《BMS系统简介》PPT课件.ppt

BMS(电池管理系统)简介,BMS是BatteryManagementSystem的缩写，意思为电池管理系统。顾名思义电池管理系统是用来管理电池的以便电池能够维持更好的状态，稳定工作。电池管理系统与电池紧密结合在一起，对电池的电压、电流、温度进行时刻检测，同时还进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒，计算剩余容量、放电功率，报告SOC&SOH状态，还根据电池的电压电流及温度用算法控制最大输出功率以获得最大行驶里程、以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电，通过CAN总线接口与车载总控制器、电机控制器、能量控制系统、车载显示系统等进行实时通讯。,概念,BMS的必要性,锂离子电池，在使用中最怕的就是过充电和过放电。一旦过充、过放电，电池就要损坏，容量降低，寿命减少。严重的情况下，还会发生爆裂和起火燃烧。蓄电池在成组使用时，更容易发生过充、过放电的现象，其根源都在于电池的一致性差异所引起来的。而这些差异，如果在充、放电过程中没有得到应有的控制，将进一步加大，导致部分电池发生过充、过放电现象，造成电池容量和寿命的急剧下降，最终引起事故的发生。这是蓄电池在使用中出现的难题！,主要功能和指标,电池管理系统主要有三个功能：（1）实时监测电池状态。通过检测电池的外特性参数（如电压、电流、温度等），采用适当的算法，实现电池内部状态（如容量和SOC等）的估算和监控，这是电池管理系统有效运行的基础和关键；（2）在正确获取电池的状态后进行热管理、电池均衡管理、充放电管理、故障报警等；（3）建立通信总线，向显示系统、整车控制器和充电机等实现数据交换。,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,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：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：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,电池管理系统整体主控模块,主控模块包括继电器控制、电流测量、总电压与绝缘检测和通讯接口等电路。,实物图片主控模块,主控模块,电源及其处理电路,CAN通信处理电路,继电器,MC9S12DT128,实时时钟芯片,存储器,总电压隔离运放,绝缘检测电路,电流测量电路,电池管理系统整体从控模块,从控模块主要实现电压测量、温度测量、均衡管理、热管理和通讯等电路。,模块功能描述,电源模块：给各种用电器件提供稳定电源MCU模块：采集、分析数据、收发控制信号继电器控制模块：控制继电器的吸合、断开来控制电池组是否向外供电电流检测模块：采集电池组充放电过程中的充放电电流电压检测模块：测量电池组各个模块电压温度检测模块：检测电池组充放电过程中电池组温度均衡控制模块：对电池均衡进行控制总电压与绝缘检测模块：监测动力电池组总电压以及电池组与车体之间的绝缘是否符合要求CAN收发模块：进行其他控制器与MCU间的数据通信及程序的标定与诊断,协调整车控制系统与MCU之间的通信RS232收发模块：用于进行电池组管理系统状态监控、程序的标定、参数的修正,主要技术要点,主回路控制模块BMCU输出高低电平控制信号来控制驱动继电器闭合与断开，实现主回路继电器的吸合与开启。串行互锁控制方式，提高控制可靠性。电压采集采用专用的电压采集芯片对单体电池电压进行模数转换后，通过光耦将数字信号传至LMCU。单体电池电压的检测精度为5mV温度采集采用数字式温度传感器，把每个温度传感器的地线、数据线、电源线进行合并，采用一根数据总线来进行通信，温度检测精度为1。数据处理与SOC估算承担了电池管理系统核心的计算工作，包括电池组的SOC，最高、最低温度，最大、最小充放电功率，最大、最小充放电电流，最大、最小模块电压等数据的分析计算。SOC的估算在安时计量方法的基础上，采用电池的OCV-SOC曲线对SOC进行修正。,BMS的特点与优势,保护功能延迟电芯寿命和安全使用。保护功能如下：过压保护欠压保护过流保护短路保护超温保护漏电保护,性能高能量和快速响应时间。高级电池均衡功能可重复利用在260ns内快速处理短路事件,管理功能应用设备接口。RS232接口CAN总线接口历史故障记录,独特的保护功能,上限电压值3.65V,正常工作电压3.2V,下限电压值2.8V,过充电将损坏电芯，可能导致燃烧和爆炸。深度放电将损坏电芯，从而减少电池容量。,BMS监控每一块电芯和处理各种严重情况：电压监控以避免过度充电或过放电；电流监测以避免过流或短路；温度监控以防止损坏电池或延长电池寿命。处理措施实例：减小负载(如：降低速度)或断开负载输出；断开充电机和电池之间的连接；启动冷却装置（如：开启风扇）。,电池均衡,电池均衡处理能够保证不同电芯之间荷电状态达到一致，避免单个电池在充电时被过充、放电时被过放，充分均衡过程能够使电池组容量达到最大。,管理功能,错误记录，并长期储存在主机SD卡中，数据读取方便，便于后期维护。电池组或管理系统出现故障时，主机上的蜂鸣器对用户发出报警提示，同时显示屏上会显示具体故障类型。BMS设置了强大的系统自检功能，系统上电后对电压、温度、通讯等进行检测，保证系统自身工作正常。,RS232通讯，可以连接无线传输模块、LCD屏、数据采集模块，还可以与客户指定的设备进行通信。强大CAN通讯包（CAN2.0A,B和CANOpen，总线速率从125kbit/s到1Mbit/s）。通过模拟信号、PWM、CAN方式以充电机支持方式对电压、电流进行充电控制。,BMS系统目前的研究方向,电池管理系统已经逐渐的由监控系统向管理系统转变。电动汽车的发展极其产业化，对蓄电池管理系统将有巨大的市场需求。为了满足汽车的实际需求，电池管理系统在功能、可靠性、实用性、安全性等方面都做出了重要的努力。检测方面，提高了电压、电流和温度的测量精度，基本满足了车辆运行和电池使用的要求。在防止过分充放电方面。增加了齐备的通讯设备，在车辆运行期间可以随时与整车控制器通讯，达到优化驾驶，提高车辆性能，防止过放电。充电过程中，与充电机的通讯能实现协调控制和优化充电，保证充电的快速安全。数据处理方面，增加了电池故障的实时分析能力，对电池的滥用进行预警和报警，对故障进行定位，为电池的维修提供方便。可靠性方面结合现代大规模集成电路技术，提高系统运行的抗干扰能力。单体电池间的均衡方面，增加了电池的均衡控制能力，提出了充放电均衡、电阻均衡、开关电容均衡等概念。除了车用蓄电池管理系统之外，在“驱动电池的充放电控制系统”“电池充电方法“、“充放电安全保护”、“电池管理系统通讯技术”等方面也有很多的学术论文和科研成果。,BMS未来发展方向,对电池状态进行监控技术”以