电池管理系统BMS课件
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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系统简介》课件
智能化控制
BMS系统通过集中控制和自动化管理，实现对建 筑设备的精确控制，提高效率和便利性。
安全管理
BMS系统能够通过监测火灾、安防设备等，及时 预警并采取相应措施，提高建筑的安全性和保 护性。
能耗优化
通过实时监测和调整建筑设备的运行状态和能 耗，BMS系统可以实现能源的合理利用，降低能 耗成本。
舒适性提升
总结和展望
BMS系统作为实现建筑智能化的重要工具，具有广泛的应用前景和优势。未 来，随着科技的不断进步，BMS系统将进一步发展和完善，为人们创造更智 能和舒适的生活环境。
通过智能化控制和自适应调节，BMS系统可以提 供更加舒适和环保的室内环境，提升居住和工 作的舒适度。
BMS系统的工作原理
1
数据处理Biblioteka 2BMS系统对采集的数据进行实时处理和分
析，形成可视化的信息和控制指令。
3
数据采集
通过传感器、仪表等设备将建筑内各种参 数和数据采集并传送给BMS系统。
控制与管理
根据预设的策略和参数，BMS系统通过控 制终端设备和执行器，实现对建筑设备的 精确控制和管理。
《BMS系统简介》PPT课 件
BMS系统（Building Management System）是一种集中控制和监测建筑物内部 设备和系统的智能化管理系统。
BMS系统的定义
建筑管理系统（BMS）是一种智能化系统，用于集中控制和监测建筑内部各 种设备和系统，以实现能耗优化、安全管理和舒适性提升。
BMS系统的功能与优势
BMS系统的组成部分
传感器与仪表
用于采集建筑内部各种参数和 数据，如温度、湿度、能耗等。
控制器与执行器
用于接收并执行BMS系统的控 制指令，实现对建筑设备的精 确控制。
BMS系统介绍课件
BMU技术参数
编号项目最小值典型值最大值备注 13 开关量输出数量2 BMU 14 开关量驱动能力 (A) 0.5 1 额定驱动电流， 寿 命100000次 15 开关量稳定时间 (ms) 10 30 16 对外通讯接口数量1 2 1路CAN
17 CAN总线波特率 (KHZ) 125 250 500 支持标
单体电池电压检测： 分布式支持最多12串、24串、 36串、 48串、 60串电池的单 体电压检测。订制式可以支持高达300串。精度达 到±10mV以内。
温度检测： 采用NTC温度传感器， 0-8个/板可配 置， 传感器独立编号和实现自检和 故障定位功能。
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%。
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。
BMU技术参数
编号项目最小值典型值最大值备注 1 供电电源 (V) 8 24 36 2 工作功耗 (W) 2.5 3 BMU自身功耗， 不含驱动 外围设备 (如风机、继 电器) 电流 3 动力电池泄漏电流 (uA) 10 100 4 各电压检测模块通道数量12 60 每个电压检测模 块接入电池串联数量 5 电压巡检周期 (ms) 30 60 每个通道时间， 采 用巡检方式， 不包括上传到 BCU的时间 6 电压检测精度 (%FSR) ±0.2
BCU功能与接口
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ห้องสมุดไป่ตู้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.
