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【讨论】电池管理系统(BMS) 讨论贴

看到最近电池管理系统(BMS)好像挺火的,尤其是电动汽车电池管理系统。但是看到好多网上的资料大都谈论的都是比较宽泛,涉及到具体设计及控制策略方面的比较少。所以结合以前做过的产品的一些经验,将一些具体设计发出来,抛砖引玉,还希望能有高手出来指点。大家一起讨论,一起提高。每天时间比较少,可能需要一段时间才能写完。其中的内容,主要以电动汽车的BMS为例。

BMSbattery management system电池管理系统是电池与用户之间的纽带,主要对象是二次电池。 二次电池存在下面的一些缺点,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。电池的性能是很复杂的,不同类型的电池特性亦相差很大。 电池管理系统(BMS)主要就是为了能够提高电池的利用率,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。-------引自百度百科名片:)

 

电池管理系统(BMS)主要涵盖以下几个功能

1)  电池工作状态监控:主要指在电池的工作过程中,对电池的电压,温度,工作电流,电池电量等一系列电池相关参数进行实时监测或计算,并根据这些参数判断目前电池的状态,以进行相应的操作,防止电池的过充或过放。

2)  电池充放电管理:在电池的充电或放电的过程中,根据环境状态,电池状态等相关参数对电池的充电或放电进行管理,设置电池的最佳充电或放电曲线(如充电电流,充电上限电压值,放电下限电压值等)

3)  单体电池间均衡:即为单体电池均衡充电,使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。均衡器是电池管理系统的核心部件,但目前国内在这方面的技术还不成熟。

 

注:目前很多电动汽车上都会专门区分BMSBBSBATTERY BALANCE SYSTEM),这很容易让人产生一种误解,觉得是两个各自独立的部件,实际上是一种从属关系。且当前国内汽车上在充放电管理和均衡器这两个部分的功能上比较弱,BMS实际上仅仅是进行电量的计算和实现一个过欠压(组与单体)保护及通信的功能。

 

电池管理系统主要包括以下几个部分

1)  信号采集模块:主要用于对电池组电压,充电电流,放电电流,单体电压,电池温度,等参数进行采集。通常采用隔离处理的方式。(除温度信号)

2)  电池保护电路模块:通常这部分是采用软件控制一些外部器件来实现的。如通过信号控制继电器的通断来允许或禁止充放电设备或电池的工作以实现对电池保护。

3)  均衡电路模块:主要用于对电池组单体电压的采集,并进行单体间的均衡充电使组中各电池达到均衡一致的状态。目前主要有主动均衡和被动均衡两种均衡方式。(实在想不出来还会有第三种么?不主不被的?)也可称之为无损均衡和有损均衡。

4)  下位机模块:信号处理,控制。 通讯。

 系统框图

 

图发不上来 在附件中看吧 

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2011-09-30 11:17
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2011-09-30 11:18
@dongjiating
[图片]part1 
要放假了 等到放假之后回来再发 赫赫
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2011-10-02 19:43

说的非常到位,我正想作作充电机的电源,我只做过小功率电池的充电器,就是给多串18650电池充电的充电器。那个简单,大功率的还没有接触过,多多指教哦。

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yuzixuan
LV.8
5
2011-10-02 21:32
电池管理系统(BMS)---现在技术成熟吗?搞这个领域有没有前途?
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nibailian
LV.1
6
2011-10-02 21:58
十分关注,希望楼主能多介绍一点
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2011-10-08 11:02

以下以电动汽车风冷电池系统为例,在此处,将整个电源系统和管理系统放在一个系统中进行处理。

 

目前高压电动汽车通常采用330V左右的系统,以磷酸铁锂电池组为例,大约为110串左右。目前通常采用36800 26650 单体进行多个并联的方式。也有一些采用多个大容量软包电池进行模组封装。目前采用钢壳大容量锂离子电池的比较少。电池方面我也不是很深入,据说主要是出于安全方面的考虑。软包主要是体积小,重量轻。而采用小容量电芯主要是目前技术较成熟,可靠性高,并且在试产阶段成本较低。根据电动汽车国家补贴标准,全额补贴标准是20KWh,则电池通常采用60Ah。图就不方便贴了,请大家理解。

