電池管理(BMS)系統(tǒng)整體設計(上)

硬件設計

——溫度采集（5）電壓采集電路設計在整車實際工況中，隨著電池組充放電的進行，電池組的電壓不斷變化，單體電池之間電壓的一致性也會大大影響電池組的性能，所以也有必要檢測每個單體電池的電壓。采用專用的電壓采集芯片對單體電池電壓進行模數(shù)轉換后，通過光耦將數(shù)字信號傳至MCU。單體電池電壓的檢測精度為10mV硬件設計

——溫度采集（6）溫度采集電路設計

電池組溫度也是影響電池組性能的重要參數(shù)，電池組溫度過高或過低會造成電池組不可逆轉破壞。本系統(tǒng)采用數(shù)字式溫度傳感器，把每個溫度傳感器的地線、數(shù)據(jù)線、電源線進行合并，采用一根數(shù)據(jù)總線來進行通信，溫度檢測精度為1℃。硬件設計

——絕緣模塊（7）絕緣模塊電路設計

絕緣檢測模塊用來測試判定動力電池組與車體絕緣是否達標，通過測量直流母線與電底盤之間的電壓，計算得到系統(tǒng)的絕緣電阻值。硬件設計

——CAN收發(fā)模塊（8）CAN收發(fā)模塊電路設計

采用CAN收發(fā)器來進行MCU與動力總成控制系統(tǒng)及其他控制器之間CAN通信。CAN通信采用了共模扼流圈濾波等技術，通信抗干擾能力強，通信比較穩(wěn)定。CAN通信能夠用于動力總成控制系統(tǒng)與MCU間的數(shù)據(jù)通信及程序的標定與診斷。CAN收發(fā)器波特率為250kbps，數(shù)據(jù)結構采用擴展幀（29位ID值）。硬件設計

——RS232收發(fā)模塊（9）RS232收發(fā)模塊電路設計RS232收發(fā)模塊采用芯片MAX232轉換電平，采用標準電路進行通信。

RS232收發(fā)模塊，用于進行電池組管理系統(tǒng)程序的標定、參數(shù)的修正。

RS232收發(fā)模塊波特率為19.2kbps系統(tǒng)軟件設計——主控模塊

主控模塊

系統(tǒng)上電后，首先進行系統(tǒng)的初始化，對一些重要的參數(shù)進行賦值，對相關的外設進行配置和初始化。初始化完成后，進入主循環(huán)，在主循環(huán)里循環(huán)執(zhí)行電流檢測和SOC計量，總電壓與絕緣檢測，數(shù)據(jù)處理與故障判斷，數(shù)據(jù)存儲，232通訊、CAN0通訊、CAN1通訊和CAN2通訊這些子程序。系統(tǒng)軟件設計——數(shù)據(jù)處理與SOC估算

數(shù)據(jù)處理與SOC估算

承擔了電池管理系統(tǒng)核心的計算工作，包括電池組的SOC，最高、最低溫度，最大、最小充放電功率，最大、最小充放電電流，最大、最小模塊電壓等數(shù)據(jù)的分析計算。

SOC的估算在安時計量方法的基礎上，采用電池的OCV-SOC曲線對SOC進行修正。開始等待模擬量采集完畢計算最大、最小充放電電流計算最大、最小充放電功率計算最高、最低溫度計算最大、最小模塊電壓滿足計算SOC條件否？是計算SOC估算電池組性能指標系統(tǒng)軟件設計——從控模塊