电池管理系统BMS ppt课件
ppt课件
3
项目研发目标
热管理：实时采集每个电池箱内电池测点温度，通过对散热风扇的控
制防止电池温度过高。
均衡控制：由于电池个体的差异以及使用状态的不同等原因，电池在
使用过程中不一致性会越来越严重，系统应能判断并自动进行均衡处理。
故障诊断：电动汽车电池的工作电压一般都比较高（90V-700V），系
统应监测供电短路，漏电等可能对人身和设备产生危害的状况。
ppt课件
13
显示单元
ppt课件
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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。
屏蔽双绞线；
4）PCB板制作尽量加大线间距，以降低导向间的分布电容并使其导向垂
直，以减小磁场耦合，减小电源线走线有效面积及选用性价比高的器件等。
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18
硬件设计特点
主控单元
与采集单元一样，硬件设计增加了多种抗干扰措施，以保证在恶 劣电磁环境下可靠运行；
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2
项目研发目标
实时跟踪电池运行状态及参数检测：实时采集电池充放电状
态，采集数据有电池总电压，电池总电流，每个电池箱内电池测点 温度以及单体模块电池电压等。由于动力电池都是串联使用的，所 以这些参数的实时，快速，准确的测量是电池管理系统正常运行的 基础。
剩余电量估算：电池剩余能量相当于传统车的油量。荷电状态
由于电动汽车用电环境复杂，有很强的电磁干扰！从而影响信号在线检测
BMS系统介绍ppt课件
2
适用电池类型 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) 适用应用场合 适用于各种车型：乘用车、商用车、特种车、 低速车等 适用于多种动力配置模式：纯电动、混合动力
3
主要性能 电压检测 电压输入范围：0-5VDC 电压检测精度：±0.5%FSR 电压巡测周期：30ms 温度检测 温度数量0~8可配置且可定位 温度检测范围：-40℃~125℃ 温度检测精度：±1℃ 电流检测 1路电流检测通道(分流器) 分流器类型：50-1000A可选 电流采样时间：≤100ms 采样精度：±1%FSR 在线均衡 基于电池SOC差异均衡 多种均衡模式可选 均衡电流：≮100mA(被动)—推荐 均衡电流：≮1000mA(主动)
10
11
单体电池电压检测：分布式支持最多12串、24串、36串、 48串、 60串电池的单 体电压检测。订制式可以支持高达300串。精度达到±10mV以内。 温度检测：采用NTC温度传感器，0-8个/板可配置，传感器独立编号和实现自检和 故障定位功能。 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 %。 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。 均衡控制：基于电池的SOC差异，采用电阻旁路的方式以不小于100mA电流实施均 衡。 继电器控制：具备2路额定驱动电流为1A/24V(峰值电流可达到2A,持续1S)的继电 器控制通道2路(仅支持控负方式)，可配置为散热风机控制或/与加热控制或/与继电器 控制。 通讯功能： CAN通信：提供1路高速CAN通讯接口(用于电池管理系统内部各个单元之间的数 据传输，独立运行时可作为对外通讯接口)。
电池管理系统综述PPT课件
BMS专用芯片主要优势在于多单体高精度信号采集， 以及单体均衡、故障报警等功能的集成，但通用性 差，一般只能应用于特定类型的电池组。
第10页/共29页
• BMS发展现状
课题研究背景
第11页/共29页
课题研究背景
▪ 国内BMS发展
• 科研方面主要是清华大学、同济大学、北京交 通大学及北京理工大学等几所高校取得成果较 多。
三段式充电波形图
第17页/共29页
电池端电压(V)
BMS综述
• 2.蓄电池荷电状态(SOC)估计
SOC广义描述： 电池当前可用的剩余容量与 电池实际可放出总容量的比值。（%） SOC估算技术难点： A 电池内部电化学过程复杂； B 电池工作特性呈非线性，且受多因素影响； C 建立准确的电池模型困难； D 单体间的不一致性处理较复杂。
单体2
单体3
第23页/共29页
Q1
L1 Q2
L2 Q3
L3
Qr Cr Lr
单体1 单体2 单体3 A
DC B
BMS综述
▪ 5.上位机
上位机主界面
主要功能： 状态实时显示； 参数调整； 历史数据记录； 主回路控制； 故障、报警等。
第24页/共29页
上位机监控平台
▪ 5.上位机
参数设置子界面第25页/共29页
课题研究背景
• BMS发展现状
国外在BMS方面的研究成果相对显著，主要是以集 成化芯片化为特点。典型产品有美国Linear Technology公司产的LTC/LTM系列电池管理芯片， 美国TI公司推出的bq系列电池管理芯片以及美国O2 Micro公司开发的OZ890电池管理芯片等，其主要特 点为体积小，集成度高，具有较强的针对性。
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• BMS发展现状
课题研究背景
第11页/共29页
课题研究背景
▪ 国内BMS发展
• 科研方面主要是清华大学、同济大学、北京交 通大学及北京理工大学等几所高校取得成果较 多。
三段式充电波形图
第17页/共29页
电池端电压(V)
BMS综述
• 2.蓄电池荷电状态(SOC)估计
SOC广义描述： 电池当前可用的剩余容量与 电池实际可放出总容量的比值。（%） SOC估算技术难点： A 电池内部电化学过程复杂； B 电池工作特性呈非线性，且受多因素影响； C 建立准确的电池模型困难； D 单体间的不一致性处理较复杂。
单体2
单体3
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Q1
