电池管理系统BMS基础
电池管理系统BMS
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五、项目主要特点
On the evening of July 24, 2021
产品主要特点
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项目方案的特色
采用分布式隔离检测技术，全系统分为四个主要子系统，即采集单 元、均衡模块、主控单元、显示单元，四个模块之间采用CAN总线方 式进行通讯； 鉴于汽车内工作环境恶劣，将所有测量单元尽量靠近测量源并采用 单独的测量单元。大大减少环境对各取样点的干扰，提高测量精度； 电池电压测量采用差分输入，光耦继电器切换方式进行采样，在保 证电压测量精度的基础上，大大简化了采样电路，保证了其稳定性和 可靠性；
On the evening of July 24, 2021
显示单元
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On the evening of July 24, 2021
显示单元
显示单元选用7带 触摸屏真彩显示，系统 采用SAM9263B为主芯 片的ARM9方案，重新 设计电源；CAN总线以 及与上位PC机之间通 讯用485总线系统采用 光耦隔离；主板和核心 板分开设计，以及采用 汽车级别的相关芯片， 系统稳定性高，保证该 系统能在汽车这样的恶 劣环境下工作。
产品主要特点
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显示系统除核心板外，软、硬件及驱动程序等都是自行开发， 大大降低了成本；
功能完善。BMS采用分布式设计，具备对单体电池状态如端电 压、特征点温度等实时监控、充放电控制、故障分析及定位、 整组电池SOC估算、热管理、实时数据存储及数据库管理等强 大功能；
系统软件均采用模块化程序设计； 多种软件抗干扰设计，如数字滤波算法，冗余，软件陷阱，看门狗等技术， 防止程序失效，保证系统正常运行。 在SOC的估算上采用现在比较成熟的方法，根据电动汽车的工作状态（行 驶，静置，充电），分别采用安时法、开路电压法进行SOC估计，在采用安时 法简单有效的基础上，在特定条件下采用加权安时法进行SOC校正，消除安时 法带来的累计误差，保证SOC精度在8%以内； 显示监测系统使用定制的linux2.6.24操作系统，界面采用QT4.62，上位机 软件也采用QT4.62进行开发，主要实现：标定程序，SOC估算程序，故障分 析子程序，信号监控与报警子程序，实时数据保存，数据和曲线显示，各开关 状态显示等功能； 由于从操作系统到开发环境都自行研发完成，所以可以方便的制作出客户需 要的介面，而且不存在版权问题。
BMS系统介绍专业知识
电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM）电池管理系统（BMS）是电池与顾客之 间旳纽带，主要对象是二次电池。 二次电池存在下
面旳某些缺陷，如存储能量少、寿命短、串并联使 用问题、使用安全性、电池电量估算困难等。电池 旳性能是很复杂旳，不同类型旳电池特征亦相差很 大。 电池管理系统（BMS）主要就是为了能够提升
控制对地有效；具有额定驱动电流为1A(峰值电流可到达3A,<1S)旳继电 器控制通道4路，
控制对电源有效。 支持国标充电接口：支持国标交直流充电接口(GB/T 20234-2023)
及协议(GB/T 27930-2023) 数据统计：分为历史数据统计(500条，5分钟/条)和故障数据统计
(500条，故障出现和变 化时刻/条)。 报警功能：对电池系统旳故障类型进行分析和分级报警。 充放电管理：根据电池系统旳目前状态，为充电机或整车控制器实时
SOC估算。 容量累积：统计电池组旳累积充放电容量。 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 之间旳数据传播，另外2路则是对外提供给充电机、整车控制器、仪表等。
