BMS-系统设计图
电动汽车动力电池管理系统(BMS)设计
电动汽车动力电池管理系统（BMS）设计摘要：本文主要从硬件系统设计、软件系统设计两个方面，对电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）综合设计，进行了深度的分析与研究，以通过不断地实践研究，积极探索出电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）最具高效性的综合设计方案，以充分提升电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）的设计水准，确保电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）各项功能能够满足于电动汽车实际的应用需求，为我国电动汽车行业的长期发展奠定基础。
关键词：电动汽车；动力电池；管理系统（BMS）；设计前言：电动汽车（battery electric vehicle；BEV），主要是指以车载类电源为基本动力，利用电机来驱动车轮达到行驶目地，符合于我国安全法规与交管各项规定的车辆。
基于电动汽车有着环保性特征，所以，其在国内的发展前景相对较为良好。
但是，基于国内电动汽车相关技术还处于初步探索阶段，各项技术还不够成熟，若想实现突破性发展还需作出更多的努力。
电动汽车，它与传统汽车最大的不同之处就在于电动汽车内部包含着一种动力的电池。
在一定程度上，通过该动力电池可实现电动汽车节能化、环保化的行使。
那么，为了能够更好地助推我国电动汽车行业的发展，就需从其内部的动力电池入手，对其所在的管理系统（BMS），进行系统化的分析与研究。
从而能够设计出更具有功能特性的动力电池内部管理系统（BMS），为电动汽车提供强大动力电池内部管理系统支持，进一步推动我国电动汽车行业的快速发展，让其可稳步向着新的发展征程迈进。
1、硬件系统设计基于电池组主要是由多节电池的单体并联与串联而成，实现对所有电池单体实时化监控。
因而，如图1所示，电池内部管理系统主要应用了主从结构，以实现灵活性通讯，提升通讯实际速度。
从板均需具有电池单体的温度与电压检测、CAN总线的通讯等各项功能。
图1 BMS系统框图示图1.1 IMCU系统处理器系统处理器主要选用的是Freescale -9S12DT64型号的MCU系统处理器，该型号MCU系统处理器为16位系统的单片机，主要是由CAN系统的总线模块、PWM的调节器（1个）AD的转换器（2个）定时器（1个）外部串口（1个）内部串口（2个）。
储能应用中的BMS系统设计
储能应用中的ＢＭＳ系统设计概要：设计了一款适用于储能应用中的电池管理系统。
该系统为３层结构，采用ＭＣ３３７７１作为模拟量采样芯片，实现了电池的电压、电流、温度等数据的获取，并在此基础上完成了其他需求功能。
以储能系统中广泛使用的钛酸锂电池为实际测试对象，测试结果表明所设计的ＢＭＳ系统能够实现对电池各项信息的准确采样，其中电压测量误差不超过２ｍＶ，电流采样误差在0.1％以内，并可有效完成各项设定功能，满足储能应用需求。
随着传统能源的日益减少，新能源发电技术凭借环保无污染的优点越来越受到人们的关注，然而新能源发电具有波动性和不确定性，会产生严重的谐波干扰，甚至导致电网崩溃。
为了解决这些问题，一般采用锂电池储能电站的方式降低功率波动对电网造成的危害。
储能电站一般由成千上万的单体电池串并联而成，为了确保这些单体电池能够安全有效运行，需要采用专门的电池管理系统（ＢＭＳ）对电池进行监控和管理。
现有的ＢＭＳ系统主要是针对电动汽车设计的，与电动汽车相比，储能系统中含有的串并联单体电池数量更多，导致储能系统结构更加复杂，对ＢＭＳ系统的处理能力要求也大大提高，因此为了更好地满足储能系统的实际需求，需要对储能中ＢＭＳ系统的功能和结构进行分析，并在此基础上设计一款适用于储能应用的ＢＭＳ系统。
为此，基于对储能中ＢＭＳ系统功能需求的分析及各主流电池管理芯片参数的对比，选择ＮＸＰ公司生产的ＭＣ３３７７１作为ＢＭＳ系统中的模拟量采样芯片，并设计了３层系统结构，实现电池电压、温度、电流等模拟量的采样，并完成系统其他功能设计。