L1 Q2
L2 Q3
L3
Qr Cr Lr
单体1 单体2 单体3 A
DC B
BMS综述
▪ 5.上位机
上位机主界面
主要功能： 状态实时显示； 参数调整； 历史数据记录； 主回路控制； 故障、报警等。
第24页/共29页
上位机监控平台
▪ 5.上位机
参数设置子界面第25页/共29页
课题研究背景
• BMS发展现状
国外在BMS方面的研究成果相对显著，主要是以集 成化芯片化为特点。典型产品有美国Linear Technology公司产的LTC/LTM系列电池管理芯片， 美国TI公司推出的bq系列电池管理芯片以及美国O2 Micro公司开发的OZ890电池管理芯片等，其主要特 点为体积小，集成度高，具有较强的针对性。
电池管理系统PPT课件
报文显示
显示当前日期，接收原报 文时间和代码，观察报文 接收实时性。
数据存储
系统信息、 状态
BMU 电池信息
新建文件用于保存CAN接 收的信息数据。完成后才 能激活启动CAN功能。
实时显示BMS数据（总电 压、电流、SOC，绝缘电 阻、最高最低电压、最高 最低温度，允许的最大电 流和功率）
电池状态：充放、继电 器、自检、风扇及系统故 障等系统状态
价格便宜，不需要供 电。只能检测直流， 精度随温度变化大。
14
第14页/共38页
功能介绍
3.电压、电流、温度采集
温度采集： 热敏电阻：PTC/NTC 温度传感器：DS18B20
15
第15页/共38页
功能介绍
4.SOC估算
SOC: State of charge.荷电状态。 剩余电量的一个衡量指标 。
SOC = Ce ×100% Ca
其中:Ce为剩余容量，Ca为可用容量。 计算方法一：安时积分法
t1
C0 +∫i(t)dt
SOC = t0 Ca
×100%
0.5C Discharge and Different Current
Voltage(V)
00000000001111111111222222222233333333334.........................................66660123457890123457890123457890123457890
技术 特点
1.具有选择性的存储 CAN信息。 2.CAN报文选择性存 储。
31
第31页/共38页
项目介绍—数据记录仪
原理框图
实物图
32
电池管理系统BMSppt课件
17
巡检生产源数据 已不具备可比性 无法用于维护管理： —终端用户电池性能评估； —电池维护数据支撑。
18
单体电池电压ADC
电池1
R1
电池2
R2
—电池 3
电池1电压=电池1电压+IR1 还存在安全问题
19
过放电
过充电 性能良好 性能下降
20
21
事关大局
22
《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。
电动汽车蓄电池管理系统 （BMS）
1
2
背景和目的
不均衡性是蓄电池的基本属性
3
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）
4
5
锂离子蓄电池充放电效率 可高达98%以上；
高效率同时产生了极差的 抗不均衡性特性；
13
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。
14
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；
6
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。
7
定义—四个系统的集成
巡检生产源数据 已不具备可比性 无法用于维护管理： —终端用户电池性能评估； —电池维护数据支撑。
18
单体电池电压ADC
电池1
R1
电池2
R2
—电池 3
电池1电压=电池1电压+IR1 还存在安全问题
19
过放电
过充电 性能良好 性能下降
20
21
事关大局
22
《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。
电动汽车蓄电池管理系统 （BMS）
1
2
背景和目的
不均衡性是蓄电池的基本属性
3
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）
4
5
锂离子蓄电池充放电效率 可高达98%以上；
高效率同时产生了极差的 抗不均衡性特性；
13
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。
14
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；
6
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。
7
定义—四个系统的集成
电池管理系统BMS课件
电动汽车蓄电池管理系统 （BMS）
电池管理系统BMS课件
一、对蓄电池管理系统的理解
电池管理系统BMS课件
背景和目的
不均衡性是蓄电池的基本属性
电池管理系统BMS课件
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）
电池管理系统BMS课件
新电池组同样可能存在问题
电池管理系统BMS课件
锂离子蓄电池充放电效率 可高达98%以上；
高效率同时产生了极差的 抗不均衡性特性；
电池管理系统BMS课件
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。
电池管理系统BMS课件
参见行业基础标准： 安全冗余： —双采样系统（ADC+WDT） —双通讯接口（通讯接口+电路接口） —双接口协议（通讯协议+电路接口协议） —三充电控制源（本地+BMS+远程）
电池管理系统BMS课件
7、数据源对维护管理的有效性差
巡检生产源数据支撑。
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；
