動力電池BMS整體設(shè)計(jì)方案書

1、整理課件1整理課件2整理課件3整理課件4項(xiàng)項(xiàng) 目目技術(shù)要求技術(shù)要求說明說明最高可測量總電壓450 VDC最大可測量電流500ASOC估算誤差（）6%單體電壓測量精度0.5%在可測量電壓范圍內(nèi)電流測量精度1%按電流傳感器滿量程值計(jì)算溫度測量精度1工作溫度范圍30-85高于電池工作溫度要求CAN通訊滿足整車控制要求故障診斷對電池故障進(jìn)行診斷報(bào)警故障記憶功能統(tǒng)計(jì)記錄次數(shù)，記錄最后一次故障時(shí)電池狀態(tài)信息在線監(jiān)測與調(diào)試功能滿足整車要求項(xiàng)項(xiàng) 目目技術(shù)要求技術(shù)要求說明說明最高可測量總電壓450 VDC最大可測量電流500ASOC估算誤差（）6%單體電壓測量精度0.5%在可測量電壓范圍內(nèi)電流測量精度1%按電流

2、傳感器滿量程值計(jì)算溫度測量精度1工作溫度范圍30-85高于電池工作溫度要求CAN通訊滿足整車控制要求故障診斷對電池故障進(jìn)行診斷報(bào)警故障記憶功能統(tǒng)計(jì)記錄次數(shù)，記錄最后一次故障時(shí)電池狀態(tài)信息在線監(jiān)測與調(diào)試功能滿足整車要求整理課件5整理課件6整理課件7整理課件8整理課件9電源及其處理電路CAN通信處理電路繼電器MC9S12DT128實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片存儲器總電壓隔離運(yùn)放絕緣檢測電路電流測量電路整理課件10電 源 處理電路CAN通信電路9S08DZ32隔離光耦電 壓 檢測芯片電 壓 檢測芯片繼電器溫 度 檢測電路整理課件11整理課件12MCU控制器具備以下主要參數(shù)： 主控模塊采用型號為9S12DT128的M

3、CU，工作頻率:24MHz，128k片內(nèi)FLASH，4K片內(nèi)RAM，3路CAN控制器，112腳封裝。從控模塊采用型號為9S08DZ32的MCU,工作頻率16MHz，32k片內(nèi)FLASH, 2K片內(nèi)RAM，1路CAN控制器，32腳封裝。整理課件13 本電池管理系統(tǒng)使用到的供電電源為車載24V轉(zhuǎn)變成5V。 采用隔離電源模塊得到電壓檢測、電流檢測、絕緣監(jiān)測、溫度檢測用供電電源。 在電源輸入前端加入二極管完成反向保護(hù)，兩級濾波電路有利于系統(tǒng)的抗干擾性。整理課件14 動力總成控制系統(tǒng)給繼電器提供驅(qū)動電源，MCU輸出高低電平控制信號來控制驅(qū)動繼電器閉合與斷開，實(shí)現(xiàn)主回路繼電器的吸合與開啟。串行互鎖控制方式

4、，提高控制可靠性整理課件15 電池組在整車的實(shí)際工況中，電流的變化范圍為-200A 至 +500A（精度：1A）之間，為了保證電流采集的精度，采用全范圍等精度較高的分流器檢測電池組總電流。信號經(jīng)調(diào)理后送高速AD進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換和電流積分運(yùn)算，數(shù)字信號經(jīng)光耦隔離后輸入MCU進(jìn)行處理。整理課件16在整車實(shí)際工況中，隨著電池組充放電的進(jìn)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(gè)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(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)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整理課件17 電池組溫度也是影響電池組性能的重

