電池管理(BMS)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)(上)

硬件設(shè)計(jì)

——溫度采集（5）電壓采集電路設(shè)計(jì)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(huì)大大影響電池組的性能，所以也有必要檢測(cè)每個(gè)單體電池的電壓。采用專用的電壓采集芯片對(duì)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(hào)傳至MCU。單體電池電壓的檢測(cè)精度為10mV硬件設(shè)計(jì)

——溫度采集（6）溫度采集電路設(shè)計(jì)

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(huì)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(cè)精度為1℃。硬件設(shè)計(jì)

——絕緣模塊（7）絕緣模塊電路設(shè)計(jì)

絕緣檢測(cè)模塊用來測(cè)試判定動(dòng)力電池組與車體絕緣是否達(dá)標(biāo)，通過測(cè)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。硬件設(shè)計(jì)

——CAN收發(fā)模塊（8）CAN收發(fā)模塊電路設(shè)計(jì)

采用CAN收發(fā)器來進(jìn)行MCU與動(dòng)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(dòng)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ID值）。硬件設(shè)計(jì)

——RS232收發(fā)模塊（9）RS232收發(fā)模塊電路設(shè)計(jì)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系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)——主控模塊

主控模塊

系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，對(duì)一些重要的參數(shù)進(jìn)行賦值，對(duì)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(cè)和SOC計(jì)量，總電壓與絕緣檢測(cè)，數(shù)據(jù)處理與故障判斷，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，232通訊、CAN0通訊、CAN1通訊和CAN2通訊這些子程序。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)——數(shù)據(jù)處理與SOC估算

數(shù)據(jù)處理與SOC估算

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(duì)SOC進(jìn)行修正。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)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)——從控模塊

從控模塊

上電后先完成系統(tǒng)初始化，對(duì)一些重要的參數(shù)進(jìn)行賦值，對(duì)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(cè)、均衡控制、溫度檢測(cè)、熱管理等子程序。故障診斷及保護(hù)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(fēng)扇及加熱控制失效檢測(cè)異常檢測(cè)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(dòng)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(dòng)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(cè)異常檢測(cè)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(dòng)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(dòng)力主線還未接通則禁止接通絕緣等級(jí)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(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(dòng)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(dòng)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(duì)電池回充，直至故障解除持續(xù)上報(bào)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(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：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(jī)停止對(duì)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(dòng)熱管理；發(fā)生故障時(shí)，若動(dòng)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(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(dòng)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(cè)到電池差異時(shí)就會(huì)啟動(dòng)，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(duì)電池回充，直至故障解除；持續(xù)上報(bào)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(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%控制電機(jī)輸出，直至故障解除；持續(xù)上報(bào)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