电池管理系统BMS课件
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
A/D
输入电阻
基
寄
准
生
漂 移
不可识别
电 阻
污染
电池管理系统BMS课件
锂离子蓄电池行业基础标准有突破 （电源行业协会集体起草）
BMS研究单位，大多不具备 蓄电池成组应用技术的基础。
电池管理系统BMS课件
一、对蓄电池管理系统的理解
电池管理系统BMS课件
背景和目的
不均衡性是蓄电池的基本属性
电池管理系统BMS课件
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）
电池管理系统BMS课件
新电池组同样可能存在问题
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锂离子蓄电池充放电效率 可高达98%以上；
高效率同时产生了极差的 抗不均衡性特性；
电池管理系统BMS课件
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。
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参见行业基础标准： 安全冗余： —双采样系统（ADC+WDT） —双通讯接口（通讯接口+电路接口） —双接口协议（通讯协议+电路接口协议） —三充电控制源（本地+BMS+远程）
电池管理系统BMS课件
7、数据源对维护管理的有效性差
巡检生产源数据支撑。
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；
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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
A/D
输入电阻
基
寄
准
生
漂 移
不可识别
电 阻
污染
电池管理系统BMS课件
锂离子蓄电池行业基础标准有突破 （电源行业协会集体起草）
BMS研究单位，大多不具备 蓄电池成组应用技术的基础。
电池管理系统BMS基础ppt课件
BMS系统架构
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。
BCU
BMU
BCU：Battery control unit BMU： Battery monitor unit
4
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。 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。
5
故障诊断与预警：主要包括欠压、过压、高温、低温、过 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。
流，SOC低，绝缘漏电，继电器故障，BMS硬件故障，通信故障等。
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。
电动汽车电池管理系统BMS专题培训课件
应用特点：所需要测量的电池单体电压较高而且对精 度要求也高的场合使用
单体电压采集方法
（2）恒流源法
组成：运放和场效应管组合构成减法运算恒流源电路 应用特点：结构较简单，共模抑制能力强，采集精度
高，具有很好的实用性。
单体电压采集方法
(3)隔离运放采 集法
组成：隔离运算 放大器、多路选 择器等
目录
第1章 电动汽车与动力电池发展历程 第2章 电动汽车动力电池基本知识 第3章 铅酸动力电池及其应用 第4章 碱性动力电池及其应用 第5章 锂离子动力电池及其应用 第6章 用于电动汽车的其他动力源 第7章 电动汽车电源管理系统
本章学习目标
1.掌握动力电池管理系统的功能 2.掌握动力电池管理系统电压、电流、温度等参
电动汽车电池管理系统BMS
引入
电池管理系统( Battery Management System， BMS)是用来对蓄电池组进行安全监 控及有效管理，提高蓄电池使用效率的装置。对 于电动车辆而言，通过该系统对电池组充放电的 有效控制，可以达到增加续驶里程，延长使用寿 命，降低运行成本的目的，并保证动力电池组应 用的安全性和可靠性。动力电池管理系统已经成 为电动汽车不可缺少的核心部件之一。本章将重 点介绍动力电池管理系统的构成、功能和工作原 理。
数采集方法 3.掌握动力电池电量管理、电安全管理、均衡管
理、热管理等的实现方法
第7章 电动汽车电源管理系统 7.1动力电池管理系统功能及参数采集方法 7.2 动力电池电量管理系统 7.3 动力电池的均衡管理 7.4 动力电池的热管理 7.5 动力电池的电安全管理及数据通讯
7.1 动力电池管理系统功能及参数采集方法
应用特点：系统 采集精度高，可 靠性强，但成本 较高
单体电压采集方法
（2）恒流源法
组成：运放和场效应管组合构成减法运算恒流源电路 应用特点：结构较简单，共模抑制能力强，采集精度
高，具有很好的实用性。
单体电压采集方法
(3)隔离运放采 集法
组成：隔离运算 放大器、多路选 择器等
目录
第1章 电动汽车与动力电池发展历程 第2章 电动汽车动力电池基本知识 第3章 铅酸动力电池及其应用 第4章 碱性动力电池及其应用 第5章 锂离子动力电池及其应用 第6章 用于电动汽车的其他动力源 第7章 电动汽车电源管理系统
本章学习目标
1.掌握动力电池管理系统的功能 2.掌握动力电池管理系统电压、电流、温度等参
电动汽车电池管理系统BMS
引入
电池管理系统( Battery Management System， BMS)是用来对蓄电池组进行安全监 控及有效管理，提高蓄电池使用效率的装置。对 于电动车辆而言，通过该系统对电池组充放电的 有效控制，可以达到增加续驶里程，延长使用寿 命，降低运行成本的目的，并保证动力电池组应 用的安全性和可靠性。动力电池管理系统已经成 为电动汽车不可缺少的核心部件之一。本章将重 点介绍动力电池管理系统的构成、功能和工作原 理。
