BMS电池管理系统说明书
BMS Battery Mnagement System Specification
概述
深圳市沃特玛电池有限公司动力电池组OPT电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）主要由功能模块（主机模块、采集模块、显示屏模块）和附件（线束、霍尔、直流继电器、主控箱等）组成，外加绝缘检测模块做监测装置，完成对动力电池的管理和应用。
OPT电池管理系统作为电动汽车电源的重要零部件，其主要任务是：监测动力蓄电池组的单体电压、温度、总电压和总电流的状态，车体绝缘性能，与整车进行数据通讯，预测蓄电池的荷电状态（State Of Charge，简称SOC），与充电机通讯并对充电状态进行控制，热管理，存储电池单体电压等运行数据、故障报警和继电器控制记录，对电池出现的故障进行诊断和报警，最终达到防止电池过充和过放，延长其使用寿命等功能。
OPT电池管理系统一般是由一个主机模块，一个显示屏模块，一个绝缘检测模块和多个采集模块组成，各个组成模块之间通过CAN通讯进行信息交换和控制管理，每个采集模块能采集12串电池，可根据电池组型号和电池包结构等条件配置采集模块数，采集模块把采集到的单体电压、温度、电流等信号上传到主机模块处理和显示屏模块显示，显示屏模块能显示BMS状态信息和进行参数配置，主机模块通过CAN总线与整车控制器通讯上报电池组信息和继电器控制状态，并且能在充电时与充电机通讯，控制充电电压和电流进行充电管理。
OPT BMS系统运行拓扑图如下：
图1 OPT BMS拓扑图
1.系统结构示图
OPT电池管理系统一般分一体箱和分体箱，根据客户需求和电池型号配置而设计。
一体箱是主机模块、采集模块等组件都放置于同一个箱体，统一的对外接口，比较典型的一体箱结构示意图如下：
图2 BMS一体箱示意图
分体箱是由主控箱和电池箱组成，主控箱一般配置主机模块、霍尔传感器、控制继电器、保险丝、线束等，主要负责系统控制管理、总电流与总电压采集、系统供电、配电和通讯控制等，以下为典型的一个主控箱示意图：
图3 BMS主控箱结构示意图
电池箱是根据客户需求和电池型号，配置不同的采集模块和风扇数量，实现采集单体电压、温度并通过CAN总线上报主机，并能进行热管理，其中典型的一个电池箱结构示意图如下：
动力线接口
通讯口
采用螺母固定，从车箱
底部锁螺丝上来
图4 OPT BMS电池箱结构示意图
2.OPT BMS各部件功能及其接口定义
3.1 OPT BMS外形尺寸
1、主机模块：130*110*39mm
2、采集模块：113mm*96mm*43mm
3、GPRS&数据存储上传模块：未定
4、CAN盒125*82*27mm
5、绝缘检测模块：165.0*80.0*26.5mm
6、显示模块：160mm*96mm*42mm
3.2 OPT BMS主机模块
3.2.1 主机模块功能指标
Ⅰ. 电池组电压计算与控制
接收采集模块上传的电池组的所有单体电压，计算电池总电压并能够选出电池组的最高单节电池电压及序号和最低单节电池电压及序号，并能在显示屏模块指定位置显示，同时可以通过专用CAN 口上传到汽车仪表总线.