以钛酸锂电池组为测试对象，结果表明，所设计的ＢＭＳ系统能够准确采样各种信息并以此为基础实现其他设定的功能，能够满足储能系统的使用需求。
１储能应用中的ＢＭＳ结构对比目前常见的几种主流电池模拟量采样芯片，ＭＣ３３７７１具有更多的电压采样通道以及宽温范围内最高的测量精度，并且采用菊花链通信的方式省去了昂贵的数字隔离器，因此采用ＭＣ３３７７１作为模拟量采样芯片。
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BMS系统目前的研究方向
电池管理系统已经逐渐的由监控系统向管理系统转变。
电动汽车的发展极其产业化，对蓄电池管理系统将有巨大的市场需求 。为了满足汽车的实际需求，电池管理系统在功能、可靠性、实用性 、安全性等方面都做出了重要的努力。检测方面，提高了电压、电流 和温度的测量精度，基本满足了车辆运行和电池使用的要求。在防止 过分充放电方面。增加了齐备的通讯设备，在车辆运行期间可以随时 与整车控制器通讯，达到优化驾驶，提高车辆性能，防止过放电。充 电过程中，与充电机的通讯能实现协调控制和优化充电，保证充电的 快速安全。数据处理方面，增加了电池故障的实时分析能力，对电池 的滥用进行预警和报警，对故障进行定位，为电池的维修提供方便。 可靠性方面结合现代大规模集成电路技术，提高系统运行的抗干扰能 力。单体电池间的均衡方面，增加了电池的均衡控制能力，提出了充 放电均衡、电阻均衡、开关电容均衡等概念。
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电池均衡
电池均衡处理能够保证不同电芯之间荷电状态达到一致，避免单 个电池在充电时被过充、放电时被过放，充分均衡过程能够使电 池组容量达到最大。
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管理功能
错误记录，并长期储存在主 机SD卡中，数据读取方便，便 于后期维护。
电池组或管理系统出现故障时， 主机上的蜂鸣器对用户发出报 警提示，同时显示屏上会显示 具体故障类型。
并可保存相关数据。 整个项目中，即在1个电池箱内按装1个采集单元或加入1个电池
均衡模块，若干个采集单元（+若干个均衡模块）+1个主控单元+显 示单元，所有模块都通过车内CAN总线相连，组成BMS系统。
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电流检测：采用全范围、等精度的分流器和高精度集成芯片，满足电流 检测和能量累积 的需要，使电流检测的精度达到1 %。 绝缘检测：检测动力电池与车体之间的绝缘电阻，并按照GB/T 18384.1~ 18384. 3-2001相关标准对绝缘进行分级。 总电压检测功能：提供2路总电压检测接口，可实现电池组及预充电 后端总 电压检测； SOC估算：通过分流器对电流采样，完成电流的测量，包括AH计量和 SOC估算。 容量累积：记录电池组的累积充放电容量。 通讯功能： CAN通信：提供3路高速CAN通讯接口（其中1路用于电池管理系统内部 各个单元 之间的数据传输，另外2路则是对外提供给充电机、整车控制器、仪表等。
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系统工作原理 采用1主板（BCU，BCU）+多从板（ BMU，BMS ）的分布式系统拓 扑结构 BCU和BMU之间通过高速CAN总线进行互联，完成数据的实时传输与控制。 BMU功能包括 单体电池电压检测 电池温度检测 均衡控制 风机和加热控制 BMU的检测数据和状态通过内部CAN总线发送给BCU或其他监控设备。 BCU功能包括 电池组工作电流检测(1路)、总电压检测(2路)、电池组绝缘状态检测 BMU的检测数据和状态通过内部CAN总线发送给BCU或其他监控设备。 3路高速CAN通讯接口(其中1路用于内部通讯，另外2路用于与车辆系统和充电系统通讯)。 继电器控制：6路开关量输出（2路控低+4路控高） 数据记录：电池工作历史数据(500条)和故障数据记录(500条) 。 电源控制：支持延时掉电功能。 电池最大允许充放电电流及SOC估算 国标充电接口：支持国标充电接口(GB/T 20234-2011)和协议(GB/T 27930-2011)。 其他：主控单元支持对低压数字输入信号（4路），模拟输入信号的状态监控（2路），提供数字 输出信号接口（2路）。
