新能源BMS控制策略探讨

10.16638/ki.1671-7988.2020.24.003
新能源BMS控制策略探讨
翟东风，李济禄，张旱年，渠敬
（奇瑞商用车(安徽）有限公司，安徽芜湖241003）
摘要：随着国家对环保要求日益重视，不断提高燃油汽车排放标准来减少对环境的污染，研究开发新型能源汽车来代替传统燃油汽车已经是大势所趋。

近年来国家不断加大对新能源汽车补贴及支持力度，希望汽车行业在新能源动力领域开发最经济的动力电池。

但由于受到多种方面的影响，动力电池在不同环境下会导致性能降低，甚至存在着不可预知安全隐患，因此开发优化动力电池管理系统控制策略既BMS成为新能源汽车开发过程中一项非常重要的工作。

关键词：BMS；上下电策略；快慢充策略；互锁功能检测
中图分类号：U469.7 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2020)24-06-03
Discussion on New Energy BMS Control Strategy
Zhai Dongfeng, Li Jilu, Zhang Hannian, Qu Jing
( Chery Commercial Vehicle (Anhui) Co., Ltd., Anhui Wuhu 241003 )
Abstract:With the increasing attention of the state to environmental protection requirements, it is the general trend to research and develop new energy vehicles to replace the traditional fuel vehicles by continuously improving the emission standards of fuel vehicles to reduce environmental pollution. In recent years, the state has continuously increased subsidies and support for new energy vehicles, hoping that the automobile industry can develop the most economical power battery in the field of new energy and power. However, due to the influence of many aspects, the performance of power battery will be reduced in different environments, and even there are unpredictable security risks. Therefore, developing and optimizing the control strategy of power battery management system (BMS) has become a very important work in the development of new energy vehicles.
Keywords: BMS; Power on and off strategy; Fast and slow charging strategy; Interlock function detection
CLC NO.: U469.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)24-06-03
1 BMS及BMS控制策略全景图
BMS系统指电池管理系统（英语：Battery Management System）是对电池进行管理的系统，顾名思义就是用来管理动力电池的一套系统，它通过对电压、电流、温度以及电量等参数采集、计算进而控制动力电池的充电放电过程，实现对电池的保护，保证动力电池能够在最佳的环境下，发挥最好的性能。

BMS也是连接动力电池和电动汽车的重要纽带，BMS控制策略的好坏直接影响动力电池的性能发挥，针对新能源汽车BMS控制策略主要有以下控制策略图1。

2 BMS控制策略阐述
本文重点从电源系统阐述整车上下电策略，充放电系统阐述快慢充电策略、热管理策略，高压互锁系统阐述互锁功能检测策略。

作者简介：翟东风，就职于奇瑞商用车（安徽）有限公司。

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翟东风 等：新能源BMS 控制策略探讨
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图1 BMS 控制策略全景图
2.1 整车上下电策略
2.1.1 上电策略
当点火开关打到ON 档，整车控制器，电机控制器，仪表，BMS 等自检。

BMS 自检确认：
a.若插枪为充电状态时，BMS 发送插枪状态给VCU ，VCU 不执行上电程序。

b.环路互锁检测端为低电位搭铁信号，若BMS 未检测到搭铁信号，则发送环路互锁故障报文c 给VCU ，VCU 不执行上电程序
c.BMS 自检电池各个状态允许上电，发送电池状态允许上电报文d 给VCU 。

VCU 自检后确认：
VCU 确认BMS 的a 、b 、c 、状态允许上电，并确认收到电机控制器已完成上电准备的可驱动报文m ，并检测到钥匙ON 信号后发送继电器闭合报文k 给BMS 允许上电。

然后BMS 启动K4、K3、K2预充电（图2），检测G1、G2电压与总电压相比较差值小于总电压的10%（预充90%），此时K1吸合，同时释放K4完成预充过程，BMS 向VCU 发送预充完成报文e ，VCU 收到后向MCU 发送可运行报文r 。

若从上电开始到预充超过3秒没完成，BMS 记录故障，停止预充，BMS 给VCU 发送预充故障报文e ，VCU 向MCU 发送关闭报文r ，不启动空调，PTC ，DC/DC 等。

2.1.2 下电策略
当点火开关打到OFF 档位时，VCU 发出下电报文，向电机控制器发出关闭驱动的关闭报文r ，电机控制器完成关闭后给VCU 发送扭矩关闭报文m 。

然后VCU 给BMS 发出关闭继电器报文k ，BMS 控制K1、K2、K3断开完成下电。

行车下电策略：
1）行车下电就是行驶过程断高压，是指在行车过程中，VCU 发送高压回路断开要求，VCU 进入错误状态（IGHOLD 状态），所有高压设备不使能，在VCU 发送高压回路紧急断开指令后，BMS 立即响应，依次断开K1/K2继电器；
2）当出现三级故障，BMS 上报VCU 告警后，若是未接收到下电指令，关断K1/K2继电器策略如下：
BMS 需要延时切断，最大延时时间为30S 。

