电池管理系统(BMS),即Battery Management System,通过检测电池组中各单体电池的状态来确定整个电池系统的状态,并根据它们的状态对动力电池系统进行对应的控制调整和策略实施,实现对动力电池系统及各单体的充放电管理以保证动力电池系统安全稳定地运行。
电池管理系统的基本功能可以分为检测、管理、保护这三大块。具体来看,包括数据采集、状态监测、均衡控制、热管理、安全保护、信息管理等功能。
1、硬件设计
电池管理系统在硬件上可以分为主课模块和从控模块两大块。主要由数据采集单元(采集模块)、中央处理单元(主控模块)、显示单元、均衡单元检测模块(电流传感器、电压传感器、温度传感器、漏电检测)、控制部件(熔断装置、继电器)等组成。
中央处理单元由高压控制回路、主控板等组成,数据采集单元有温度采集模块、电压采集模块等组成。一般采用CAN现场总线技术实现相互间的信息通讯。
2、软件设计
在动力电池管理系统中的软件设计功能一般包括电压检测、温度采集、电流检测、绝缘检测、SOC估算、CAN通讯、放电均衡功能、系统自检功能、系统检测功能、充电管理、热管理等。整体的设计指标包括最高可测量总电压、最大可测量电流、SOC估算误差、单体电压测量精度、电流测量精度、温度测量精度、工作温度范围、CAN通讯、故障诊断、故障记忆功能、在线监测与调试功能等。
BMS通过通讯接口与整车控制器、电机控制器、能量管理系统、车载显示系统等进行通讯,整个工作过程大致为:首先利用数据采集模块采取电池的电流、电压和温度等数据→然后采集到的数据发送给主控模块→主控模块对数据进行分析和处理后,发出对应的程序控制和变更指令→最后对应的模块做出处理措施,对电池系统或电池进行调控,同时将实时数据发送到显示单元模块。
在电池管理系统的技术要求方面要满足相关标准,比如QC/T897-2011:
1)电池管理系统与动力电池相连的带电部件和其壳体之间的绝缘电阻值不小于2MΩ。
2)电池管理系统应能经受相关的绝缘耐压性能试验,在试验过程中应无击穿或闪络等破坏性放电现象。
3)SOC的估算精度要求不大于10%。
4)电池管理系统应能在相关规定条件下,比如过电压运行、欠电压运行、高低温运行情况下满足状态参数测量精度的要求。
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