电池管理系统BMS.ppt

一、一、BMS的相关介绍的相关介绍研发的目标和范围研发的目标和范围电池管理系统电池管理系统BMSBMS概概 述述 电动汽车电池管理系统BMS主要用于对电动汽车的动力电池参数进行实时监控、故障诊断、SOC估算、行驶里程估算、短路保护、漏电监测、显示报警，充放电模式选择等，并通过CAN总线的方式与车辆集成控制器或充电机进行信息交互，保障电动汽车高效、可靠、安全运行。l实时跟踪电池运行状态及参数检测实时跟踪电池运行状态及参数检测：实时采集电池充放电状态，采集数据有电池总电压，电池总电流，每个电池箱内电池测点温度以及单体模块电池电压等。由于动力电池都是串联使用的，所以这些参数的实时，快速，准确的测量是电池管理系统正常运行的基础。l剩余电量估算剩余电量估算：电池剩余能量相当于传统车的油量。荷电状态（SOC）的估算是了为了让司机及时了解系统运行状况。实时采集充放电电流、电压等参数，并通过相应的算法进行剩余电量的估计。l充放电控制充放电控制：根据电池的荷电状态控制对电池的充放电，当某个参数超标如单体电池电压过高或过低时，为保证电池组的正常使用及性能的发挥，系统将切断继电器，停止电池的能量供给和释放。项目研发目标项目研发目标热管理热管理：实时采集每个电池箱内电池测点温度，通过对散热风扇的控制防止电池温度过高。均衡控制均衡控制：由于电池个体的差异以及使用状态的不同等原因，电池在使用过程中不一致性会越来越严重，系统应能判断并自动进行均衡处理。故障诊断故障诊断：电动汽车电池的工作电压一般都比较高（90V-700V），系统应监测供电短路，漏电等可能对人身和设备产生危害的状况。电池状况预测和报警电池状况预测和报警：通过对电池参数的采集，系统具有预测电池组中单体电池性能、故障诊断和提前报警等功能，以便对电池进行维护和更换，以保证安全。信息监控信息监控：电池的主要信息在车载显示终端进行实时显示。参数标定参数标定：由于不同车型使用的电池类型、数量，每个电池箱容量和数量不同，因此系统应具有对车型、车辆编号、电池类型和电池模式等信息标定的功能。项目研发目标项目研发目标二、系统组成二、系统组成采集单元采集单元均衡单元均衡单元显示单元主控单元充电机BMS系统.内部CAN总线系统框图系统框图采集单元：采集单元：每个采集单元可测量19节电池端电压及6个测量点温度和1路风扇控制，安装在每个电池箱内。电池均衡控制模块：电池均衡控制模块：当电池箱内电池电压不一致超过规定值时，在充电电流小于一定值后，可自动对电池进行均衡。主控单元：主控单元：主控单元完成对电池组总电压、总电流的检测，并通过CAN总线与采集单元、均衡模块、显示单元或车载仪表系统及充电机等通信。显示单元：显示单元：用于电池组的状态以及SOC等各种参数的显示、操作等，并可保存相关数据。整个项目中，即在1个电池箱内按装1个采集单元或加入1个电池均衡模块，若干个采集单元（+若干个均衡模块）+1个主控单元+显示单元，所有模块都通过车内CAN总线相连，组成BMS系统。系统框图概述系统框图概述型号命名型号命名TBMS-设计序号(依次用A、B、C英文字母表示)最大采集路数 电压测量量程（V）泰坦BMS产品TBMS-设计序号(依次用A、B、C英文字母表示)I：主控单元 D：显示单元 泰坦BMS产品 采集单元采集单元采集单元采集单元采集单元l主要技术参数 型 号：TBMS0519-A 供电电源：DC24V30%电压测量范围及精度：0-+5V，0.2%最大检测周期：0.2S 检测电池只数：23节 温度检测路数及精度：6路，1 风扇控制：1路（可驱动DC24V/0.15A风扇6个）通信口：1路CAN，1路232 运行温度：-25-+70 主控单元主控单元主控单元l主要技术参数 型 号：TBMS-I-A 供电电源：DC24V30%电压测量范围及精度：0-750V（可选），0.2%电流测量范围及精度：-300A-+300A，0.5%SOC估算精度：8%正负极对地绝缘监测：0-999.9K 通信口：2路CAN，1路RS485 运行温度：-25-+70显示单元 显示单元选用7”带触摸屏真彩显示，系统采用SAM9263B为主芯片的ARM9方案，重新设计电源；CAN总线以及与上位PC机之间通讯用485总线系统采用光耦隔离；主板和核心板分开设计，以及采用汽车级别的相关芯片，系统稳定性高，保证该系统能在汽车这样的恶劣环境下工作。