BMS方案鋰电池管理系统.doc

锂电池管理系统 方案报告 2012-6-28目 次 1　概述 1 2　设计依据 1 3　目标 1 3.1　总体目标 1 3.2 锂离子电池技术指标 1 3.3 BMS功能与技术指标要求 1 4　设计方案 2 4.1　系统概述 2 4.2　系统组成 3 4.3　模块实现 4 4.3.1　主控模块 4 4.3.2　检测模块 4 4.3.3　高压检测模块 5 4.3.4　均衡技术 6 4.4 接口设计 6 4.4.1 采集模块外部接口 7 4.4.2 主控模块外部接口 7 4.4.3 主控箱外部接口 8 4.5　软件设计 9 4.5.1　软件总体设计 9 4.5.2　系统上下电设计 10 4.5.3　安全管理设计 11 4.5.4　SOC估计 12 4.5.5　热管理设计 12 5　进度安排 12 1　概述 锂电池在能量密度、功率密度和循环使用寿命方面等方面的明显优势，使其成为纯电动汽车动力电池的首选。锂电池现在的循环寿命，许多厂家已经能稳定达到1500次以上，但是在电动汽车中串并联成组使用时，由于各单体动态性能的不一致性，使得各单体电池在实际使用中工作电压变化、容量、能量、内阻等方面逐渐产生差异，最终导致成组寿命不到单体循环寿命的一半。同时锂离子电池在使用过程中不能过充过放，否则将导致电池组寿命快速下降，严重的甚至可能导致安全问题。为确保锂电池性能安全良好，延长电池使用寿命，必须通过电池管理系统对电池进行合理有效的管理和控制。 电池管理系统（Battery Management System，BMS）通过实时监控电池的工作状态，从而预测电池的容量，避免电池出现过放电、过充电、过热和单体电池之间严重不平衡等状况。电池管理系统对电池组的安全、优化使用，对于整车的安全运行，整车能量管理策略，充电方式的采用，以及运行成本都有很大的影响，是电动汽车的关键组成部分之一。目前，所有的锂动力电动汽车都安装电池管理系统。 2　设计依据 《GB/T18384.1-2001电动汽车 安全要求 第1部分：车载储能装置》； 《GB/T18384.2-2001电动汽车 安全要求 第2部分：功能安全和故障防护》； 《GB/T18386-2005电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》； 《GB/Z18333.1-2001电动道路车辆用锂离子蓄电池》； 《GB/Z18333.1-2001电动道路车辆用锂离子蓄电池》。 3　目标 3.1　总体目标 根据研制任务要求，结合电池管理系统技术发展现状和趋势，设计电池管理系统总体框架结构，解决模块化设计、SOC高精度估算、系统高均衡能力、安全管理等关键问题，研制出一套锂电池管理系统。 3.2 锂离子电池技术指标 电池： 电池类型：锰酸锂电池 额定电压：3.65V 单体最低电压： 单体最高电压： 最大放电能力：3C 最大充电电流： 电池组： 电池组最高电压：600V（暂定） 电池连接方式：先并后串 电池组最大放电能力：2C（暂定） 最大充电能力： 3.3 BMS功能与技术指标要求 序号 项目 指标 备注 1 单体电池电压检测精度 ±10mV 2 总电压检测精度 ±1V 3 总电流检测精度 ±0.5% 4 温度检测精度 ±1℃ 5 SOC估算精度 ≤8%（纯电动工况） 6 绝缘阻抗检测精度 ±10% 7 充放电管理功能 8 自动均衡功能 最大值0.5A 9 温度管理功能 风冷方式 10 故障的在线检测及诊断 过压、过流、过热实时告警，同时切断电源 11 电池异常状况的报警及保护 12 与整车及充电机实时通信 CAN2.0B通讯 13 数据信息的存储、处理及显示 14 漏电流检测、报警及保护功能 15 工作温度 -20℃~50℃ 16 储存温度 -40℃~80℃ 17 防护要求 IP55 4　设计方案 4.1　系统概述 电池管理系统主要包括数据采集、状态估计、热管理、数据通信、数据状态显示、安全管理、能量管理和故障诊断等功能。功能框图如下图1所示。 图1 电池管理系统功能框图 电池状态估计包括SOC估计和SOH（State of Health，电池健康状态）估计。SOC提供电池剩余电量的信息。SOH目前技术不成熟，一般通过建立专家系统，对长期收集的数据进行研判，判断电池的健康状态。 数据采集包括电池单体电压采集、电池温度采集和充放电电流采集，为热管理、能量管理、安全管理和电池状态估计等提供数据。 热管理指BMS建立管理策略，控制电池热管理系统工作，使电池组处于最优工作温度范围。 数据通信是指电池管理系统与整车控制器、电机控制器等车载设备及上位机、充电