電池管理系統BMS
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-13
電池管理系統BMS的視頻教程
BMS電池管理系統整體解決方案
BMS主要作用包括： 估測電池的荷電狀態，檢測電池的使用狀態，管控電池的循環壽命，在充電過程中對電池的熱管理，啟停鋰電池的冷卻系統，同時也管理單體電池之間的均衡，防止單體電池過充過放產生危險；另外，監測整個電池的健康工作狀態。
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電池管理系統BMS的實例教程
概述
電池管理系統（BMS）為一套保護動力電池使用安全的控制系統，時刻監控電池的使用狀態，通過必要措施緩解電池組的不一致性，為新能源車輛的使用安全提供保障。
經緯恒潤作為國內優質的動力系統供應商，在控制系統開發方面擁有雄厚的實力和豐富的經驗，可以為客戶在電池管理系統開發方面提供優質的工程和配套服務。
BMS 基本功能
電流采集
單體電壓采集
總電壓采集
溫度采集
絕緣電阻檢測
高壓互鎖檢測
整車通訊
附件控制
電池狀態估算
高壓上下電控制
熱管理
均衡控制
充電管理
電池故障分析及在線報警
功能安全
BMS RoadMap
BMS產品布局如下圖所示，涵蓋12V-800V的電池包類型，并兼顧乘用車及商業車使用環境。
BMS 核心算法
基于Kalman濾波的閉環SOC估計策略，提高SOC估計精度
基于模型的容量、內阻在線辨識，監控電池老化狀態（SOH）
考慮工況變化的剩余能量（SOE）估計，保障整車續駛里程估計精度
多狀態聯合估計策略，保障全生命周期狀態估計精度
內短路早期識別，避免演化成熱失控，保障電池使用安全
基于電量一致的均衡策略，充分發揮電池包可用容量
展開 車載蓄電池作為新能源電動汽車的核心，直接關系到車輛壽命、行駛里程、車輛經濟性、安全性，這一切又取決于電池管理系統的性能。而電池管理系統監控的準確性、執行動作可靠性則依賴各類
傳感器，故對于傳感器技術的研究與分析尤為必要。
一、新能源電動汽車電池管理系統
電池管理系統（Battery Management System，簡稱BMS）是監控車用蓄電池的電壓、電流、負載、溫度等狀態，并能為其提供安全、通信、電芯均衡和管理控制，提供同應用設備通信接口的系統，如圖1所示。BMS具備監控蓄電池系統總電壓、電流數據，獲取單體電池、電芯組、電池模塊電壓，掌握電池包內溫及其形態等數據。它主要由3個部分構成，包括硬件架構、底層軟件以及應用軟件。
1.1硬件架構
BMS硬件包含CPU、電源和采樣IC、隔離變壓器、CAN模塊、EEPROM和RCT等，其核心是CPU。BMS硬件結構如圖2所示，集中式、分布式是BMS硬件的拓撲結構。集中式把電子部件歸納在板塊內，采樣芯片由菊花鏈接主芯片通信，鏈路簡單，成本低廉，缺點是穩定性不足。分布式由主板、從板組成，系統配置靈活，通道利用率高，適用于各類電池組，缺點是電池模組數量不足時造成通道浪費。
BMS的主控制器具備處理上報來的信息、綜合判斷電池運行情況、實現控制策略并處理故障信息功能。高壓控制器具備收集上報總電壓、電流，并為主板提供載荷情況（SOC）、健康狀況（SOH）所需數據，實現預充電、絕緣兩項檢測功能。從控制器具備單體電池信息采集上報，擁有動平衡功能，可以保持電芯的動力輸出一致性。采樣控制線束具備同時在每一根電壓采樣線上添加冗余保險功能，可避免電池外部短路故障（圖2）。
展開 [導讀] 現在的電子設備具有更高的移動性并且比以前更綠色，電池技術進步推動了這一進展，并惠及了包括便捷式電動工具、插電式混合動力車、無線揚聲器在內的廣泛產品。近年來，電池效率（輸出功率/尺寸比）和重量均出現大幅改善。試想一下汽車電池得多龐大和笨重，其主要用途是啟動汽車。
現在的電子設備具有更高的移動性并且比以前更綠色，電池技術進步推動了這一進展，并惠及了包括便捷式電動工具、插電式混合動力車、無線揚聲器在內的廣泛產品。近年來，電池效率（輸出功率/尺寸比）和重量均出現大幅改善。試想一下汽車電池得多龐大和笨重，其主要用途是啟動汽車。隨著技術的最新進展，你可以改用鋰離子電池來迅速啟動汽車，其重量只有幾磅，尺寸也就人手那么大。電池技術的不斷變化促使許多新手學習如何設計電池管理系統。本文提供了有關電池管理系統（BMS）架構的初學者指南，討論了主要功能塊，并解釋了每個功能塊對BMS系統的重要性。
圖 SEQ Figure * ARABIC 1：電池管理系統（BMS）功能塊的簡化示意圖。
電池管理系統架構
