帶你認識什么是BMS（電池管理系統(tǒng)）干貨

概述

BMS是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶，對于新能源汽車來說，電池是既基礎又核心的部件，汽車的各個部件均依靠電池來供電。

電池包一般是由電池模組、熱管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)（BMS）、電氣系統(tǒng)及結構件組成，其中電池模組是由多個電芯組成。

電池包的成組方式有：先串后并和先并后串。

一般來說，電動汽車是靠由一個個的單體電芯串聯(lián)而組成的電池包來供電，通常單體電芯的數(shù)目能達到上百個。

而BMS（Battery Management System,即電池管理系統(tǒng)） 就是專門針對電動汽車鋰電池的管理系統(tǒng)。

BMS的硬件拓撲

BMS的硬件拓撲架構分為集中式與分布式兩種類型。

集中式：

將所有電氣部件集中在一塊板子上。這種硬件架構優(yōu)點是電路設計簡單，成本低；缺點是單體采樣的線束比較長，采樣壓降不一，采樣線束設計復雜，采樣通道數(shù)有限，適用于較小的電池包。

分布式：

分布式硬件架構包括主板和從板。這種硬件架構優(yōu)點是采樣線束距離均勻；缺點是成本較高，需要額外的芯片將各個模塊的信息整個發(fā)送給BMS主板。

BMS的電氣架構

1.主正繼電器內(nèi)側(cè)電壓VA

2.主保險絲外側(cè)電壓V1

3.主正繼電器外側(cè)電壓VC

4.主負繼電器外側(cè)電壓VG

5.快充正繼電器外側(cè)電壓VD

6.快充負繼電器外側(cè)電壓V3

BMS 常用CAN網(wǎng)絡

1、 ECAN（external CAN）整車CAN

2、 ICAN（Internal CAN）子網(wǎng)CAN

BMS的功能

BMS的目的，主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。

BMS的主要功能包括：電池物理參數(shù)實時監(jiān)測；電池狀態(tài)估計；在線診斷與預警；充、放電與預充控制；均衡管理和熱管理等。

BMS的總壓采集（主板功能）

通常，BMS采用分壓電路測各節(jié)點相對于GND的電壓。用于診斷保險絲和繼電器的連通狀態(tài)。

BMS的電流采集（主板功能）

電流采集通常有兩種，一種是霍爾傳感器，一種是分流器。

BMS的電芯電壓和溫度采集（從板功能）

以先并后串為例，電池包由許多的單體電芯組成，將 X 個單體電芯并聯(lián)稱為一并，然后將 Y 并串聯(lián)組成一個電池包。

BMS的電芯電壓采集，實際上是以并為單位進行采集，電池包有多少并電池就有多少采集點。

BMS的電芯溫度采集，通常是采集一定范圍內(nèi)的溫度，所以采集點相對電壓較少，只有幾個。

現(xiàn)在從板通常使用菊花鏈技術，完成電壓和溫度的采集。

BMS的SOC、SOP和SOH（ASW計算）

SOC即電池組的電池剩余電量，保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止由于過充電或過放電對電池的損傷非常重要。

計算SOC的SOC算法通常需要電池組的最大可用容量和總線電流。

SOP即電池的功率狀態(tài)，包括最大允許的充電功率和最大允許的放電功率。計算SOP需要電池的SOC和溫度。

SOH即電池的健康狀態(tài)，它包括兩部分：安時容量和功率的變化。

一般認為：當安時容量衰減20%或者輸出功率衰減25%時，電池的壽命就到了。功率的變化更為重要這是因為電池的安時容量比較小，可以供應的功率有限尤其是在低溫。

BSM的絕緣檢測

絕緣檢測的目的：檢測電池包的正極對殼體和負極對殼體的絕緣阻值，防止電池包漏電導致安全事故發(fā)生。

BSM的充電管理

充電方式分為：快充和慢充

AC交流充電（慢充）：采用交流車載充電機對電池系統(tǒng)進行充電

DC直流充電（快充）：采用外部直流充電樁對電池系統(tǒng)進行充電

均衡管理

電池組內(nèi)均衡的方式分為兩種：被動均衡和主動均衡。

國標數(shù)據(jù)上傳

數(shù)據(jù)上傳路徑：

上傳內(nèi)容：

BMS組成

BMS是電池包關鍵的零部件，與VCU類似，部分由硬件電路、底層軟件和應用層軟件組成。

在分布式架構中，BMS硬件由主板(BCU)和從板(BMU)兩部分組成， 從版安裝于模組內(nèi)部，用于檢測單體電壓、電流和均衡控制；主板安裝位置比較靈活，用于繼電器控制、荷電狀態(tài)值(SOC)估計和電氣傷害保護等。

底層軟件架構符合AUTOSAR標準， 模塊化開發(fā)容易實現(xiàn)擴展和移植，提高開發(fā)效率。

應用層軟件是BMS的控制，包括電池保護、電氣傷害保護、故障診斷管理、熱管理、繼電器控制、從板控制、均衡控制、SOC估計和通訊管理等模塊， 應用層軟件架構如下圖所示：

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審核編輯 黃宇