电动汽车电池管理系统BMSPPT教学课件
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19
精确估计SOC的作用
1)保护蓄电池。
准确控制电池SOC范围，可避免电池过充电和过放电
2)提高整车性能。
SOC不准确，电池性能不能充分发挥，整车性能降低
3)降低对动力电池的要求。
准确估算SOC，电池性能可充分使用，降低对动力电 池性能的要求
4)提高经济性。
选择较低容量的动力蓄电池组可以降低整车制造成本 由于提高了系统的可靠性，后期维护成本降低
新能源汽车专业规划教材
“十二五”职业教育国家规划教材
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。
基于线性光耦合元件TIL300的电池单体电压采集电路原理图
12
电池温度采集方法
(1)热敏电阻采集法
原理：利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特 性，用一个定值电阻和热敏电阻串联起来构成一个分 压器，从而把温度的高低转化为电压信号，再通过模 数转换得到温度的数字信息。 特点：热敏电阻成本低，但线性度不好，而且制造误 差一般也比较大。
10
单体电压采集方法
(4)压/频转换 电路采集法
组成：压/频转换 器、选择电路和 运算放大电路 应用特点：压控 振荡器中含有电 容器，而电容器 的相对误差一般 都比较大，而且 电容越大相对误 差也越大
11
单体电压采集方法
(5)线性光耦合放大电路采集法
应用特点：线性光耦合放大电路不仅具有很强的隔离 能力和抗干扰能力，还使模拟信号在传输过程中保持 较好线性度，电路相对较复杂，精度影响因素较多
20
SOC估计常用的算法
（1）开路电压法 随着放电电池容量的增加，电池的开路电压降低 。可以根据一定的充放电倍率时电池组的开路电 压和SOC的对应曲线，通过测量电池组开路电压 的大小，插值估算出电池SOC的值
21
SOC估计常用的算法
(2)容量积分法 容量积分法是通过对单位时间内，流入流出电池 组的电池进行累积. 从而获得电池组每一轮放电 能够放出的电量，确定电池SOC的变化。
13
电池温度采集方法
(2)热电偶采集法
原理：采集双金属体在不同温度下产生不同的热电动 势，通过查表得到温度的值。 特点：由于热电动势的值仅和材料有关，所以热电偶 的准确度很高。但是由于热电动势都是毫伏等级的信 号，所以需要放大，外部电路比较复杂。
14
电池温度采集方法
(3)集成温度传感器采集法
18
电池SOC估算精度的影响因素
(1)充放电电流
大电流可充放电容量低于额定容量，反之亦然。
(2)温度
不同温度下电池组的容量存在着一定的变化。
(3)电池容量衰减
电池的容量在循环过程中会逐渐减少。
(4)自放电
自放电大小主要与环境温度有关，具有不确定性。
(5)一致性
电池组的一致性差别对电量的估算有重要的影响。
掌握电池电流采集方法 能够正确分析各种参数采集法优缺点
电池管理系统的功能
数据采集、电池状态计算、能量管理、安全管理 、热管理、均衡控制、通信功能和人机接口
7
单体电压采集方法
(1)继电器阵列法
组成：端电压传感器、继电器阵列、A/D转换芯片、光 耦、多路模拟开关 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
2
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
3
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 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
4
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
5
7.1 动力电池管理ห้องสมุดไป่ตู้统功能及参数采集方法
1
2
掌握电池管理系统的功能 掌握单体电压采集方法
3
4 5
6
掌握电池温度采集方法
原理及特点：集成温度传感器虽然很多都是基于热敏 电阻式的，但都在生产的过程中进行校正，所以精度 可以媲美热电偶，而且直接输出数字量，很适合在数 字系统中使用。
AD590 18B20
15
电池工作电流采集方法
项目 插入损耗 布置形式 测量对象 电气隔离 使用方便性 使用场合 价格 普及程度 分流器 有 需插入主电路 直流、交流、 脉冲 无隔离 小信号放大、 需控制处理 小电流、控制 测量 较低 普及 互感器 无 开孔、导线传 入 交流 隔离 使用较简单 交流测量、电 网监控 低 普及 霍尔元件电流 传感器 无 开孔、导线传 入 直流、交流、 脉冲 隔离 使用简单 控制测量 较高 较普及 光纤传感器 无 直流、交流 隔离 高压测量，店 里系统常用 高 未普及
16
7.2 动力电池电量管理系统
1
掌握电池SOC估算精度的影响因素
2
掌握精确估计SOC的作用
3
掌握电池SOC估计常用的算法
17
引入
电池电量管理是电池管理的核心内容之一，对于 整个电池状态的控制，电动车辆续驶里程的预测 和估计具有重要的意义 由于动力电池荷电状态(SOC)的非线性，并且受 到多种因素的影响，导致电池电量估计和预测方 法复杂，准确估计SOC比较困难。
8
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。
9
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 应用特点：系统 采集精度高，可 靠性强，但成本 较高
精确估计SOC的作用
1)保护蓄电池。
准确控制电池SOC范围，可避免电池过充电和过放电
2)提高整车性能。
SOC不准确，电池性能不能充分发挥，整车性能降低
3)降低对动力电池的要求。
准确估算SOC，电池性能可充分使用，降低对动力电 池性能的要求
4)提高经济性。
选择较低容量的动力蓄电池组可以降低整车制造成本 由于提高了系统的可靠性，后期维护成本降低
