《动力电池及充电技术》+课件+第15章_控制硬件讲解.pptx

第15章控制硬件;

15.1发展概述

15.2硬件需求

15.3主控单元

15.4从控单元

15.5电磁兼容

15.6车规定义

;15.1发展概述;优点：

利用板间通信的高速性保证电压同步，每个采集子板中单体间的电压采样时间差保持很小；

电流传感器信号也可以通过自身采集，不需要通过发送CAN时间帧来实现；

缺点：

连接器和线束设计复杂；

电路板的尺寸大、高压安全限制布置的通用性；

维修难度高，可靠性具有挑战性。;15.1.2分布式电池管理

分布式电池管理系统是通过模块化的设计，将BMS分为电池包管理单元PMU（PackManagementUnit）和电芯管理单元CMU（CellManagementUnit）。电池包管理单元PMU（又称为：电池主控）需要完成电池管理的核心算法功能，完成电池组高压电压采集、电流采集、接触器驱动和诊断、绝缘检测等功能。电芯管理单元CMU（又称为：电池从控或附控）完成电池单元电压采集、均衡和温度测量。;优点：

极大的简化了结构的设计难度；

实现了模块化的考虑；

可以在PHEV/EV上实现很大程度的复用；

适用性强。

缺点：

网络通信层设计复杂；

系统复杂，信息管理与部件追溯困难，成本较高；

维修难度高，可靠性具有挑战性。;15.2硬件需求;电源管理电路和EMC抑制；

网络通讯和唤醒电路；

信息存储单元；

其他辅助电路；

可选电路。

;15.2.2电池管理系统其它常见功能

高压互锁；

碰撞开关CSW（Crashswitch）；

故障专线FLN（FaultLine）；

硬件需求：电池管理系统硬件应具备的功能有：支持Bootloader功能、支持标定和诊断功能、支持下电延时功能、BMS应包含实时时钟、故障数据实时记录、支持高压环路互锁检测功能、硬件故障自诊断功能、电池均衡管理、数据采集（总电压、总电流、单体电池电压等，需要有冗余的手段检测电池过压和欠压）、绝缘电阻;测量，实现正负极双边绝缘检测功能、PCB板温度测量、继电器驱动及状态监控（继电器驱动电路包括续流功能）、CAN通讯（整车CAN、充电CAN、内部CAN）、支持充电管理功能、支持热管理功能等，电池管理系统BMS硬件总体需求见表1.1。;15.3主控单元;从图1.2中可以看出电池管理系统BMS主控板硬件主要实现的功能如下???

电池组总电压、总电流、绝缘电阻等的检测。

总正/总负继电器控制及状态反馈、快充慢充电继电器控制、预充继电器控制。

电池热管理，包括加热及冷却系统控制；检测MSD及高压连接器的连接状态。

通过内部CAN与从控板通信，数据读取和从控板均衡控制、从控板程序升级等。

通过整车CAN与整车控制器、远程监控设备、车载充电机等实现数据交换、有效实现高压控制、车载充电控制等。;通过充电CAN与快速充电设备进行通讯确认、数据交换，有效实现快速充电。

估算系统SOC、SOH、SOE、系统实际容量、充放电循环次数、持续充放电功率、瞬时充放电功率等。

记录历史数据，记录故障数据，并诊断系统故障状态。

在整车搁置不使用过程中，定时自激活系统，检测系统状态并发送给整车控制器，由整车控制器通过GPRS发送到监控中心。

负责检测CC\CP\CC2等外连接信号，实现充电控制。

;15.4从控单元;15.4.1功能需求

电池管理系统BMS从控板的硬件架构见图1.3，主要实现的功能如下：

采集电池箱体内每一串电池的电压数据。

采集电池箱体内各个典型温度场分布点的温度值。

通过内部高速CAN总线与主控板、上位机等进行数据交换。

实现温度场控制，冷却设备及加热设备控制等。

根据主控板命令，实现电池单体间的均衡控制。

诊断系统故障状态。;15.4.2均衡概述

电池为什么需要均衡？电池本身还有可用容量，却因为电池之间不均衡以及为保护电池设置的安全电压的限制导致电池系统无法继续发挥应有的性能。另外，电池在车上的使用寿命比车辆本身的寿命短，即使车辆还没有到达报废年限，却要为满足动力性能而更换电池。但是，更换电池的成本又相当高，因此这在很大程度上制约了电动汽车的发展。

造成电池不均衡最主要的原因是温度。一般情况下，锂离子电池的使用环境温度高于其最佳温度10℃时，锂离子电池的寿命会降低一半。由于车载电池系统的串联数量非常多，一般在88~100个之间、其容量一般在20~60kWh，每串电池装载的位置不同而会产生温度差。即使在同一个电池箱内，也会因为位置和电池受热不同出现温度差，而这个温度差;会对电池寿命产生重大负面影响，使电池出现不均衡，使得续航里程下降、循环寿命缩短。正是由于这些问题，导致整个电池系统的容量无法完全使用，造成电池系统损失，而减缓这样的系统损失也就会