继电器控制：具有额定驱动电流为2A(峰值电流可到达5A,<1S)旳继电器 控制通道2路，
电池旳利用率，预防电池出现过分充电和过分放电， 延长电池旳使用寿命，监控电池旳状态。伴随电池 管理系统旳发展，也会增添其他旳功能。
合用电池类型 磷酸铁锂电池、三元锂电池、钛酸锂电池、锰 酸锂电池、镍氢电池(12串/通道) 合用应用场合 合用于多种车型：乘用车、商用车、特种车、 低速车等 合用于多种动力配置模式：纯电动、混合动力
均衡电流：≮100mA(被动)—推荐 均衡电流：≮1000mA(主动)
电池管理系统BMS架构及功能知识介绍
电池管理系统BMS架构及功能知识介绍新能源车与传统汽车最⼤的区别是⽤电池作为动⼒驱动，所以动⼒电池是新能源车的核⼼。
电动汽车的动⼒输出依靠电池，⽽电池管理系统BMS(BatteryManagementSystem)则是其中的核⼼，是对电池进⾏监控和管理的系统，通过对电压、电流、温度以及SOC等参数采集、计算，进⽽控制电池的充放电过程，实现对电池的保护，提升电池综合性能的管理系统，是连接车载动⼒电池和电动汽车的重要纽带。
国外公司BMS做的⽐较好的有联电、⼤陆、德尔福、AVL和FEV等等，现在基本上都是按照AUTOSAR架构以及ISO26262功能安全的要求来做，软件功能更多，可靠性和精度也较⾼。
国内很多主机⼚也都有⾃主开发的BMS产品并应⽤，前期在功能和性能上与国外⼀流公司相差甚远，但随着国内电池和BMS技术的快速发展差距正在逐步缩⼩，希望不久的将来能够实现成功追赶甚⾄超越。
BMS主要包括硬件、底层软件和应⽤层软件三部分。
硬件1、架构BMS 硬件的拓扑结构分为集中式和分布式两种类型：(1)集中式是将所有的电⽓部件集中到⼀块⼤的板⼦中，采样芯⽚通道利⽤最⾼且采样芯⽚与主芯⽚之间可以采⽤菊花链通讯，电路设计相对简单，产品成本⼤为降低，只是所有的采集线束都会连接到主板上，对BMS的安全性提出更⼤挑战，并且菊花链通讯稳定性⽅⾯也可能存在问题。
⽐较合适电池包容量⽐较⼩、模组及电池包型式⽐较固定的场合。
(2)分布式包括主板和从板，可能⼀个电池模组配备⼀个从板，这样的设计缺点是如果电池模组的单体数量少于12个会造成采样通道浪费(⼀般采样芯⽚有12个通道)，或者2-3个从板采集所有电池模组，这种结构⼀块从板中具有多个采样芯⽚，优点是通道利⽤率较⾼，节省成本，系统配置的灵活性，适应不同容量、不同规格型式的模组和电池包。
2、功能硬件的设计和具体选型要结合整车及电池系统的功能需求，通⽤的功能主要包括采集功能(如电压、电流、温度采集)、充电⼝检测(CC和CC2)和充电唤醒(CP和A+)、继电器控制及状态诊断、绝缘检测、⾼压互锁、碰撞检测、CAN通讯及数据存储等要求。
电池管理系统BMS基础
整理课件
7
主要分为包括数据监测模块、控制模块（包括继电器、均衡 和热管理）、状态估计模块、故障诊断模块，以及通信模块等。
通常分为集中式和分布式两种系统。分布式系统最为常见， 由一个主控制器（BCU）和多个从控制器（BMU）组成。
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BCU
BMU
BCU：Battery control unit BMU： Battery monitor unit
2
➢监测功能：实时监测单体电池的温度、电压；电池组的总电
压、电流；电池包的绝缘状态。
➢必要性：
监测单体电压是为了防止出现过充过放；监测温度是为了防 止电池在过高或过低的温度下工作。
总电压、电流的监测，一方面是为了实时显示电池状态，另 一方面是为了计算电池组的状态，如剩余容量、最大充放电 功驾驶员及时采取应对措施，如 SOC低，应及时充电。
当出现较高等级的故障时，如严重绝缘漏电(<100Ω/V)时， 能够及时切断继电器，保证驾驶员或乘客处于安全状态。
故障码的保存，能够为后期车辆维护提供参考。
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6
➢电池选型：
