电池管理(BMS)系统整体设计(上)

硬件设计

——温度采集（5）电压采集电路设计在整车实际工况中，随着电池组充放电的进行，电池组的电压不断变化，单体电池之间电压的一致性也会大大影响电池组的性能，所以也有必要检测每个单体电池的电压。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MCU。单体电池电压的检测精度为10mV硬件设计

——温度采集（6）温度采集电路设计

电池组温度也是影响电池组性能的重要参数，电池组温度过高或过低会造成电池组不可逆转破坏。本系统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℃。硬件设计

——绝缘模块（7）绝缘模块电路设计

绝缘检测模块用来测试判定动力电池组与车体绝缘是否达标，通过测量直流母线与电底盘之间的电压，计算得到系统的绝缘电阻值。硬件设计

——CAN收发模块（8）CAN收发模块电路设计

采用CAN收发器来进行MCU与动力总成控制系统及其他控制器之间CAN通信。CAN通信采用了共模扼流圈滤波等技术，通信抗干扰能力强，通信比较稳定。CAN通信能够用于动力总成控制系统与MCU间的数据通信及程序的标定与诊断。CAN收发器波特率为250kbps，数据结构采用扩展帧（29位ID值）。硬件设计

——RS232收发模块（9）RS232收发模块电路设计RS232收发模块采用芯片MAX232转换电平，采用标准电路进行通信。

RS232收发模块，用于进行电池组管理系统程序的标定、参数的修正。

RS232收发模块波特率为19.2kbps系统软件设计——主控模块

主控模块

系统上电后，首先进行系统的初始化，对一些重要的参数进行赋值，对相关的外设进行配置和初始化。初始化完成后，进入主循环，在主循环里循环执行电流检测和SOC计量，总电压与绝缘检测，数据处理与故障判断，数据存储，232通讯、CAN0通讯、CAN1通讯和CAN2通讯这些子程序。系统软件设计——数据处理与SOC估算

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。开始等待模拟量采集完毕计算最大、最小充放电电流计算最大、最小充放电功率计算最高、最低温度计算最大、最小模块电压满足计算SOC条件否？是计算SOC估算电池组性能指标系统软件设计——从控模块

从控模块

上电后先完成系统初始化，对一些重要的参数进行赋值，对相关的外设进行配置和初始化。初始化完成后，在主循环里执行电压检测、均衡控制、温度检测、热管理等子程序。故障诊断及保护控制策略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（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50℃45℃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5℃3℃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上报的最大充电电流的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%控制电机充电，直至故障解除；持续上报故障至故障解除放电电流过大放电电流超过阀值BMS上报的最大放电电流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%控制电机输出，直至故障解除；持续上报故障至故障解除充电温度过低温度低于阀值0℃5℃整车接到