数采集方法 3.掌握动力电池电量管理、电安全管理、均衡管
理、热管理等的实现方法
第7章 电动汽车电源管理系统 7.1动力电池管理系统功能及参数采集方法 7.2 动力电池电量管理系统 7.3 动力电池的均衡管理 7.4 动力电池的热管理 7.5 动力电池的电安全管理及数据通讯
7.1 动力电池管理系统功能及参数采集方法
应用特点：系统 采集精度高，可 靠性强，但成本 较高
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巡检生产源数据 已不具备可比性 无法用于维护管理： —终端用户电池性能评估； —电池维护数据支撑。
PPT学习交流
18
8、电压ADC数据的有效性
单体电池电压ADC
电池1 R1
电池2
R2 —电池 3
电池1电压=电池1电压+IR1 还存在安全问题
PPT学习交流
19
巡检数据不能用于维护管理
性能良好
过充电
PPT学习交流
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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；
PPT学习交流
15
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
A/D
输入电阻
基
寄
准
电动汽车蓄电池管理系统 （BMS）
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1
一、对蓄电池管理系统的 理解
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2
背景和目的
不均衡性是蓄电池的基本属性
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3
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）
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4
新电池组同样可能存在问题
过放电
性能下降
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20
巡检数据不能用于质量 评估
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21
培育系我国统集成商
事关大局
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22
《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。
系
控制 模块
统
充电 放电
放电
电
控制 模块
控制 模块
控制 模块
系
统
控制系统数据支撑
维护系统数据支撑
充电系统
电池系统
维护管理系统
放电系统
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8
当前存在的主要问题
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9
1、管理系统定义存在错误
将支撑管理系统的 蓄电池系统数据支撑系统， 错误地定义为“蓄电池管理系统”；
导致大多忽略了 重点和关键——充电管理 ——放电管理 ——维护管理 是导致长期没有进展的根本原因。
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10
2、基本功能定义模糊
电动汽车用蓄电池系统设计程序
充电设备 控制
充电方法
充电 充电 控制 控制 蓄电池系统
蓄电池组
电机驱动器 控制
放电方法
蓄电池成组应用技术
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11
3、缺乏技术支撑
BMS研究单位，大多不具备蓄 电池成组应用技术的基础。
当前，大多数承担系统设计 单位，同样对蓄电池成组应用技术 不太了解。
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12
4、陷入SOC研究的陷阱
对于锂离子蓄电池， SOC不可能被实时准确测量。 相对较适用的方法只有 能量积分 + 误差矫正 这已经是大众化技术，且准确性高。 实施测量仅可为用户提供定性的参考 不可能提供定量的能量值实施测量值。
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13
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。
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5
锂离子蓄电池充放电效率可 高达98%以上；
高效率同时产生了极差的抗 不均衡性特性；
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6
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。
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7
定义—四个系统的集成
充
蓄电池管理系统
放
电 充电
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23
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
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24
生
漂 移
不可识别
电 阻
污染
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16