电池类型： ✓ 磷酸铁锂，电压平台略低，电池安全性高，不会爆炸； ✓ 三元电池，电压平台高，能量密度更大，但安全性相对差 一点，会爆炸。
电池管理系统
(Battery management system, BMS)
➢概述
电动汽车电池管理系统（BMS）是连接车载动力电池和电动 汽车的重要桥梁，其作用是监控电池的状态，管理电池的充放电， 提高电池的使用效率，防止电池出现过充和过放，延长电池的使用 寿命等。
电池管理系统的基本工作原理
电池管理系统的基本工作原理
电池管理系统（Battery Management System，BMS）是一种用于管理和监控电池的电子系统，其基本工作原理如下：
1. 电池监测：BMS 通过传感器监测电池的电压、电流、温度等参数，实时获取电池的状态信息。
2. 数据采集与处理：BMS 收集电池的监测数据，并对数据进行分析和处理，以判断电池的健康状态、剩余电量、充电状态等。
3. 电池均衡：BMS 可以对电池组内的各个单体电池进行均衡，以确保每个电池的电压和容量保持在相对一致的水平，延长电池组的使用寿命。
4. 充电管理：BMS 可根据电池的状态和充电需求，控制充电器的输出电流和电压，实现对电池的智能充电管理，避免过充或欠充。
5. 放电管理：BMS 可根据电池的剩余电量和负载需求，控制电池的放电电流，确保电池在安全范围内放电，防止过放。
6. 故障诊断与保护：BMS 可以实时监测电池的工作状态，当发现电池出现过压、欠压、过温等异常情况时，及时采取相应的保护措施，以确保电池和设备的安全。
7. 通信功能：BMS 与车辆的其他控制单元进行通信，共享电池的状态信息，以便车辆系统进行能量管理和优化。
总之，BMS 的主要目标是确保电池在安全、可靠的状态下运行，延长电池寿命，提高电池性能，并为用户提供准确的电池状态信息。
bms基础工作原理和设计知识
bms基础工作原理和设计知识BMS基础工作原理和设计知识一、引言BMS（电池管理系统）是指对电池进行监测、保护和控制的系统。
它在电动汽车、储能系统等领域发挥着重要作用。
本文将介绍BMS 的基础工作原理和设计知识。
二、BMS基础工作原理1. SOC（State of Charge，电池荷电状态）估算SOC是指电池当前电荷量占最大电荷量的百分比。
常见的SOC估算方法有电流积分法、开路电压法和卡尔曼滤波法等。
其中，电流积分法通过积分电流来估算SOC，开路电压法则通过电池的开路电压来计算SOC。
2. SOH（State of Health，电池健康状态）评估SOH评估是判断电池性能衰减程度的重要指标。
通常采用容量衰减法、内阻增加法和温度升高法等方法进行评估。
其中，容量衰减法通过比较电池实际容量和额定容量的差异来评估SOH。
3. 温度监测与控制电池温度对其性能和寿命有着重要影响。
BMS通过温度传感器实时监测电池温度，并根据温度变化进行控制。
当温度过高时，BMS会采取措施降低电池温度，以保护电池安全。
4. 电压监测与平衡BMS通过电压传感器实时监测电池单体电压，以确保各个单体之间的电压平衡。
当某个单体电压过高或过低时，BMS会进行平衡控制，将电荷从高压单体转移到低压单体，以避免电池过充或过放。
5. 电流监测与保护BMS通过电流传感器实时监测电池的充放电电流，以保护电池免受过放、过充、过流等不利工作条件的影响。
当电流异常时，BMS会采取措施进行保护，如切断电流通路或降低充放电速率。
三、BMS设计知识1. 电池选型与布局BMS的设计要根据应用需求选择合适的电池类型和规格，并合理布局电池单体。
不同的电池类型有不同的特性和工作要求，BMS需要考虑电池的能量密度、功率密度、循环寿命等因素进行选型和布局。
2. 通信与数据处理BMS需要与车辆或储能系统的其他部分进行通信，并处理传感器采集到的数据。
通信方式常见的有CAN总线、RS485等，数据处理可以采用嵌入式系统等技术。
bms基础工作原理和设计知识
bms基础工作原理和设计知识BMS基础工作原理和设计知识一、BMS基础工作原理BMS，即电池管理系统（Battery Management System），是用于监控和控制电池组状态的关键设备。