5、要參數(shù)，電池組溫度過高或過低會造成電池組不可逆轉(zhuǎn)破壞。本系統(tǒng)采用數(shù)字式溫度傳感器，把每個(gè)溫度傳感器的地線、數(shù)據(jù)線、電源線進(jìn)行合并，采用一根數(shù)據(jù)總線來進(jìn)行通信，溫度檢測精度為1。整理課件18 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(dá)標(biāo)，通過測量直流母線與電底盤之間的電壓，計(jì)算得到系統(tǒng)的絕緣電阻值。整理課件19 采用CAN收發(fā)器來進(jìn)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(shù)，通信抗干擾能力強(qiáng)，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(biāo)定與診斷。CAN收發(fā)器波特率為250kbps，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用擴(kuò)展幀（29位

6、ID值）。整理課件20 RS232收發(fā)模塊采用芯片MAX232轉(zhuǎn)換電平，采用標(biāo)準(zhǔn)電路進(jìn)行通信。 RS232收發(fā)模塊，用于進(jìn)行電池組管理系統(tǒng)程序的標(biāo)定、參數(shù)的修正。 RS232收發(fā)模塊波特率為19.2kbps整理課件21 系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，對一些重要的參數(shù)進(jìn)行賦值，對相關(guān)的外設(shè)進(jìn)行配置和初始化。初始化完成后，進(jìn)入主循環(huán)，在主循環(huán)里循環(huán)執(zhí)行電流檢測和SOC計(jì)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。 整理課件22整理課件23 承擔(dān)了電池管理系統(tǒng)核心的計(jì)算工作，包括電池組的SOC，最高、最低溫度，最大、最小充放

7、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(jì)算。 SOC的估算在安時(shí)計(jì)量方法的基礎(chǔ)上，采用電池的OCV-SOC曲線對SOC進(jìn)行修正。整理課件24開始等待模擬量采集完畢計(jì)算最大、最小充放電電流計(jì)算最大、最小充放電功率計(jì)算最高、最低溫度計(jì)算最大、最小模塊電壓滿足計(jì)算SOC條件否？ 是計(jì)算SOC估算電池組性能指標(biāo)整理課件25 上電后先完成系統(tǒng)初始化，對一些重要的參數(shù)進(jìn)行賦值，對相關(guān)的外設(shè)進(jìn)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。整理課件26整理課件27故障名稱故障名稱描述描述故障閥值故障閥值故障解除閥值故障解除閥值整車處理方式整車處

8、理方式BMS處理方式處理方式BMS溫度控制系統(tǒng)失效BMS風(fēng)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(shí)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(shí)，持續(xù)上報(bào)故障至故障解除；發(fā)生故障時(shí)，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(shí)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(shí)，持續(xù)上報(bào)故障至故障解除；發(fā)生故障時(shí)，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

9、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(shí)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(shí)，持續(xù)上報(bào)故障至故障解除；發(fā)生故障時(shí)，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(jī)停止對電池回充，直至故障解除持續(xù)上報(bào)故障至故障解除整理課件28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(jī)，并提示司機(jī)停車充電持續(xù)上報(bào)故障至故障解除總電壓：240

10、V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(jī)停止對電池回充，直至故障解除持續(xù)上報(bào)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(jī)，并提示司機(jī)停車充電持續(xù)上報(bào)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(jī)輸出，直至故障解除；持續(xù)上報(bào)故障至故障解除，同時(shí)控制啟動熱管理；發(fā)生故障時(shí)，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

11、%控制電機(jī)輸出，直至故障解除；持續(xù)上報(bào)故障至故障解除,同時(shí)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(jī)輸出，直至故障解除；持續(xù)上報(bào)故障至故障解除,同時(shí)控制均衡電池（均衡在檢測到電池差異時(shí)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(jī)對電池回充，直至故障解除；持續(xù)上報(bào)故障至故障解除整理課件29SOC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(jī)輸出，提示司機(jī)盡快停車充電；持續(xù)上報(bào)故障至故障解除充電電流過大充電電流超過閥值BMS上報(bào)的最大充電電流的110%BMS上報(bào)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(jī)充電，直至故障解除；持續(xù)上報(bào)故障至故障解除放電電流過大放電電流超過閥值BMS上報(bào)的最大放電電流110%BMS上報(bào)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