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                          Body .news-nr-box h1 { 字体大小: 18px; font-family: Airal; text-align: center;行高: 25px;填充: 10px 0;保证金: 0px;颜色:#333; } 电池管理系统bms工作原理_电池管理系统组件 2019年2月27日 来自:惠州市京辉仪器设备有限公司 视图: 137

                          电池管理系统概念

                          电池管理系统BMS(电池管理系统)是电动汽车电池系统的重要组成部分aaaa。一方面aaa,它检测并收集和计算电池的实时状态参数aaaaa,并根据检测值与允许值之间的比较控制电源电路的开/关;另一方面aaaa,将收集的关键数据报告给车辆控制器并接收控制器aaaaa。该指令与车辆上的其他系统协同工作aaaaa。电池管理系统aaa,不同的电池类型aaa,通常对管理系统有不同的要求aaa。

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                          电池管理系统功能

                          通常aaaa,电动车辆电池管理系统必须实现以下功能:

                          1、准确估测动力电池组的荷电状态:

                          准确地估计动力电池组的充电状态(SOC)aaaa,即剩余电池电量aaaaa,以确保SOC保持在合理范围内aaaa,以防止由于过充电或过放电而损坏电池aaaa,从而预测混合动力汽车保留随时aaaa。电池剩余多少能量或蓄电池的充电状态aaaaa。

                          2、动态监测动力电池组的工作状态:

                          在电池的充电和放电过程中aaaaa,收集电动车辆(应该是动力电池组)的电池组中的每个电池的端子电压和温度aaa,充电和放电电流以及总电池组电压aaa。实时防止电池过度充电或过度放电aaaa。 aaaaa。同时aaaaa,可以及时给出电池状态aaaa,可以选择有问题的电池aaaaa,并且可以保持整个电池操作的可靠性和高效率aaaaa,从而可以实现剩余电池估计模型aaa。此外aaaa,应建立每个电池的历史aaa,为进一步优化和开发新型电力aaaaa,充电器aaaa,电动机等提供信息aaaa,为离线分析系统故障提供依据aaaaa。

                          3、单体电池间、电池组间的均衡:

                          也就是说aaa,电池在电池单元和电池组之间平衡aaaa,使得电池组中的电池达到均匀的状态aaaa。电池平衡一般分为主动均衡和被动均衡aaaaa。今天投放市场的大多数BMS都是被动平衡的aaa。均衡技术是世界目前正在研究和开发的电池能量管理系统中的关键技术aaa。

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                          电池管理系统原理

                          电池管理系统(BMS)aaaaa,即电池管理系统aaaaa,通过检测动力电池组中每个单电池的状态来确定整个电池系统的状态aaa,并根据它们的动力电池系统执行相应的控制调整和策略实施aaaaa。状态aaa。动力电池系统和各单元的充放电管理确保了动力电池系统的安全稳定运行aaa。

                          典型的电池管理系统拓扑结构主要分为两个主要部分:主控制模块和从控制模块aaaa。具体地aaaaa,它由中央处理单元(主控制模块)aaa,数据获取模块aaaaa,数据检测模块aaaa,显示单元模块aaaaa,控制单元(熔丝装置aaaa,继电器)等组成aaaaa。模块之间的数据通信通常通过使用内部CAN总线技术来实现aaaaa。

                          基于各模块的功能aaaa,BMS可实时检测动力电池的电压aaaa,电流aaaaa,温度等参数aaaaa,实现动力电池的热管理aaaaa,平衡管理aaaa,高压和绝缘检测aaaaa,并计算剩余容量aaaa,动力电池的充电和放电功率aaaa,以及SOC和SOH状态aaa。

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                          电池管理系统的主要组成

                          (1)电池端子模块(主要用于数据采集aaaa,如:电压参数aaaa,电流参数aaaaa,温度aaaaa,通信信号等);

                          (2)中间控制模块(主要与车辆系统通信aaaaa,控制充电器等);

                          (3)显示模块(主要用于数据表示和人机交互)aaa。

                          为了满足相关标准或规范aaa,BMS的以下组成部分将完成:

                          (1)电池参数检测aaaa。包括总电压aaaa,总电流aaa,单电池电压检测(防止过充电aaaa,过放电甚至反极性)aaa,温度检测(最好的电池aaa,关键电缆连接器等)aaaa,烟雾探测(监测电解)液体泄漏)aaa,绝缘检测(监测泄漏)aaaa,碰撞检测等;

                          (2)电池状态估计aaaaa。包括充电状态(SOC)或放电深度(DOD)aaa,健康状态(SOH)aaaa,功能状态(SOF)aaaaa,能量状态(SOE)aaa,故障和安全状态(SOS)等;

                          (3)在线故障诊断aaaaa。包括故障检测aaaa,故障类型判断aaaaa,故障定位aaa,故障信息输出等aaaa。故障检测是指通过采集的传感器信号诊断故障类型和预警aaaaa。