它通过对电池组中每个单体电池进行监测，实时获取各种电池参数，并根据这些参数进行数据分析和算法处理，以保证电池组的安全性、可靠性和性能。
BMS的基础工作原理主要包括以下几个方面：1. 电池监测：BMS通过电池监测芯片对电池组中的每个单体电池进行实时监测。
监测的参数包括电压、电流、温度等。
这些参数的监测可以帮助BMS实时了解电池组的工作状态，并及时发现异常情况。
2. 数据采集：BMS通过传感器对电池组的各种参数进行数据采集，将采集到的数据传输给控制器进行处理。
数据采集的频率通常很高，以保证数据的准确性和实时性。
3. 数据处理：BMS控制器对采集到的数据进行处理和分析，通过内置的算法判断电池组的工作状态。
例如，根据电池的电压和电流变化趋势，可以判断电池的充放电状态；根据温度变化，可以判断电池的温度是否超过安全范围。
4. 保护控制：根据数据处理的结果，BMS可以对电池组进行保护控制。
例如，在电池电压过高或过低时，BMS会发出警报，并采取措施防止电池过充或过放；在电池温度过高时，BMS会采取措施降低电池的温度，以防止过热损坏电池。
5. 通信功能：BMS还具备与外部设备进行通信的功能，可以将电池组的信息传输给上位机或其他系统。
通过通信功能，BMS可以实现远程监控和控制，方便用户对电池组进行管理和维护。
二、BMS设计知识BMS的设计是保证电池组安全可靠运行的关键。
以下是BMS设计中需要考虑的几个重要知识点：1. 电池参数匹配：在设计BMS时，需要根据电池组的特性选择合适的电池监测芯片和传感器，以确保能够准确获取电池参数。
同时，还需要根据电池组的容量和工作特性，确定BMS的采样频率和数据处理能力。
2. 算法设计：BMS的算法设计是保证其准确性和可靠性的关键。
储能能量管理系统bms 原理
储能能量管理系统bms 原理储能能量管理系统BMS原理储能能量管理系统（Battery Management System，简称BMS）是一种用于电池组管理和控制的系统。
它通过监测电池的状态、保护电池、优化充放电过程等手段，提高电池的性能和寿命，提供稳定可靠的电力供应。
BMS的原理是基于对电池组内部各个电池单体进行实时监测和管理。
首先，BMS会通过电压、电流、温度等传感器获取电池的各种参数信息。
然后，通过采集到的数据，BMS会对电池组进行状态估计和预测，包括电池容量、健康度、剩余寿命等。
根据这些信息，BMS 可以实时调整充放电策略，使电池组在工作过程中始终处于最佳状态。
BMS的核心功能之一是电池保护。
在电池充放电过程中，BMS会监测电池的电压和温度变化，一旦发现异常情况（如过充、过放、过温等），BMS会立即采取措施，如切断电源或调整充放电电流，以保护电池不受损害。
此外，BMS还能监测电池组的电流分布，防止因电池单体之间电流不均衡而导致的性能下降或故障。
BMS还可以进行电池均衡控制。
由于电池组中的每个电池单体性能会有差异，充放电过程中容易导致电池单体之间的电压差异进一步扩大，从而影响电池组的性能和寿命。
为了解决这个问题，BMS会根据电池单体的状态，通过调整充放电电流，使电池单体之间的电压差尽可能小，以达到均衡的目标。
BMS还能实现对电池组的充放电策略优化。
根据电池组的实时状态和负载需求，BMS可以动态调整充放电电流和电压，以最大限度地提高电池组的效率和能量利用率。
例如，在电池组剩余寿命较低时，BMS可以降低充放电电流，延长电池的使用寿命；在电池组负载需求较高时，BMS可以提高充放电电流，以满足负载需求。
储能能量管理系统BMS通过实时监测和管理电池组的状态，保护电池、优化充放电过程，提高电池的性能和寿命，提供稳定可靠的电力供应。
它是储能系统中至关重要的一部分，对于提高储能系统的效率和可靠性具有重要意义。
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BMS与充电机相互交互，保证充电过程始终在安全状态下进行， 充电方式包括了快充与慢充两种方式。
