电池管理系统设计方案(ADI)

1、BMS System Application EngineerTino Pan01.Sep.2012n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。项 目技术要求说明最高可测量总电压450 VDC最大可测量电流500ASOC估算误差（）6单体电压测量精度0.5%在可测量电压范围内电流测量精度1%

2、按电流传感器满量程值计算温度测量精度1工作温度范围30-85高于电池工作温度要求CAN通讯满足整车控制要求故障诊断对电池故障进行诊断报警故障记忆功能统计记录次数，记录最后一次故障时电池状态信息在线监测与调试功能满足整车要求n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 。n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。n 电源模块：给各种用电器件提供稳定电源n MCU模块：采集、分析数据、收发控制信号n 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n 电流检测模块：采集电池组充放电过程中的充放电电流n 电压检测模块：测量电池组各个模块

3、电压n 温度检测模块：检测电池组充放电过程中电池组温度n 均衡控制模块：对电池均衡进行控制n 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n 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n 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n12位ADC，转换时间：1 s/通道p 电池电压精度：1.6 mVn6个仿真输入通道，共模范围：0.5 V至27.5 Vn6个辅助ADC输入n高输入阻抗n电池平衡界面n菊花连结口p 1个SPI界面，可用于多达48个通道p 读写命令具有CR

4、C保护n内置电压调节器n内置报警功能的串行接口n内置寄存器可用于通道时序控制nVDD工作电压：8 V至30 Vn温度范围：40C至+105Cn48引脚LQFPn通过汽车应用认证nPower-down模式最低1.8uA工作电流n AD7280A的转换路径由高压输入多路复用器或低压输入多路复用器与SAR型ADC组成。高压多路复用器选择要转换的模拟输入对VIN0至VIN6。各电池单元的电压测量方法是转换相邻模拟输入的压差，即VIN1 VIN0、VIN2 VIN1。n 低压多路复用器选择要转换的辅助ADC输入AUX1至AUX6。各电池电压和辅助ADC输入的转换结果可以在所设定的转换序列完成时间TWAI

5、T后访问。n ADC是逐次逼近型寄存器模数转换器(SAR ADC)，由比较器、SAR、控制逻辑和两个容性DAC组成。n宽电源电源范围：6.0V 30.0Vn多路输入可监控3 6路电池电压和2个温度n可调监控阀值：过压、欠压、过温n报警选项：单独或共享报警n扩展温度范围性能-40TA +105n可通过菊花链方式连接n内部基准电源n采用电池组供电nLDO可给隔离器供电n通过汽车应用认证n全面自测功能有助于符合ASIL/SIL要求n集成 isoPower的隔离式DC/DC转换器n3.3 V或5.0 V稳压输出n最高500 mW输出功率n四个DC-25 Mbps(NRZ)信号隔离通道n施密特触发器输入

6、n工作温度最高可达105Cn高共模瞬变抗扰度：25 kV/snSOIC-16 无铅封装n低功耗n四通道隔离n电平转换器n工作电压：3V/5Vn隔离电压：2500Vn工作温度：125n传输速率：1M/10M/25Mbpsn传输延迟：50ns.n瞬态共模抑制能力：25KV/usn专利 iCoupler 磁耦隔离技术nSOIC-16 无铅封装n低功耗n高精度 ADCp 双通道、同步采样、16位-型ADCp 可编程ADC吞吐量：10 Hz至1 kHzp 內置5 ppm/C基准电压源 n 电流通道p 全差分、缓冲输入p 可编程增益p ADC输入范围：200 mV至+300 mVp 数字比较器，内置电流累

7、加器功能n 电压通道p 缓冲、片内衰减器，适用于12 V电池输入n 温度通道p 外部和内置温度传感器方案n 微控制器p 16位/32位RISC架构ARM7TDMI-S内核p 20.48 MHz PLLn SAEJ2602/LIN 2.1兼容从机n SPI/GPIO 端口 n 內置唤醒和看门狗定时器n 內置上电复位功能n 由12V电池电源直接供电n 功耗：7.5 mA (10 MHz)n 额定工作温度范围：40C至+115n 32引脚6 mm 6 mm LFCSP封装n50 MHz Cortex-M0处理器，配有SWD/调试功能（4个中断点）n32KB/16KB Flash，8KB SRAMn3