                          电池故障是指各种子系统的传感器故障aaaa,如电池组aaa,高压电路aaaaa,热管理aaaaa,执行器故障(如接触器aaa,风扇aaaa,泵aaaaa,加热器等)aaaaa,以及网络故障aaaaa,各种控制器硬件和软件故障aaaa。等待aaaa。电池组本身的故障是指过压(过充电)aaaa,欠压(过放电)aaa,过流aaa,超高温aaa,内部短路故障aaaa,接头松动aaaa,电解液泄漏aaaa,绝缘减少等;

                          (4)电池安全控制和报警aaaaa。包括热力系统控制aaaaa,高压电气安全控制aaa。在BMS诊断故障后aaaa,通过网络通知车辆控制器aaa,并且车辆控制器需要执行有效处理(BMS也可以在超过某个阈值时切断主回路功率)以防止高温aaaaa,低温温度aaaa,过充电aaa,过放电aaaa,过流aaa,漏电等对电池和人体的损害;

                          (5)充电控制aaaaa。 BMS有一个充电管理模块aaaaa,可根据电池的特性aaaaa,充电器的温度和功率水平控制充电器安全充电;

                          (6)电池均衡aaaaa。不一致的存在导致电池组的容量小于该组中的小型单体的容量aaa。电池均衡是基于单个电池的信息aaaaa,采用有源或无源aaa,耗散或非耗散均衡方法aaaa,尽可能使电池组容量接近小单体的容量;

                          (7)热管理aaaaa。根据电池组的温度分布信息和充放电要求aaa,确定有源加热/散热的强度aaa,使电池尽可能在适合Zui的温度下工作aaa,以及电池的性能充分利用;

                          (8)网络通信aaaa。 BMS需要与诸如车辆控制器的网络节点通信aaaa。同时aaaa,BMS不便于在车辆上拆卸aaa。它需要在线校准aaaaa,监控aaaaa,升级和维护aaa,无需拆除外壳aaa。通用车辆网络采用CAN; p>

                          (9)信息存储aaaa。用于存储SOCaaaa,SOHaaa,SOFaaaaa,SOEaaaaa,累计充放电数量aaa,故障码和一致性等关键数据;

                          (10)电磁兼容性aaaa。由于恶劣的环境aaaaa,BMS需要具有良好的抗电磁干扰能力aaa,并且BMS需要具有小的外部辐射aaaa。

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                          图2电池管理系统算法框架

                          怎样构成电池管理系统

                          为新的基于电池的电源系统设计监控电路aaaa,您将采取什么策略来优化设计的成本和可制造性aaaaa? zui的首要考虑因素是确定系统的优选结构以及电池和相关电子元件的位置aaaa。在基本结构明确之后aaa,必须考虑的下一个问题之一是电路拓扑的权衡协调问题aaaa,例如aaaaa,如何优化最终产品的通信和互连aaaa。

                          电池的形状因数将对电力系统结构产生重大影响aaaa。您是否想使用大量小电池来安装形状复杂的电池模块(或电池组)aaaaa?或者使用外形尺寸较大的电池aaaaa,这会限制电池数量或因重量问题而导致其他尺寸限制aaaa?这可能是设计变量的一个重要部分aaa,因为新形状的电池不断上市aaaa,人们不断努力将电池模块或电池组集成到产品中aaa,这将与整个产品更加一致概念aaa。例如aaa,在汽车设计的情况下aaaaa,电池zui最终可能分散在车辆的某些空间中aaaaa,并且如果没有放置空间aaa,则利用效率低aaaa。

                          另一个考虑因素是电池(或模块电池组)aaaaa,电池管理系统(或其子系统)和zui终端应用接口之间的测试信号和/或遥测信号的互连aaaaa。在大多数情况下aaa,可以使用外壳将电池模块或电池组中的一些数据采集电路集成在一起aaa,这样如果需要更换aaaaa,生产IDaaaa,校准和使用规范等重要信息可与可更换组件一起使用aaaaa。走aaaa。这种类型的信息可用于电池管理系统(BMS)或服务设备aaaaa,并且zui极大地减少了线束中所需的高压额定导体的数量aaa。

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                          图1:不同的电池监视拓扑

                          接下来aaaa,对于给定的机械概念设计aaaaa,监控硬件拓扑结构由精确定义的需要支持的电池数量决定aaa。在汽车应用中aaa,通常有超过100个电池测量点aaa,系统的模块化将决定给定电路系统测量的电池数量aaaa。通常情况是所有电池通过安全断开“服务插头”分成至少两个子组aaaaa。

                          通过在发生故障时将电压保持在200V以下aaa,该方法大大降低了维护人员可能遇到的电击风险aaa。更大的电池组意味着使用两组隔离的数据采集系统aaaaa,每组可以支持50个电池组aaa。在某些情况下aaaa,所有电子元件都在经济的印刷电路板上aaaa,但这需要大量的互连aaaaa,如图1(a)所示aaaaa。或者aaaa,电子组件可以以分布式方式放置并且更紧密地集成到电池模块中aaaaa,但是这需要遥测链接方法aaaaa。为了获得可靠的数据完整性aaaaa,汽车线束内置的远程测量功能电路必须采用坚固的协议aaa,例如广泛使用的CAN总线aaa。