由于单体电池存在制造不一致性和使用不一致性，而不一致 性会显著降低电池组的使用效率。均衡的目的就是为了提高 电池的一致性，从而提高电池组的使用效率。
由于过高或过低的温度都会加速电池老化，减少其寿命，热 管理的目的就是保证电池在合理的温度范围内工作。
➢必要性：
较低等级的故障预警能够提示驾驶员及时采取应对措施，如 SOC低，应及时充电。
当出现较高等级的故障时，如严重绝缘漏电(<100Ω/V)时， 能够及时切断继电器，保证驾驶员或乘客处于安全状态。
故障码的保存，能够为后期车辆维护提供参考。
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➢电池选型：
电池类型： ✓ 磷酸铁锂，电压平台略低，电池安全性高，不会爆炸； ✓ 三元电池，电压平台高，能量密度更大，但安全性相对差 一点，会爆炸。
电池管理系统
(Battery management system, BMS)
➢概述
电动汽车电池管理系统（BMS）是连接车载动力电池和电动 汽车的重要桥梁，其作用是监控电池的状态，管理电池的充放电， 提高电池的使用效率，防止电池出现过充和过放，延长电池的使用 寿命等。
电池组
BMS
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电动汽车
1
➢BMS系统架构
由于电动汽车上使用的电池组，电压高达几百伏，一旦出现 绝缘薄弱，造成漏电，十分危险，所以需要实时监测电池包 的绝缘状态。GB/T 18384-2015 规定，绝缘电阻应满足：直 流电路>100Ω/V；交流电路>500Ω/V。
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➢控制功能：通过继电器控制电池组的充电、放电；电池组的
均衡控制；电池包的热管理。
2
➢监测功能：实时监测单体电池的温度、电压；电池组的总电
压、电流；电池包的绝缘状态。
➢必要性：
监测单体电压是为了防止出现过充过放；监测温度是为了防 止电池在过高或过低的温度下工作。
总电压、电流的监测，一方面是为了实时显示电池状态，另 一方面是为了计算电池组的状态，如剩余容量、最大充放电 功率等。
主要分为包括数据监测模块、控制模块（包括继电器、均衡 和热管理）、状态估计模块、故障诊断模块，以及通信模块等。
通常分为集中式和分布式两种系统。分布式系统最为常见， 由一个主控制器（BCU）和多个从控制器（BMU）组成。
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BCUΒιβλιοθήκη BMUBCU：Battery control unit BMU： Battery monitor unit
SOH体现了电池组剩余寿命，对于纯电动车，一般认为当电池 的实际容量下降到额定容量的80%之后，SOH就下降为0，此时 的电池组已不适合作为车载动力电池。对于混合动力汽车， 还会考虑内阻上升的影响。
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➢故障诊断与预警：主要包括欠压、过压、高温、低温、过
流，SOC低，绝缘漏电，继电器故障，BMS硬件故障，通信故障等。
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➢状态估计：估计电池组的剩余电量(SOC)、最大充放电功率
(SOP)、健康状态(SOH)或剩余寿命等
➢必要性：
实时估计SOC，一方面是为了告诉驾驶员车辆的剩余里程。另 一方面作为其他决策的输入变量。
SOP体现了电池组实时的功率能力，整车控制器会根据这一参 数来限制电机的功率。如果不进行限制，电池会被过充或过 放，影响其寿命。
电池外形： ✓ 圆柱形，单个容量较小，需要很多个电池来构成电池组， 成组较麻烦； ✓ 塑壳方形，容量大，便于成组，但散热性不好； ✓ 软包，容量略低，散热性好，重量轻，需要通过焊接或夹 具来进行成组。
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