Ⅱ. 电池组总电流检测和计算
接收主控本身或采集模块上传的电池电流采集，根据设定的霍尔传感器额定参数，计算电池组总电流，并能在显示屏模块指定位置显示。同时可以通过专用CAN 口上传到汽车仪表总线。
Ⅲ. 电池箱的温度
主机模块接收采集模块上传的每组电池箱温度，并能在显示屏模块指定位置显示，也可以把显示屏模块设定的温度下传到各采集模块用于风扇和加热控制管理。同时可以通过整车CAN
按权限可以设置过压报警点、过压切断点、欠压报警点、欠压切断点、互差均衡点、温度报警上限、最大充电电流、最大放电电流、额定容量、循环次数、SOC 初始化、系统时间。并根据相应报警阀值进行报警，并提供报警干接点信号，同时故障信号在显示屏显示，4 个继电器常开干接点。
Ⅴ. 容量（SOC）预测功能
全程实时计算每节电池和整组容量，能随时给出电池组整个系统的剩余容量。(满足混合动力公交车的SOC 要求)，并能在显示屏模块指定位置显示，通过整车CAN通讯口上传到汽车整车控制器和仪表总线。电池功率基于SOC,电压和温度等条件下，可允许的10s 放电功率。最大容量检测：1000AH，精度不高于5%。
Ⅵ. 电池健康状态（SOH)计算功能
OPT BMS能根据电池单体电压大小、容量使用状态等运行信息，评估电池组的健康状态，并且能提供给BMS控制管理系统做相应的处理。
Ⅶ. 参数设置功能
主机模块在每次上电开机或者在运行过程中定时向采集模块CAN总线上发送，设置参数（电池单体上下限、电池单体额定电压、电池串联单体数、风扇开启温度、风扇停止温度、加热开启温度、加热停止温度），采集模块保存该设置参数到EEPROM.。
Ⅷ. 绝缘和总压检测
该部分的功能是对电池系统地绝缘状态进行检测，把电池的绝缘状态及时的告诉系统以防意外发生；同时对电池系统的总压进行实时检测。
Ⅸ通信接口；
1 个CAN-A 接口，与采集模块和显示屏通讯（符合BMS 内部通讯协议标准）；1 个CAN-B 接口，与整车通讯（需符合各厂家协议要求）；1 个RS485 接口，与上位机（需符合各厂家协议要求），同时用于下载数据（可选）；
系统的抗干扰能力
主控器系统能满足车载状况的使用条件，包括振动，电磁干扰，高温差的变化。
3.2.2 主机模块接口定义
主机模块为OPT电池管理系统核心部件，其接口包括供电与内外CAN通讯线、电流采集线、
母线电压采集线、输出继电器控制线、RS485通讯线、输入干接点线等，如下图：
图5 主机模块接口示意图
序号接口名称接口说明
1 Power+、Power-、Pgnd 9-36v电源连接供电电源
2 Can0H Can0L Can0-GND Can0口外CAN总线连接整车CAN
3 Can1H Can1L Can0-GND Can1口
4 485A 485B 485-GND 485口，连接PC或内部调试使用
5 Can0-120R ON Can0-120R匹配电阻接入
6 Can1-120R ON Can1-120R匹配电阻接入
7 Can0-led Can0工作状态指示灯
8 Can1-led Can1工作状态指示灯
9 K1\K\2K3\K4 输出干接点, 30V最大电流3A输出用于控
制预充继电器、放电继电器、充电继电器、
休眠继电器等，根据系统配置使用
10 K5\K6 输出干接点, 30V最大电流1A
11 DI1-\DI2-\DI3- 输入干接点，用于整车ON档信号、充电
机信号等
12 Power+ 输入干接点电源+
13 DI4+\DI5+\DI6+ 输入干接点，用于整车ON档信号、充电
机信号等
14 Power- 输入干接点电源-
15 IS1 +15V -15V SGNG 霍尔1 单输入霍尔，采集电流
16 IS2-1 IS2-2 +5V SGND 霍尔2 双输入霍尔，采集电流
17 Sign_back 绝缘采集信号返回
18 Sign_out 绝缘采集信号输出
19 Bus+ bus-母线电压监测线母线电压采集线，连接电电池+-母线
3.3 OPT BMS采集模块
3.3.1 采集模块功能指标
Ⅰ. 单体电池电压检测
检测0～12 节（可设置）串联电池的单体电池电压，单体电压采样范围0～5V，采样精度±（0.3%RD+0.2%FS）。通过CAN通讯上报到主机模块处理，并能在显示屏模块指定位置显示。
Ⅱ. 转移式（主动）均衡：
1-3A之间设定。
Ⅲ. 电池温度检测
每个采集模块有 3 个温度测量传感器检测电池温度，温度采样范围－40℃～120℃，采样精度±1℃。通过CAN通讯上报到主机模块处理，并能在显示屏模块指定位置显示。
Ⅳ. 电池总电流检测
采集模块提供霍尔传感器接口，进行电池组总电流检测。通过CAN通讯上报到主机模块处理，并能在显示屏模块指定位置显示。
Ⅴ. 热管理驱动接口
干接点输出，可接收主机模块发出的加热装置启动温度和停止温度，并根据实际检测温度控制加热管理启停。
Ⅵ. 风扇管理接口
24V电源输出，可接收主控器发出的风扇装置启动温度和停止温度，并根据实际检测温度控制风扇管理。