在下电过程中，若BMS 的12V 唤醒信号（包括IGN OFF 和充电枪断开信号）丢失，BMS 需要按照原下电逻辑进行延
时下电，数据存储完毕并在12V 唤醒信号丢失3s 内进入休眠。

图2 K2预充电检测
2.2 快充和慢充策略
（1）插入快充或者慢充枪时，启动充电桩，当点火开关在OFF 档时，BMS 接通12V 电源进行自检，检测到插枪报文给整车CAN 。

BMS 确认：
a.电池自身状态允许充电b ，充电机的硬件，温度正常报文。

若BMS 检测到a ，b 状态只要有一个不满足，则发送关闭报文给交流充电机；若满足，则控制K2、K4吸合，达到预充电压后，K1吸合，K4释放，完成预充。

然后BMS 发送允许充电最高电压356V 和最大电流报文，并发送打开充电机命令报文，充电机发送启动报文给BMS ，充电机在充电过程中，充电机发送任何一个故障或充满电请求关闭时BMS 立即关闭接触器K1，K2。

若充电过程中，打开点火钥匙ON
时，VCU 收到BMS 插枪报文b 后，不执行上电程序。

1）若插枪前点火钥匙在ON 档时且整车处于上高压状态时，BMS 检测慢充或快充报文b 发送给VCU,VCU 立即向MCU 发送关闭扭矩输出报文r ，并向BMS 发送继电器断开报文k ，BMS 立即向充电机发送关闭命令，BMS 立即强行切断K1、K2、K3，继电器，并停止充电。

2）正常充电过程中，BMS 根据采集到动力电池最高最低的温度、不同阶段时的电压，实施调整充电电流大小，保证充电正常充电，一般来说，常温情况下快充不得超过2小时，慢充不得超过12小时。

（2）热管理策略 慢充加热策略
当慢充插枪插入，车载充电机输出一路12V 电源给BMS 供电，当电池最低温度≤0℃时，闭合慢充继电器和加热继电器，启动加热系统，加热请求电压为370V ，加热请求电流为3A ；
当电池最低温度T ≥6℃时，延时2秒断开加热继电器，恢复正常充电，若是充电过程中温度T ＜0℃时，请求电流降为3A ，延时2秒闭合加热继电器，实现循环加热；
当加热过程中温差＞15℃时则停止加热；
快充加热策略 （下转第18页）
汽车实用技术
18 要求。

5 总结
本文通过对某纯电动多用途货车整车EMC 试验中车辆左侧X 方向磁场发射超标及车辆右侧天线垂直极化宽带、窄带电磁辐射发射测试超标问题排查、分析及整改并验证了整改方案的有效性。

参考文献
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（上接第7页）
当快充插枪插入，充电桩输出一路12V 电源给BMS 供电，当电池温度≤0℃时，先闭合快充继电器和加热继电器，再闭合总负继电器启动加热系统，加热请求电压为370V ，加热请求电流为5A ；
当温度T ≥5℃时，延时2秒断开加热继电器，恢复正常充电，若是充电过程中温度T ＜0℃时，请求电流降为3A ，延时2秒闭合加热继电器，实现循环加热；
当加热过程中温差＞15℃时则停止加热； 2.3 高压互锁功能检测
1）高压互锁功能，用于整个高压电路中互锁功能检测； 2）BMS 上电时如果无法检测到高压互锁信号，则不允许上高压，BMS 运行中检测到高压互锁信号丢失，需要发报文通知VCU ，按照三级故障下电流程动作，如充电状态下无法检测互锁信号，BMS 需要将充电需求电流降为0，按照3级故障断开充电回路。

放电状态下，BMS 需要将放电功率限制为0，按照3级故障断开放电回路；
3）BMS 检测到此故障后，整车报文中总故障上报3级故障，TBOX 监控平台将显示故障等级。

4）放电回路互锁信号由整车控制器提供12V ，当整车
ACC 信号断电时，该信号值为0V ；
5）放电环路互锁信号保护要求硬件独立控制，当放电回路互锁信号所连接的接插件、维护拔出时，断开放电回路接触器，断开高压；
3 结语
本文重点阐述整车上下电策略、快慢充电策略、互锁功能检测策略，随车新能源汽车的发展，在实际应用中不断识别和发现问题，需要不断对BMS 策略进行优化，使BMS 管理系统更加完善，对新能源质量的提升奠定了坚实的基础。

参考文献
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