锂离子蓄电池行业基础标准有突破
（电源行业协会集体起草）
参见行业基础标准： 安全冗余： —双采样系统（ADC+WDT） —双通讯接口（通讯接口+电路接口） —双接口协议（通讯协议+电路接口协议） —三充电控制源（本地+BMS+远程）
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17
7、数据源对维护管理的有 效性差
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18
8、电压ADC数据的有效性
单体电池电压ADC
电池1 R1
电池2
R2 —电池 3
电池1电压=电池1电压+IR1 还存在安全问题
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19
巡检数据不能用于维护管理
性能良好
过充电
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14
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；
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15
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
A/D
输入电阻
基
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一、对蓄电池管理系统的 理解
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背景和目的
不均衡性是蓄电池的基本属性
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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）
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新电池组同样可能存在问题
过放电
性能下降
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培育系我国统集成商
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《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。
系
控制 模块
统
充电 放电
放电
电
控制 模块
控制 模块
控制 模块
系
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控制系统数据支撑
维护系统数据支撑
充电系统
电池系统
维护管理系统
放电系统
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当前存在的主要问题
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1、管理系统定义存在错误
将支撑管理系统的 蓄电池系统数据支撑系统， 错误地定义为“蓄电池管理系统”；
导致大多忽略了 重点和关键——充电管理 ——放电管理 ——维护管理 是导致长期没有进展的根本原因。
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2、基本功能定义模糊
电动汽车用蓄电池系统设计程序
充电设备 控制
充电方法
充电 充电 控制 控制 蓄电池系统
蓄电池组
电机驱动器 控制
放电方法
蓄电池成组应用技术
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3、缺乏技术支撑
BMS研究单位，大多不具备蓄 电池成组应用技术的基础。
当前，大多数承担系统设计 单位，同样对蓄电池成组应用技术 不太了解。
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4、陷入SOC研究的陷阱
对于锂离子蓄电池， SOC不可能被实时准确测量。 相对较适用的方法只有 能量积分 + 误差矫正 这已经是大众化技术，且准确性高。 实施测量仅可为用户提供定性的参考 不可能提供定量的能量值实施测量值。
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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。
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锂离子蓄电池充放电效率可 高达98%以上；
高效率同时产生了极差的抗 不均衡性特性；
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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。
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定义—四个系统的集成
充
蓄电池管理系统
放
电 充电
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生
漂 移
不可识别
电 阻
污染
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锂离子蓄电池行业基础标准有突破
（电源行业协会集体起草）
参见行业基础标准： 安全冗余： —双采样系统（ADC+WDT） —双通讯接口（通讯接口+电路接口） —双接口协议（通讯协议+电路接口协议） —三充电控制源（本地+BMS+远程）
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7、数据源对维护管理的有 效性差