電池管理系統（BMS）通常包含若干功能塊，如：FET驅動、電流監控、單電池電壓監視器、單電池電壓均衡、實時時鐘、溫度監控和狀態機。市場上有多種類型的BMS IC。從簡單的模擬前端（如提供均衡和監測功能并需要微控制器的ISL94208(＄1.3824)）到自主運行的獨立集成解決方案（如ISL94203(＄2.6201)），功能塊的分組存在很大差異。現在我們來看每個功能塊的用途和所使用的技術，以及每種技術的優缺點。
關斷FET和FET驅動器
FET驅動器功能塊負責電池組的連接以及負載與充電器之間的隔離。FET驅動器的行為可根據單電池電壓測量值、電流測量值和實時檢測電路進行操控。
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電子電氣架構：Zone-based架構、高壓配電單元。
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進一步結合多級報警策略——500 ppm（早期預警）、4,000 ppm（10% LFL啟動強制通風）、10,000 ppm（25% LFL啟動更高等級應急措施），并與電池管理系統（BMS）深度集成，可以實現：
及時干預：在危險形成前，自動啟動強制通風、切斷異常回路或隔離故障模塊。
提升運行安全：通過早期降溫排風，阻斷熱失控在電芯間的傳播鏈。
然后，您可以確定電池管理系統（BMS）是否在所需的時間內運行，以斷開該電芯并避免熱失控。
ROM在電動汽車驗證過程中特別有用，因為其可以在多個層級進行抽象，以便通過進一步的數據分析更好地了解性能。
Sambharam表示：“對于OEM廠商而言，此類分析可解決有關車輛性能的重要問題，例如車輛的續航里程、真實的駕駛行為和每個驅動循環的系統效率。
如今，圍繞電氣革命的眾多工程挑戰都集中在電池及其管理系統上。電池管理系統BMS是電力系統的大腦，其可不間斷監控工作情況，重新分配能源并在出問題時發送警報。整個系統必須以最佳方式運行，才能確保安全高效地使用能源。詳細了解利用仿真設計電池管理系統的四種方法，以應對效率、安全性和可靠性方面的挑戰。
電池包還包含電池管理系統（BMS），可提供防止過度充電或放電的策略，以確保電池的安全運行。
車載充電器：車載充電器將來自外部充電電源（電網）的交流電（AC）電源轉換為直流（DC）電源，存儲在電池中。車載充電器能夠與車輛控制單元和外部充電站通信，以便為供電穩壓。此外，其還可能具有網絡安全功能。
電池系統測試?：需要模擬各種充放電工況和熱失控場景
?智能駕駛驗證?：長尾場景(如暴雨夜行人橫穿)難以通過傳統測試覆蓋19
?車聯網安全?：傳統測試體系缺乏對信息安全和數據隱私的考量
傳統測試規范在新能源領域的應用實踐
ISO 26262的適配改進
雖然ISO 26262主要針對傳統汽車電子系統，但其核心原則仍適用于新能源汽車，但需要進行以下調整：
?安全等級擴展?：為電池管理系統
第一道防線是應力演化模擬，通過輸入300℃-800℃的電芯熱失控溫度曲線，Ansys可精準預測殼體不同部位的應力變化，定位破裂風險點，技術鄰講師會指導學員通過仿真優化殼體結構，將厚度從1.5mm增至2.0mm并增加加強筋，使最大應力降至170MPa；第二道防線是閾值預警設置，結合熱失控分析數據，為電池管理系統（BMS）設定150MPa的熱應力預警閾值，當仿真檢測到殼體應力達到該數值時，BMS立即觸發預警信號
典型場景：在新能源汽車電子系統開發中，PDMCon可配置為“當電池管理系統（BMS）的PCB設計通過ERC檢查后，自動觸發PLM系統中的DFMEA（設計失效模式分析）流程”，確保設計質量與風險管控的同步
2、產品結構樹的實時獲取與檢索PDMCon通過與PLM系統的深度集成，支持實時獲取產品結構樹（PBS），并在EDA工具中以可視化方式展示。
而且電動汽車的電池管理系統BMS比較強大，可以進行熱管理。
反觀電動自行車上BMS系統基本就是電池過充保護等簡單功能，有的甚至連BMS都沒有。
而且電動汽車會定期保養，保養主要內容就是電池。而電動自行車你知道的，你保養過么？所以諸多原因作用下，結果就是電動汽車更安全些。但只要是鋰離子電池，它就還存在自燃隱患。
*精彩直播預告
鋰電池作為主要動力電源之一已被廣泛應用于各個行業，因其高能量的特點，預防電池熱失控進行電池熱管理控制一直是被企業重點關注的問題。為了保證鋰電池的最佳性能、安全性和使用壽命，鋰電池必須在特定的溫度范圍內工作，而如何有效的預防鋰電池熱失控進行熱管理是企業面臨的嚴峻挑戰。海克斯康工業軟件旗下的Cradle CFD軟件可以為電池熱失控和熱管理提供全新解決方案