8、2个向量中断；4个优先级；最多13个拥有专用中断的GPIOnUART, 2 SPI & I2C (FM+)nCAN 2.0 B C_CAN控制器，配有片内CANopen驱动，并集成收发器n16位和32位计时器各2个，带PWM/匹配/捕捉功能，1个24位系统计时器n12MHz内部RC振荡器，全温度及电压范围内精度可达1%n上电复位（POR）；多级掉电检测（BOD）；10-50 MHz锁相环（PLL）n具备1LSB DNL的8通道高精度10位ADCn36个高速5V兼容GPIO引脚，可选择引脚大电流驱动（20 mA）n简单的控制n透過SPI可以去控制DC-DC與選擇電池的均衡功能的啟動或停止

9、。 nEMB1428已经内置在检测到非法命令功能。nEMB1499内置的故障检测机制：n过电压，欠电压，过电流和温度阈值检测。n超时检测n控制电流斜坡下降的故障n故障代码报告给单片机n非常低的单片机控制的的需求故障名称描述故障阀值故障解除阀值整车处理方式BMS处理方式BMS温度控制系统失效BMS风扇及加热控制失效检测异常检测正常整车接到故障警告3次以上（含），控制停车，同时通过CAN发送断电控制命令接到整车断电控制命令后，启动高压切断流程；未接到整车命令时，持续上报故障至故障解除；发生故障时，若动力主线还未接通则禁止接通BMS故障BMS自检硬件出现故障检测异常检测正常整车接到故障警告3次以上（

10、含），控制停车，同时通过CAN发送断电控制命令接到整车断电控制命令后，启动高压切断流程；未接到整车命令时，持续上报故障至故障解除；发生故障时，若动力主线还未接通则禁止接通绝缘等级低电池组输出与底盘绝缘电阻小于阀值500欧/V * V（电池组电压）*1.5500欧/V * V（电池组电压）*2整车接到故障警告3次以上（含），控制停车，同时通过CAN发送断电控制命令接到整车断电控制命令后，启动高压切断流程；未接到整车命令时，持续上报故障至故障解除；发生故障时，若动力主线还未接通则禁止接通单体或总电压过高单体电压或总电压超过阀值单体电压3.65V单体电压：3.60V整车接到故障警告3次以上（含）,控

11、制电机停止对电池回充，直至故障解除持续上报故障至故障解除单体或总电压过低单体电压或总电压低于阀值单体电压2.0V单体电压2.5V整车接到故障警告3次以上（含）,整车控制停机，并提示司机停车充电持续上报故障至故障解除总电压：240V总电压300VSOC过高SOC超过阀值100%95%整车接到故障警告3次以上（含），控制电机停止对电池回充，直至故障解除持续上报故障至故障解除SOC过低SOC低于阀值10%15%整车接到故障警告3次以上（含）,整车控制停机，并提示司机停车充电持续上报故障至故障解除温度过高温度超过阀值5045整车接到故障警告3次以上（含）,按照BMS上传的最大充、放电电流的50%控制电

12、机输出，直至故障解除；持续上报故障至故障解除，同时控制启动热管理；发生故障时，若动力主线还未接通则禁止接通温度不均衡最高温度与最低温度之差超过阀值53整车接到故障警告3次以上（含），按照BMS上传的最大充、放电电流的70%控制电机输出，直至故障解除；持续上报故障至故障解除,同时控制启动热管理电压不均衡单体电压与平均电压之差超过阀值55mV40mV整车接到故障警告3次以上（含），按照BMS上传的最大充、放电电流的70%控制电机输出，直至故障解除；持续上报故障至故障解除,同时控制均衡电池（均衡在检测到电池差异时就会启动，不以故障出现为条件）SOC偏高SOC超过阀值95%90%整车接到故障警告3次以上（含），按照BMS上传的最大充电流的80%控制电机对电池回充，直至故障解除；持续上报故障至故障解除SOC偏低SOC低于阀值15%20%整车接到故障警告3次以上（含），按照BMS上传的最大放电电流的80%控制电机输出，提示司机尽快停车充电；持续上报故障至故障解除充电电流过大充电电流超过阀值BMS上报的最大充电电的110%BMS上报的最大充电电流的90%整车接到故障警告3次以上（含），按照BMS上传的最大充电电流的80