 

个人点评:无论硬封装还是软包,目前车上通常都采用单组电池供电模式。作为电动汽车的核心组件,尤其在单体数目特别多的情况下,若采用单组供电模式,极大降低了整车的可靠性,目前很多高可靠性系统应用中多采用两组电池并联输出的方式,若采用两组30Ah电池来代替60Ah电池,可大大提高电池组的可靠性,虽然会提高一定的成本,但我相信,可靠性和安全性的提高要远远超出这部分额外成本的价值。这样的话,相信很难发生因为某一节单体故障就导致车趴在路上了。赫赫:)。这个可是目前电动汽车经常发生的问题。

 

(一)   信号采集系统

 

信号采集系统主要用于采集以下信号

1 蓄电池组相关信号:蓄电池组电压,充电电流,放电电流,蓄电池组温度信号。

2 蓄电池单体相关信号:蓄电池单体电压。

3 外设设备状态信号:充放电开关状态,风机开关状态,高压电路对地绝缘状态,充电口状态。

4 其它信号:其它一些车辆上的有关的状态信号。

 

注:由于人在江湖,不方便将电路原理图直接贴出来,赫赫。如果有问题,可以发邮件,大家一起交流。我尽量把框图做详细点,基本上都是最基本的电路模块。

采集电路主要有以下两种方式。

信号隔离采集:

主要用于电压信号,电流信号

电路图如图2

2

这里可以把模拟开关和隔离采样部分调换位置,但在信号多的时候,器件会增多。

 

信号非隔离采样:

主要用于温度信号采样和状态量采样。电路图如图3

3

3是状态量测量电路,温度信号采样电路,可使用桥式检测法,精度高,但电路复杂。除非在对温度响应要求非常高的场合下,比如镍镉电池,否则不建议使用。通常采用电阻串联采样方式,虽然精度和抗干扰药差点,但成本低,应用很广泛。:)

 

part2 

 

 

http://bbs.dianyuan.com/topic/737985?t=893#last_post

上面网址是完整版的,可以去那里面看,也可下载

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2011-10-08 11:03
@dongjiating
以下以电动汽车风冷电池系统为例,在此处,将整个电源系统和管理系统放在一个系统中进行处理。 目前高压电动汽车通常采用330V左右的系统,以磷酸铁锂电池组为例,大约为110串左右。目前通常采用36800和26650单体进行多个并联的方式。也有一些采用多个大容量软包电池进行模组封装。目前采用钢壳大容量锂离子电池的比较少。电池方面我也不是很深入,据说主要是出于安全方面的考虑。软包主要是体积小,重量轻。而采用小容量电芯主要是目前技术较成熟,可靠性高,并且在试产阶段成本较低。根据电动汽车国家补贴标准,全额补贴标准是20KWh,则电池通常采用60Ah。图就不方便贴了,请大家理解。 个人点评:无论硬封装还是软包,目前车上通常都采用单组电池供电模式。作为电动汽车的核心组件,尤其在单体数目特别多的情况下,若采用单组供电模式,极大降低了整车的可靠性,目前很多高可靠性系统应用中多采用两组电池并联输出的方式,若采用两组30Ah电池来代替60Ah电池,可大大提高电池组的可靠性,虽然会提高一定的成本,但我相信,可靠性和安全性的提高要远远超出这部分额外成本的价值。这样的话,相信很难发生因为某一节单体故障就导致车趴在路上了。赫赫:)。这个可是目前电动汽车经常发生的问题。 (一)  信号采集系统 信号采集系统主要用于采集以下信号1蓄电池组相关信号:蓄电池组电压,充电电流,放电电流,蓄电池组温度信号。2蓄电池单体相关信号:蓄电池单体电压。3外设设备状态信号:充放电开关状态,风机开关状态,高压电路对地绝缘状态,充电口状态。4其它信号:其它一些车辆上的有关的状态信号。 注:由于人在江湖,不方便将电路原理图直接贴出来,赫赫。如果有问题,可以发邮件,大家一起交流。我尽量把框图做详细点,基本上都是最基本的电路模块。采集电路主要有以下两种方式。信号隔离采集:主要用于电压信号,电流信号电路图如图2图2这里可以把模拟开关和隔离采样部分调换位置,但在信号多的时候,器件会增多。 信号非隔离采样:主要用于温度信号采样和状态量采样。电路图如图3图3图3是状态量测量电路,温度信号采样电路,可使用桥式检测法,精度高,但电路复杂。除非在对温度响应要求非常高的场合下,比如镍镉电池,否则不建议使用。通常采用电阻串联采样方式,虽然精度和抗干扰药差点,但成本低,应用很广泛。:) [图片]part2   http://bbs.dianyuan.com/topic/737985?t=893#last_post上面网址是完整版的,可以去那里面看,也可下载