Ⅶ. 通信接口
提供CAN总线接口，上传以上Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ部分采集信息，并通过CAN 接口接收主机模块的控制信息。
3.3.2 采集模块接口定义
采集模块接口主要包括电池单体电压采集线、供电与内CAN通讯线、风扇与加热器继电器控制口、霍尔传感器连接口、温度检测接口等，如下图所示：
图6 采集模块接口示意图
接口标示定义PIN
Bus-in Bus-out 24V- 电源地 1 24V+ 9-36V电源正 2 CANS CAN屏蔽地3,4 CANL CAN通讯低 5 CANH CAN通讯高 6
Hot-Fan FAN 风扇电源负 1 24V+ 风扇电源正 2 HOT 干接点 3
3.4 OPT BMS GPRS和数据上传模块
3.4.1 OPT BMS GPRS&DATA上传模块的功能说明
该模块的功能是：
1 、sd卡运行数据记录；
2、数据上传；
3、车辆定位
3.4.2主机把电池系统要记录的数据通过can总线发给该模块，该模块进行分拣，该存入SD卡的存在SD卡上，该通过GPRS发往调度中心的发往调度中心，这样管理中心便可以及时了解每辆车电池系统地运行状态。同时可以开通GPS卫星定位功能，可以向管理中心报告车辆的位置信息。3.4.3 OPT BMS GPRS和数据上传模块图示
3.4.4OPT BMS GPRS和数据上传模块接口定义
CAN接口：与内部CAN总线的连接接口，GPRS及SD卡数据的来源。
RF1口：GPRS天线接口
RF2口：GPS天线接口
3.5 OPT BMS CAN盒模块
3.5.1 CAN盒模块功能：can盒承担的是充电桩和bms系统之间的信息沟通工作，当车辆开始充电，充电枪插入车辆充电座时，经过一系列的沟通之后，进入正常的充电状态，直到充电结束。
3.5.2 OPT BMS CAN盒模块图示
3.4.4OPT BMS CAN盒模块接口定义
序号接口名称说明
124V+（12V+）电源+，连接供电电源
224V-（12V-）电源-，连接供电电源
3外CANH\外CANH\屏蔽地外CAN的信号线和屏蔽线
4cp信号cp信号端，接来自充电枪的cp信号，和cc信号共地
5内CANH\内CANH\屏蔽地内CAN的信号线和屏蔽线
6cc gnd cc信号及其地线，连接充电桩的此次端子
7启用外CAN匹配打到ON，120R匹配电阻投入，否则不投入
8启用内CAN匹配打到ON，120R匹配电阻投入，否则不投入
3.6 OPT BMS 绝缘检测模块
3.6.1 OPT BMS 绝缘检测模块基本功能
●测量车身与动力系统的绝缘阻值
●测量动力系统电压
●与主机、显示屏等通讯
●自检、故障检测分析上报
●预留ALARM+/ALARM告警、环境温度检测、PWM+/PWM-对外输出功能
3.6.2 OPT BMS 绝缘检测模块功能参数
1、工作参数
●项目应用范围：电动汽车漏电电阻监测
●规格型号：OPT-BMS-J-001
●工作电压：9-36 VDC 0.2A max兼容12&24V低压供电汽车
●系统输入功耗：≤ 2W
2、测量精度参数
●测量绝缘电阻范围：0kΩ～ 50MΩ
●测量绝缘阻值精度误差：±10KΩ(0kΩ～ 100kΩ) ；±15% (100kΩ～ 10MΩ)
●适用工作温度范围：-40℃- +85℃
●储藏温度范围：-40℃- +85℃
●防护等级：IP53（防尘、防溅水）
3.6.3、接口定义
1、完整产品实物
2、接线示意图
3、接线端定义
分类端子名颜色接线功能
动力系统接线
动力总负黑色绝缘母线动力电池正极输入端
动力总正红色绝缘母线动力电池负极输入端通讯线束
电源正红色胶线系统供电输入正极
电源负白色胶线系统供电输入负极
CAN-H 黄色胶线CAN通讯高电平输出端
CAN-L 绿色胶线CAN通讯低电平输出端检测sign 两根白色绝缘母线测量信号输出端
3.6.4 预留功能说明
1、预留功能接线点示意图
ALARM ALARM + ALARM信号正极输出开关量，可做报警
输出供电
ALARM - ALARM信号负极输出
PWM PWM + PWM 信号正极输出输出绝缘值供第三
方使用
PWM - PWM信号负极输出
3.6.5 系统自检方式
方法1：用几节节低压电池或直流电源代替高压动力电池
方法2：直接将动力+/动力-短接到一起（注意：如果不短接，测试结果不正确）
说明：图中的RF为模拟绝缘阻值，测试时使用已知阻值的电阻代替
Sign信号线两根都需连接到模拟大地
系统兼容12V供电与24V供电
3.7 OPT BMS显示屏模块
3.7.1 OPT BMS显示屏模块功能说明
显示屏模块为选配件，是根据客户需求或系统配置需求确定是否配带显示屏。显示屏作为人机交换界面，能显示系统运行信息、参数配置和采集信号显示等功能。
3.7.2 OPT BMS显示屏图示
图7 显示屏示意图3.7.3 OPT BMS显示屏界面说明