新能源汽车专业规划教材
“十二五”职业教育国家规划教材
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。
基于线性光耦合元件TIL300的电池单体电压采集电路原理图
12
电池温度采集方法
(1)热敏电阻采集法
原理：利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特 性，用一个定值电阻和热敏电阻串联起来构成一个分 压器，从而把温度的高低转化为电压信号，再通过模 数转换得到温度的数字信息。 特点：热敏电阻成本低，但线性度不好，而且制造误 差一般也比较大。
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单体电压采集方法
(4)压/频转换 电路采集法
组成：压/频转换 器、选择电路和 运算放大电路 应用特点：压控 振荡器中含有电 容器，而电容器 的相对误差一般 都比较大，而且 电容越大相对误 差也越大
11
单体电压采集方法
(5)线性光耦合放大电路采集法
应用特点：线性光耦合放大电路不仅具有很强的隔离 能力和抗干扰能力，还使模拟信号在传输过程中保持 较好线性度，电路相对较复杂，精度影响因素较多
20
SOC估计常用的算法
（1）开路电压法 随着放电电池容量的增加，电池的开路电压降低 。可以根据一定的充放电倍率时电池组的开路电 压和SOC的对应曲线，通过测量电池组开路电压 的大小，插值估算出电池SOC的值
21
SOC估计常用的算法
(2)容量积分法 容量积分法是通过对单位时间内，流入流出电池 组的电池进行累积. 从而获得电池组每一轮放电 能够放出的电量，确定电池SOC的变化。
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电池温度采集方法
(2)热电偶采集法
原理：采集双金属体在不同温度下产生不同的热电动 势，通过查表得到温度的值。 特点：由于热电动势的值仅和材料有关，所以热电偶 的准确度很高。但是由于热电动势都是毫伏等级的信 号，所以需要放大，外部电路比较复杂。
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电池温度采集方法
(3)集成温度传感器采集法
18
电池SOC估算精度的影响因素
(1)充放电电流
大电流可充放电容量低于额定容量，反之亦然。
(2)温度
不同温度下电池组的容量存在着一定的变化。
(3)电池容量衰减
电池的容量在循环过程中会逐渐减少。
(4)自放电
自放电大小主要与环境温度有关，具有不确定性。
(5)一致性
电池组的一致性差别对电量的估算有重要的影响。
掌握电池电流采集方法 能够正确分析各种参数采集法优缺点
电池管理系统的功能
数据采集、电池状态计算、能量管理、安全管理 、热管理、均衡控制、通信功能和人机接口
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单体电压采集方法
(1)继电器阵列法
组成：端电压传感器、继电器阵列、A/D转换芯片、光 耦、多路模拟开关 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
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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
3
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 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
4
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
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7.1 动力电池管理ห้องสมุดไป่ตู้统功能及参数采集方法
1
2
掌握电池管理系统的功能 掌握单体电压采集方法
3
4 5
6
掌握电池温度采集方法
原理及特点：集成温度传感器虽然很多都是基于热敏 电阻式的，但都在生产的过程中进行校正，所以精度 可以媲美热电偶，而且直接输出数字量，很适合在数 字系统中使用。
AD590 18B20
15
电池工作电流采集方法
项目 插入损耗 布置形式 测量对象 电气隔离 使用方便性 使用场合 价格 普及程度 分流器 有 需插入主电路 直流、交流、 脉冲 无隔离 小信号放大、 需控制处理 小电流、控制 测量 较低 普及 互感器 无 开孔、导线传 入 交流 隔离 使用较简单 交流测量、电 网监控 低 普及 霍尔元件电流 传感器 无 开孔、导线传 入 直流、交流、 脉冲 隔离 使用简单 控制测量 较高 较普及 光纤传感器 无 直流、交流 隔离 高压测量，店 里系统常用 高 未普及
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7.2 动力电池电量管理系统
1
掌握电池SOC估算精度的影响因素
2
掌握精确估计SOC的作用
3
掌握电池SOC估计常用的算法
17
引入
电池电量管理是电池管理的核心内容之一，对于 整个电池状态的控制，电动车辆续驶里程的预测 和估计具有重要的意义 由于动力电池荷电状态(SOC)的非线性，并且受 到多种因素的影响，导致电池电量估计和预测方 法复杂，准确估计SOC比较困难。
8
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。
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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 应用特点：系统 采集精度高，可 靠性强，但成本 较高