强烈请求斑竹置顶 方便大家一起讨论

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2011-10-08 11:06
@yuzixuan
电池管理系统(BMS)---现在技术成熟吗?搞这个领域有没有前途?

不能说成熟,但很早就开始做了,技术是在不断完善的。套用一句老话:没有没前途的领域,只有没前途的人。赫赫

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2011-10-08 14:16
@dongjiating
强烈请求斑竹置顶方便大家一起讨论
已经设置为每周一论  
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maypower
LV.1
11
2011-10-08 19:18
@dongjiating
要放假了等到放假之后回来再发赫赫
期待楼主更新最新的BMS信息,好像长安汽车有一个新的部门在研究这个方面~~
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dongjiating
LV.3
12
2011-10-09 08:26
@dongjiating
以下以电动汽车风冷电池系统为例,在此处,将整个电源系统和管理系统放在一个系统中进行处理。 目前高压电动汽车通常采用330V左右的系统,以磷酸铁锂电池组为例,大约为110串左右。目前通常采用36800和26650单体进行多个并联的方式。也有一些采用多个大容量软包电池进行模组封装。目前采用钢壳大容量锂离子电池的比较少。电池方面我也不是很深入,据说主要是出于安全方面的考虑。软包主要是体积小,重量轻。而采用小容量电芯主要是目前技术较成熟,可靠性高,并且在试产阶段成本较低。根据电动汽车国家补贴标准,全额补贴标准是20KWh,则电池通常采用60Ah。图就不方便贴了,请大家理解。 个人点评:无论硬封装还是软包,目前车上通常都采用单组电池供电模式。作为电动汽车的核心组件,尤其在单体数目特别多的情况下,若采用单组供电模式,极大降低了整车的可靠性,目前很多高可靠性系统应用中多采用两组电池并联输出的方式,若采用两组30Ah电池来代替60Ah电池,可大大提高电池组的可靠性,虽然会提高一定的成本,但我相信,可靠性和安全性的提高要远远超出这部分额外成本的价值。这样的话,相信很难发生因为某一节单体故障就导致车趴在路上了。赫赫:)。这个可是目前电动汽车经常发生的问题。 (一)  信号采集系统 信号采集系统主要用于采集以下信号1蓄电池组相关信号:蓄电池组电压,充电电流,放电电流,蓄电池组温度信号。2蓄电池单体相关信号:蓄电池单体电压。3外设设备状态信号:充放电开关状态,风机开关状态,高压电路对地绝缘状态,充电口状态。4其它信号:其它一些车辆上的有关的状态信号。 注:由于人在江湖,不方便将电路原理图直接贴出来,赫赫。如果有问题,可以发邮件,大家一起交流。我尽量把框图做详细点,基本上都是最基本的电路模块。采集电路主要有以下两种方式。信号隔离采集:主要用于电压信号,电流信号电路图如图2图2这里可以把模拟开关和隔离采样部分调换位置,但在信号多的时候,器件会增多。 信号非隔离采样:主要用于温度信号采样和状态量采样。电路图如图3图3图3是状态量测量电路,温度信号采样电路,可使用桥式检测法,精度高,但电路复杂。除非在对温度响应要求非常高的场合下,比如镍镉电池,否则不建议使用。通常采用电阻串联采样方式,虽然精度和抗干扰药差点,但成本低,应用很广泛。:) [图片]part2   http://bbs.dianyuan.com/topic/737985?t=893#last_post上面网址是完整版的,可以去那里面看,也可下载

忽然发觉好像发错了地方 这儿基本都是电机的 后续部分会放在电源综合技术区 欢迎大家来讨论.

