外部直流充電樁對電池系統(tǒng)進(jìn)行充電

均衡管理

電池組內(nèi)均衡的方式分為兩種:被動均衡和主動均衡。

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國標(biāo)數(shù)據(jù)上傳

數(shù)據(jù)上傳路徑:

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上傳內(nèi)容:

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BMS組成

BMS是電池包關(guān)鍵的零部件,與VCU類似,部分由硬件電路、底層軟件和應(yīng)用層軟件組成。

在分布式架構(gòu)中,BMS硬件由主板(BCU)和從板(BMU)兩部分組成, 從版安裝于模組內(nèi)部,用于檢測單體電壓、電流和均衡控制;主板安裝位置比較靈活,用于繼電器控制、荷電狀態(tài)值(SOC)估計和電氣傷害保護(hù)等。

底層軟件架構(gòu)符合AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn), 模塊化開發(fā)容易實現(xiàn)擴(kuò)展和移植,提高開發(fā)效率。

應(yīng)用層軟件是BMS的控制,包括電池保護(hù)、電氣傷害保護(hù)、故障診斷管理、熱管理、繼電器控制、從板控制、均衡控制、SOC估計和通訊管理等模塊, 應(yīng)用層軟件架構(gòu)如下圖所示:

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審核編輯 黃宇

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