從控模塊

上電后先完成系統(tǒng)初始化，對一些重要的參數(shù)進行賦值，對相關的外設進行配置和初始化。初始化完成后，在主循環(huán)里執(zhí)行電壓檢測、均衡控制、溫度檢測、熱管理等子程序。故障診斷及保護控制策略故障名稱描述故障閥值故障解除閥值整車處理方式BMS處理方式BMS溫度控制系統(tǒng)失效BMS風扇及加熱控制失效檢測異常檢測正常整車接到故障警告3次以上（含），控制停車，同時通過CAN發(fā)送斷電控制命令接到整車斷電控制命令后，啟動高壓切斷流程；未接到整車命令時，持續(xù)上報故障至故障解除；發(fā)生故障時，若動力主線還未接通則禁止接通BMS故障BMS自檢硬件出現(xiàn)故障檢測異常檢測正常整車接到故障警告3次以上（含），控制停車，同時通過CAN發(fā)送斷電控制命令接到整車斷電控制命令后，啟動高壓切斷流程；未接到整車命令時，持續(xù)上報故障至故障解除；發(fā)生故障時，若動力主線還未接通則禁止接通絕緣等級低電池組輸出與底盤絕緣電阻小于閥值500歐/V*V（電池組電壓）*1.5500歐/V*V（電池組電壓）*2整車接到故障警告3次以上（含），控制停車，同時通過CAN發(fā)送斷電控制命令接到整車斷電控制命令后，啟動高壓切斷流程；未接到整車命令時，持續(xù)上報故障至故障解除；發(fā)生故障時，若動力主線還未接通則禁止接通單體或總電壓過高單體電壓或總電壓超過閥值單體電壓3.65V單體電壓：3.60V整車接到故障警告3次以上（含）,控制電機停止對電池回充，直至故障解除持續(xù)上報故障至故障解除單體或總電壓過低單體電壓或總電壓低于閥值單體電壓2.0V單體電壓2.5V整車接到故障警告3次以上（含）,整車控制停機，并提示司機停車充電持續(xù)上報故障至故障解除總電壓：240V總電壓300VSOC過高SOC超過閥值100%95%整車接到故障警告3次以上（含），控制電機停止對電池回充，直至故障解除持續(xù)上報故障至故障解除SOC過低SOC低于閥值10%15%整車接到故障警告3次以上（含）,整車控制停機，并提示司機停車充電持續(xù)上報故障至故障解除溫度過高溫度超過閥值50℃45℃整車接到故障警告3次以上（含）,按照BMS上傳的最大充、放電電流的50%控制電機輸出，直至故障解除；持續(xù)上報故障至故障解除，同時控制啟動熱管理；發(fā)生故障時，若動力主線還未接通則禁止接通溫度不均衡最高溫度與最低溫度之差超過閥值5℃3℃整車接到故障警告3次以上（含），按照BMS上傳的最大充、放電電流的70%控制電機輸出，直至故障解除；持續(xù)上報故障至故障解除,同時控制啟動熱管理電壓不均衡單體電壓與平均電壓之差超過閥值55mV40mV整車接到故障警告3次以上（含），按照BMS上傳的最大充、放電電流的70%控制電機輸出，直至故障解除；持續(xù)上報故障至故障解除,同時控制均衡電池（均衡在檢測到電池差異時就會啟動，不以故障出現(xiàn)為條件）SOC偏高SOC超過閥值95%90%整車接到故障警告3次以上（含），按照BMS上傳的最大充電流的80%控制電機對電池回充，直至故障解除；持續(xù)上報故障至故障解除SOC偏低SOC低于閥值15%20%整車接到故障警告3次以上（含），按照BMS上傳的最大放電電流的80%控制電機輸出，提示司機盡快停車充電；持續(xù)上報故障至故障解除充電電流過大充電電流超過閥值BMS上報的最大充電電流的110%BMS上報的最大充電電流的90%整車接到故障警告3次以上（含），按照BMS上傳的最大充電電流的80%控制電機充電，直至故障解除；持續(xù)上報故障至故障解除放電電流過大放電電流超過閥值BMS上報的最大放電電流110%BMS上報的最大充電電流的90%整車接到故障警告3次以上（含），按照BMS上傳的最大充電電流的80%控制電機輸出，直至故障解除；持續(xù)上報故障至故障解除充電溫度過低溫度低于閥值0℃5℃整車接到