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yuzixuan
LV.8
13
2011-10-09 23:20
@dongjiating
不能说成熟,但很早就开始做了,技术是在不断完善的。套用一句老话:没有没前途的领域,只有没前途的人。赫赫
可是也有人说,没有笨蛋,只有做差了位置的天才,呵呵
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wuqingge
LV.8
14
2011-10-12 08:53
@dongjiating
忽然发觉好像发错了地方这儿基本都是电机的后续部分会放在电源综合技术区欢迎大家来讨论.
等待楼主继续讨论
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贴片机
LV.8
15
2011-10-28 08:18
学习...
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kunjie
LV.3
16
2011-10-29 10:15

请问楼主,你的电路信号采集电路精度能达到多高,小数点后多少。

你用的电池是什么样的

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123000a
LV.2
17
2011-11-04 14:26
@dongjiating
忽然发觉好像发错了地方这儿基本都是电机的后续部分会放在电源综合技术区欢迎大家来讨论.
后续部分在这里贴个链接啊省得去找
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dongjiating
LV.3
18
2011-11-05 08:33
@123000a
后续部分在这里贴个链接啊省得去找
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冰上鸭子
LV.10
19
2011-11-13 22:18
只想关注一下楼主,均衡是怎么做的,只要一个大概的方向,
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冰上鸭子
LV.10
20
2011-11-13 22:21
@冰上鸭子
只想关注一下楼主,均衡是怎么做的,只要一个大概的方向,
其他如楼主所说的功能,按照工业标准作的话,价格也不低啊。首先你用的是模块,再者单体电池有可能是两伏左右,300伏的去做均衡,很难实现啊
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dongjiating
LV.3
21
2011-11-15 10:59
@dongjiating
http://bbs.dianyuan.com/topic/737985?t=893#last_post

这里有完整的内容.已完本

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dongjiating
LV.3
22
2011-11-15 11:02
@kunjie
请问楼主,你的电路信号采集电路精度能达到多高,小数点后多少。你用的电池是什么样的

电压采集精度动态的测试精度在10mv左右,最大达到15mv。

电池用的是铁锂电池

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dongjiating
LV.3
23
2011-11-15 11:03
@冰上鸭子
只想关注一下楼主,均衡是怎么做的,只要一个大概的方向,

你是指那个方面?均衡的设计在帖子,里面有详细叙述

http://bbs.dianyuan.com/topic/737985?t=893#last_post

 

ni

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dongjiating
LV.3
24
2011-11-15 11:06
@冰上鸭子
其他如楼主所说的功能,按照工业标准作的话,价格也不低啊。首先你用的是模块,再者单体电池有可能是两伏左右,300伏的去做均衡,很难实现啊

价格暂时没有计算,不过你说的价格不低是指相对那些产品来说的呢?

这里面没有用什么模块,都是集成芯片做成的,你可以在我写完的帖子里看里面有详细原理图。

300多V并不会直接去均衡某一个单体,这里用的是单体对单体的方式。

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冰上鸭子
LV.10
25
2011-11-15 21:33
@dongjiating
价格暂时没有计算,不过你说的价格不低是指相对那些产品来说的呢?这里面没有用什么模块,都是集成芯片做成的,你可以在我写完的帖子里看里面有详细原理图。300多V并不会直接去均衡某一个单体,这里用的是单体对单体的方式。

你是指单体电压高的去均衡一直低的吗?也许技术很好,不过电池那东西有个毛病就是会横高恒低

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dongjiating
LV.3
26
2011-11-21 15:56
@冰上鸭子
你是指单体电压高的去均衡一直低的吗?也许技术很好,不过电池那东西有个毛病就是会横高恒低

这个并不是问题啊,只要是电压有差异 就去均衡,均衡的目的不是为了修补电池,只是尽可能让电池得到最大化的利用

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