动力电池管理系统BMS
动力电池管理系统BMSBMS是以某种方式对动力电池进行管理和控制的产品或技术。
典型的电动汽车动力电池组管理系统的工作原理如图1-3所示。
BMS由各类传感器、执行器、固化有各种算法的控制器以及信号线等组成。
其主要任务是确保动力电池系统的安全可靠，提供汽车控制和能量管理所需的状态信息，而且在出现异常情况下对动力电池系统采取适当的干预措施；通过采样电路实时采集电池组以及各个组成单体的端电压、工作电流、温度等信息；运用既定的算法和策略估算电池组S OC、SOH、SOP以及剩余寿命(Rem aining Usef ul Life，RUL)等，并将参数输出到电动汽车整车控制器，为电动汽车的能量管理和动力分配控制提供依据。
图1-3 典型的电动汽车动力电池组管理系统的工作原理1.4.1 BMS的基本功能BMS的主要功能有数据采集、状态检测、安全保护、充电控制、能量控制管理、均衡管理、热管理以及信息管理等。
1.数据采集动力电池在电动汽车中的工作环境及状况十分复杂。
电动汽车需要适应复杂多变的气候环境，这意味着动力电池的运行需要常年面对复杂多变的温湿度环境。
此外，随着路况和驾驶人操纵方式的改变，动力电池需要时刻适应急剧变化的负载。
为了准确获取动力电池的工作状况，更好地实施管理对策，BMS需要通过采样电路实时采集电池组以及各个组成单体的端电压、工作电流、温度等信息。
2.状态监测动力电池是一个复杂的非线性时变系统，具有多个实时变化的状态量。
准确而高效地监测动力电池的状态量是电池及成组管理的关键，也是电动汽车能量管理和控制的基础。
因此，BMS需要基于实时采集的动力电池数据，运用既定的算法和策略进行电池组的状态估计，从而获得每一时刻的动力电池状态信息，具体包括动力电池的SOC、SOH、S OP以及能量状态(State of Energy，SOE)等，为动力电池的实时状态分析提供支撑。
3.安全保护动力电池安全保护功能主要指动力电池及其成组的在线故障诊断及安全控制。
BMS楼宇管理系统
BMS楼宇管理系统随着科技的快速发展和数字化转型的趋势，智能建筑已成为现代都市生活的重要组成部分。
其中，BMS楼宇管理系统在智能建筑中发挥着核心作用，为建筑提供高效、节能、安全和舒适的环境。
BMS楼宇管理系统是一种集成化的建筑管理系统，通过对建筑设备、安全系统、能源管理、环境监控等各个子系统的集成和协调，实现建筑的高效运营和管理。
这种系统能够提高建筑的能源效率，减少运营成本，同时还能提高建筑的安全性和舒适度。
BMS楼宇管理系统能够实现设备的自动化控制。
通过对建筑设备的自动化控制和监测，系统能够实现设备的远程操控、故障预警和预防性维护等功能。
这不仅能够提高设备的运行效率，还能够延长设备的使用寿命。
BMS楼宇管理系统能够实现能源的智能化管理。
系统通过对建筑能源使用情况的实时监测和数据分析，能够实现能源的精细化管理，提高能源的使用效率。
同时，系统还能够根据建筑的使用情况和外部环境，自动调整设备的运行状态和参数，实现能源的节约和优化利用。
再次，BMS楼宇管理系统能够提高建筑的安全性。
系统通过对安全子系统的集成和协调，能够实现安全设备的联动和信息共享。
这不仅能够提高建筑的安全防范能力，还能够及时发现和处理安全事件。
BMS楼宇管理系统能够提高建筑的舒适度。
系统通过对环境监控子系统的集成和协调，能够实现环境的自动化调节和优化。
这不仅能够为建筑提供舒适的环境，还能够提高居住者的生活品质。
BMS楼宇管理系统是智能建筑的核心，它能够实现设备的自动化控制、能源的智能化管理、建筑的安全性和舒适度的提高。