                          尽管真正的CAN总线接口涉及多个网络层aaa,但是使用PHY层来形成BMSLAN结构以便在模块内进行有效通信是方便的aaaa。这种分布式结构如图1(b)所示aaaa。此拓扑允许计算工作量分布在多个小型处理器之间aaaa,从而降低了所需的数据传输速率并减轻了LAN方法可能导致的EMI问题aaaa。最终的BMS应用程序接口可能是到主机系统管理处理器的CAN总线连接aaaa,并且需要定义(或在开始时)特定信息事务aaa。

                          其他因素也可能影响物理结构和监测电路aaaa。在锂离子电池的情况下aaa,需要电池容量平衡aaaaa,如果需要有源平衡aaa,则会导致额外的热管理问题(散热)和电源转换电路aaaa。温度探针通常分布在整个模块中aaaa,以提供将电压读数与充电状态相关联的方式aaaaa,因此需要一些支持电路和连接方案aaa。设计中经常被忽视的考虑因素是当产品未使用或存放在架子上时aaaaa,电池泄漏应该是最小的aaaa。在某些情况下aaaaa,需要额外的控制接线aaaaa。

                          在上面实现的结构中aaaa,存在共同的测量功能aaaaa,其包括多通道ADCaaaaa,安全隔离屏障和一定程度的本地处理能力aaa。图2中的电路显示了一个可扩展的设计平台aaaaa,可实现数据采集aaaa。在该图中aaaa,该实现的核心组件是凌力尔特公司的LTC6803电池组监视器ICaaaaa,它还显示SPI数据隔离器和可选的专用电路aaaaa。该电路包括输入滤波器和无源平衡aaaaa,以形成完整的12芯电池数据采集解决方案aaaa。如果需要aaaa,可以简单地复制这些电路以支持更多电池测量方案aaa,同时共享本地微控制器的本地SPI端口aaa,从而提供外部CAN总线或其他LAN类型数据链路aaaaa。需要aaaaa。

                          与上一代显示器相比aaaa,LTC6803的主要改进是仅支持断电和/或电池供电aaa。当电源从V +引脚移除时aaaaa,电池负载将降至零(仅nA半导体泄漏)aaaaa。只要电压始终至少与电池组一样高aaaaa,就可以通过接通的电池电压或从单独的电源向V +提供工作电源aaaaa。为简单起见aaa,LTC6803还可以直接从电池组获取电力aaaaa,在这种情况下aaa,最低功耗状态(即待机)仅消耗12uA电流aaa。 LTM2883数据隔离器由主处理器通过内部隔离的DC-DC转换器供电aaa,因此器件将通过主处理器自动关断aaaaa。 LTM2883的一个非常有用的特性是它还为隔离的电子元件(即电池侧)提供大量的电源aaaa。驱动一个小型升压电源组件(图2中的LT3495-1)为LTC6803独立供电aaaaa,以便电池仅提供ADC来测量输入电流(即有源转换期间的平均值《 200nA)aaaa。该电路具有绝对最低的寄生电池泄漏aaa,同时消除了任何电池电流不匹配aaa,否则会导致电池容量不平衡aaaa。

                          LTC6803的一个便利功能是有两个自由ADC输入aaaa,其精度与电池输入相似aaa。这种方便的功能允许使用极少的附加电路进行辅助测量aaaaa,包括温度aaaaa,校准信号或负载电流测量aaaaa。一个特别有用的测量是使用门控电阻分压器测量电池组两端的电压aaaaa,如图2所示(以12:1的比例连接到VTEMP1输入)aaaa。当电路断电时aaa,相关的FET被关闭aaaa,因此电流的测量不会对电池造成不必要的负担aaaaa。由于可以独立于电池输入自定义此端口的滤波aaaaa,因此需要高达200 sps的奈奎斯特采样率来实现精确的充电电流计算aaa。单个电池测量可用于周期性地提供整个电池组的分压器的软件校准aaa,因此不需要昂贵的电阻器aaaaa。辅助输入的另一个非常有用的用途是测量高精度校准电源(例如凌力尔特公司的LT6655-3.3,0.025%精度参考)aaaaa,其中软件允许信道依赖aaa。与信道的固有匹配aaaa,纠正所有其他信道aaa。请注意aaa,热敏电阻的温度探头不必基于电池的电位aaaaa。这些探针通常不需要12位分辨率aaaa。这些探头通常设计为直接与微控制器连接aaaa,而高性能LTC6803的辅助输入则可用于更苛刻的功能aaaaa。

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                          图2:完整的12节电池隔离型BMS测量功能

                          总之aaaaa,在电池管理系统电路中需要考虑许多因素aaaa,尤其是那些决定封装限制的因素aaaa。当包装设计理念汇集在一起​​时aaa,考虑电子电路的结构和信息流也很重要aaa,这些结构也可能具有机械效应(例如aaa,连接器和导线数量)aaa。一旦这些因素得到权衡并且包装设计理念成熟aaaaa,只需插入一个具有LTC6803平台知名aaa,可扩展且经济高效的数据采集解决方案aaaa。

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