BMS电池管理系统资料分析

一、工程研发的目标和范围

纯电动车动力系统实训台概述电动汽车电池治理系统BMS主要用于对电动汽车的动力电池参数进展实时监控、故障诊断、SOC估算、行驶里程估算、短路疼惜、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把握器或充电机进展信息交互，保障电动汽车高效、牢靠、安全运行。工程研发目标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，准确的测量是电池治理系统正常运行的根底。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准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展剩余电量的估量。充放电把握：依据电池的荷电状态把握对电池的充放电，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，停顿电池的能量供给和释放。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路风扇把握，安装在每个电池箱内。电池均衡把握模块：当电池箱内电池电压不全都超过规定值时，在充电电流小于确定值后，可自动对电池进展均衡。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。整个工程中，即在1个电池箱内按装1个采集单元或参与1个电池均衡模块，假设干个采集单元〔+假设干个均衡模块〕+1个主控单元+显示单元，全部模块都通过车内CAN总线相连，组成BMS系统。系统框图概述采集单元主要技术参数型号：TBMS0519-A供电电源：DC12V±30%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：24节温度检测路数及精度：3路，≤±1℃风扇把握：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要技术参数型号：TBMS-I-A供电电源：DC12V±30%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：0-999.9KΩ通信口：2路CAN运行温度：-25℃-+70℃显示单元显示单元主要技术参数型号：TBMS-D-A供电电源：DC24V±30%显示屏尺寸：7吋〔区分率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℃三、软、硬件设计采集单元CPU选用集成了CAN把握器模块的dsPIC30F系列芯片；CAN收发器选用MCP2551，通过CAN总线与其他把握系统进展通信；电池电压采样选用12位精度的ADS7841进展差分取样，消退干扰，同时差分输入保证了电池组与检测电路不共地；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；由于电动汽车用电环境简洁，有很强的电磁干扰！从而影响信号在线检测与把握系统的正常工作。为了减小电磁干扰实行如下措施：1〕在CPU和CAN收发器之间参与高速光耦隔离器，并增加瞬变二极管，共模电感，热敏电阻等疼惜措施；2〕单片机工作电源与车辆电源地线隔离，消退地线窜扰的可能；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主控单元与采集单元一样，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牢靠运行；总电流采样采样二档设计，以保证在小电流和大电流状况下，测量精度≤0.5%。显示单元承受SAM9263B为主芯片的ARM9方案，经过重新设计电源，以及承受汽车级别的相关芯片，系统稳定性高；CAN总线以及与上位PC机之间通讯用485总线系统承受光耦隔离，主板和核心板分开设计；显示选用7”真彩触摸屏，操作简洁、明白。电池电压采样承受差分输入、光耦继电器切换，光耦隔离，电路简洁，保证测量精度。电池电压采样电路此为CAN2通讯接口电路，承受瞬变电压抑制二极管和自恢复保险丝组成疼惜电路，并参与共模电感提高抗干扰力气。通信疼惜电路温度取样局部承受总线方式设计，简化了温度传感器的接入。并提供了隔离疼惜。温度取样电路系统软件均承受模块化程序设计；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。在SOC的估算上承受现在比较成熟的方法，依据电动汽车的工作状态〔行驶，静置，充电〕，分别承受安时法、开路电压法进展SOC估量，在承受安时法简洁有效的根底上，在特定条件下承受加权安时法进展SOC校正，消退安时法带来的累计误差，保证SOC精度在8%以内；显示监测系统使用定制的操作系统，界面承受QT4.62，上位机软件也承受QT4.62进开放发，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；由于从操作系统到开发环境都自行研发完成，所以可以便利的制作出客户需要的介面，而且不存在版权问题。软件设计特点五、工程主要特点工程方案的特色承受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，四个模块之间承受CAN总线方式进展通讯；鉴于汽车内工作环境恶劣，将全部测量单元尽量靠近测量源并承受单独的测量单元。大大削减环境对各取样点的干扰，提高测量精度；电池电压测量承受差分输入，光耦继电器切换方式进展采样，在保证电压测量精度的根底上，大大简化了采样电路，保证了其稳定性和牢靠性；检测精度高。电压测量精度≤±0.2%；电流检测承受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%；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，热敏电阻等疼惜措施，可以在强磁场环境下牢靠工作；产品主要特点产品主要特点显示系统除核心板外，软、硬件及驱动程序等都是自行开发，大大降低了本钱；功能完善。BMS承受分布式设计，具备对单体电池状态如端电压、特征点温度等实时监控、充放电把握、故障分析及定位、整组电池SOC估算、热治理、实时数据存储及数据库治理等强大