随着科技的不断发展，我们有理由相信，BMS楼宇管理系统将在未来的智能建筑中发挥更加重要的作用。
一、产品概述JTT电池管理系统（BMS）是一种专为混合动力和电动汽车设计的先进电池管理系统。
本产品的主要功能包括电池状态监控、充电控制、放电控制以及能量管理。
BMS的目标是提高电池的性能、安全性和寿命，同时优化电池的充电和使用效率。
浅析锂电池保护板（BMS）系统设计思路（一）
浅析锂电池保护板（BMS）系统设计思路（⼀）什么是BMS？ ⾸先必须弄懂⼀个定义，什么是BMS？ BMS其实就是BATTERY MANAGEMENT SYSTEM的缩写，中⽂名字叫电池管理系统，顾名思义，是专门⽤来进⾏锂电池运⾏管理的模块，对象是锂电池。
对于⼀般的终端⽤户⽽⾔，锂电池保护板其实并不存在，或者说，他们并不知道正在⾃⼰使⽤的产品中还有这么⼀个东西。
⽐如说电动车，100%的⽤户都知道电动车上⾯有电池，因为电池提供了能源，但我敢保证，最多有1%的⽤户知道还有锂电池保护板这个东西的存在。
BMS的存在感之所以如此低，完全是因为它并不能和⽤户产⽣直接的交流，也并不能与⽤户发⽣频繁的交互，就算是偶尔产⽣了⼀些数据，不过这些数据也是通过某些仪表盘传递给⽤户观测，当⽤户看见仪表盘上的红灯时只会说：“嗯，车⼦好像是坏掉了，质量真差。
” 话说回来，BMS虽然存在感低，不过它存在的意义却是丝毫不亚于仪表，甚⾄可以说是⽐仪表还重要，因为他可以检测出这辆车⼦的能源系统是否坏掉了，只有拥有BMS系统，⽤户才可能在不冒险的情况下知道这辆车到底是好是坏。
如果有⼀个⾏业内的嵌⼊式⼯程师要买⼀辆电动车，在⼀辆没有显⽰仪表和BMS板⼦的电动车中进⾏选择，那么他肯定不敢选后者，因为如果电动车没有了仪表，那么⽤户体验会极差，但如果电动车没有了BMS……与其说是⼀辆电动车，还不如说是⼀辆随时可能发⽣被激活的炸弹。
那么BMS在能源领域为什么如此重要？BMS的存在到底有什么意义？------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 本⽂便从⼀个底层⼯程师的⾓度，以电动车⽤的BMS模块作为例⼦专门对锂电池的保护板设计进⾏⼀些探讨，并且会给出⼀个参考⽅案，当然由于笔者能⼒有限，⽔平⼀般，如果⽂中出现了错误或者纰漏，请直接指出。
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一、对蓄电池管理系统的理解
背景和目的
不均衡性是蓄电池的基本属性
其中：超过平均电压 ： 37.3% （发生过充电的几率） 低于平均电压： 48. 0% 等于平均电压： 14.7% （即额定充电电压）
新电池组同样可能存在问题
锂离子蓄电池充放电效率 可高达98%以上；
巡检数据不能用于质量评估
培育系我国统集成商
事关大局
《规划》明确了： 立足于自主创新， 掌握握核心技术 当前衣顿和艾里逊的系统 不仅仅是对自主创新的巨大冲击； ——创新环境面临挑战 更重要的是对新能源战略的战略目标的挑战 —能否取得主导权 —自主的技术路线。
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影响允许充放电电流和功率的， 主要是电池内阻和回路阻抗；
而蓄电池内阻，与SOC
并没有具有一般和普遍性的函数关系；
数据模型仅具有特殊性和时域性；
依据SOC对锂电池进行能量管理 只是一种对其缺乏基本了解的意想。
探索SOC应交由学生去训练想象力 不应成为解决技术瓶颈的难题。
首要任务应首先解决：
防止发生：单体电池过充电 单体电池过放电； 温度超过允许值； 电流超过允许值；
高效率同时产生了极差的 抗不均衡性特性；
管理系统的基本目的： 在最优化蓄电池组效能的同时； 防止发生单体电池的 过充电 过放电 超温 过流 必要时，提供相关信息。
定义—四个系统的集成
充 电 系 统
蓄电池管理系统
充电 控制 模块 充电 控制 模块 放电 控制 模块 放电 控制 模块
控制系统数据支撑 维护系统数据支撑
5、安全和可信度差
单纯的A/D数字采样，不能解决安全问题。 理由：采样失调不可识别