显示单元显示单元l主要技术参数 型 号：TBMS-D-A 供电电源：DC24V30%显示屏尺寸：7吋（分辨率800X480）键盘：最大外扩64键，支持触摸屏输入 语音：最大输出功率1W 通信口：1路CAN，1路RS485，1路以太网 运行温度：-25-+70显示单元显示单元三、软、硬件设计u 采集单元l CPU选用集成了CAN控制器模块的dsPIC30F系列芯片；l CAN收发器选用MCP2551，通过CAN总线与其他控制系统进行通信；l 电池电压采样选用12位精度的ADS7841进行差分取样，消除干扰，同时差分输入保证了电池组与检测电路不共地；l 温度测量选用数字温度传感器DS18B20，采集电池箱内测试点温度；l 由于电动汽车用电环境复杂，有很强的电磁干扰！从而影响信号在线检测与控制系统的正常工作。为了减小电磁干扰采取如下措施：1）在CPU和CAN收发器之间加入高速光耦隔离器，并增加瞬变二极管，共模电感，热敏电阻等保护措施；2）单片机工作电源与车辆电源地线隔离，消除地线窜扰的可能；3）数字温度传感器使用屏蔽电缆封装，并将屏蔽地搭铁，CAN总线选用屏蔽双绞线；4）PCB板制作尽量加大线间距，以降低导向间的分布电容并使其导向垂直，以减小磁场耦合，减小电源线走线有效面积及选用性价比高的器件等。.硬件设计特点硬件设计特点硬件设计特点硬件设计特点u主控单元l 与采集单元一样，硬件设计增加了多种抗干扰措施，以保证在恶劣电磁环境下可靠运行；l 总电流采样采样二档设计，以保证在小电流和大电流情况下，测量精度0.5%。u显示单元l采用SAM9263B为主芯片的ARM9方案，经过重新设计电源，以及采用汽车级别的相关芯片，系统稳定性高；lCAN总线以及与上位PC机之间通讯用485总线系统采用光耦隔离，主板和核心板分开设计；l显示选用7”真彩触摸屏，操作简单、明了。电池电压采样采用差分输入、光耦继电器切换，光耦隔离，电路简单，保证测量精度。电池电压采样电路电池电压采样电路 此为CAN2通讯接口电路，采用瞬变电压抑制二极管和自恢复保险丝组成保护电路，并加入共模电感提高抗干扰能力。通信保护电路通信保护电路 温度取样部分采用总线方式设计，简化了温度传感器的接入。并提供了隔离保护。温度取样电路温度取样电路l系统软件均采用模块化程序设计；l多种软件抗干扰设计，如数字滤波算法，冗余，软件陷阱，看门狗等技术，防止程序失效，保证系统正常运行。l在SOC的估算上采用现在比较成熟的方法，根据电动汽车的工作状态（行驶，静置，充电），分别采用安时法、开路电压法进行SOC估计，在采用安时法简单有效的基础上，在特定条件下采用加权安时法进行SOC校正，消除安时法带来的累计误差，保证SOC精度在8%以内；l显示监测系统使用定制的linux2.6.24操作系统，界面采用QT4.62，上位机软件也采用QT4.62进行开发，主要实现：标定程序，SOC估算程序，故障分析子程序，信号监控与报警子程序，实时数据保存，数据和曲线显示，各开关状态显示等功能；l由于从操作系统到开发环境都自行研发完成，所以可以方便的制作出客户需要的介面，而且不存在版权问题。软件设计特点软件设计特点Windows下标定软件也用QT开发，不存在版权问题自已定制的可视开发界面五、项目主要特点u项目方案的特色l 采用分布式隔离检测技术，全系统分为四个主要子系统，即采集单元、均衡模块、主控单元、显示单元，四个模块之间采用CAN总线方式进行通讯；l 鉴于汽车内工作环境恶劣，将所有测量单元尽量靠近测量源并采用单独的测量单元。大大减少环境对各取样点的干扰，提高测量精度；l 电池电压测量采用差分输入，光耦继电器切换方式进行采样，在保证电压测量精度的基础上，大大简化了采样电路，保证了其稳定性和可靠性；l 检测精度高。电压测量精度0.2%；电流检测采用二挡自动换挡霍尔传感器，测量精度在10%Ie及以下和10%-100%Ie时，均能保证0.5%；l 芯片选用汽车级芯片以及高速光耦隔离、瞬变二极管抑制，共模电感，热敏电阻等保护措施，可以在强磁场环境下可靠工作；产品主要特点产品主要特点产品主要特点产品主要特点l显示系统除核心板外，软、硬件及驱动程序等都是自行开发，大大降低了成本；l功能完善。BMS采用分布式设计，具备对单体电池状态如端电压、特征点温度等实时监控、充放电控制、故障分析及定位、整组电池SOC估算、热管理、实时数据存储及数据库管理等强大功能；lBMS主机、采集单元面板设置了电源、运行、过压、过热等指示灯，可以直观方便的了解电池的工作状态；l 防水防尘设计。为了满足车辆的恶劣运行环境的需求，BMS外壳采用铸铝浇铸一次成型，具有防尘、防溅水功能；l 模块化设计，减少产品规格，有利于采购，生产管理，检验等各个环节的成本控制，有利于降低整个系统的价格。谢 谢！