电动汽车动力电池管理系统(BMS)设计

摘要BMS电池管理系统主要由一个主控单元（BMU）和多个单体采集单元（BVT）组成的集散式系统结构。

BMU单元主要是收集电池的相关数据，对电池的数据进行集中的分析和处理，判断当前电池的故障，进行电池系统的预警和报警。

同时BMU 还完成电池的电池电压、母线电压计算、电池电流采样计算、绝缘监测、高压通断控制及电池热管理系统的控制，并根据电池的电流、电压等相关数据进行电池的SOC估算。

BVT单元主要完成单体电池的电压和温度数据采集，并实时和BMU 进行通讯，把采集到得电压、温度数据及电池状态发送个BMU单元。

在车辆运行过程中，电池管理系统和整车控制器或电机控制器进行CAN通讯，电池管理系统实时提供电池电压、充放电电流、电池SOC以及整车控制器需要的其他数据，当电池管理系统或电池系统出现报警时，电池管理系统把报警发送给整车控制器，同时根据报警级别进行限功率处理或请求断开接触器，整车控制器根据报警级别采取相应的控制策略。

关键词：主控单元;多个单体采集单元;整车控制器目录绪论............................................. 错误!未定义书签。

一、 BMS电池设计背景 (2)二、性能特点（一）电池管理系统主要功能 ......................... 错误!未定义书签。

（二） BMS系统的两大单元........................... 错误!未定义书签。

（三）主要参数......................................................... (4)三、BMS电池总体设计方案 (5)（一）BMS电池的原理 (5)（二）BMS电池的元件 (7)四、BMS控制功率表（一）回馈功率表 (17)（二）放电功率表 (17)五、使用注意事项（一）充电控制...................................................................... .. (19)（二）加热控制...................................................................... .. (20)（三）bms电池控制加热流程...................................................................... (21)（四）附件bms原理图................................................................................. . (6)结论 (22)参考文献 (24)致 (25)绪论BMS是BATTERY MANAGEMENT SYSTEM的第一个字母简称组合，称之谓电池管理系统。

电动汽车动力电池管理系统（BMS）设计摘要：本文主要从硬件系统设计、软件系统设计两个方面，对电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）综合设计，进行了深度的分析与研究，以通过不断地实践研究，积极探索出电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）最具高效性的综合设计方案，以充分提升电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）的设计水准，确保电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）各项功能能够满足于电动汽车实际的应用需求，为我国电动汽车行业的长期发展奠定基础。

关键词：电动汽车；动力电池；管理系统（BMS）；设计前言：电动汽车（battery electric vehicle；BEV），主要是指以车载类电源为基本动力，利用电机来驱动车轮达到行驶目地，符合于我国安全法规与交管各项规定的车辆。

基于电动汽车有着环保性特征，所以，其在国内的发展前景相对较为良好。

但是，基于国内电动汽车相关技术还处于初步探索阶段，各项技术还不够成熟，若想实现突破性发展还需作出更多的努力。

电动汽车，它与传统汽车最大的不同之处就在于电动汽车内部包含着一种动力的电池。

在一定程度上，通过该动力电池可实现电动汽车节能化、环保化的行使。

那么，为了能够更好地助推我国电动汽车行业的发展，就需从其内部的动力电池入手，对其所在的管理系统（BMS），进行系统化的分析与研究。

从而能够设计出更具有功能特性的动力电池内部管理系统（BMS），为电动汽车提供强大动力电池内部管理系统支持，进一步推动我国电动汽车行业的快速发展，让其可稳步向着新的发展征程迈进。

1、硬件系统设计基于电池组主要是由多节电池的单体并联与串联而成，实现对所有电池单体实时化监控。

因而，如图1所示，电池内部管理系统主要应用了主从结构，以实现灵活性通讯，提升通讯实际速度。

从板均需具有电池单体的温度与电压检测、CAN总线的通讯等各项功能。

图1 BMS系统框图示图1.1 IMCU系统处理器系统处理器主要选用的是Freescale -9S12DT64型号的MCU系统处理器，该型号MCU系统处理器为16位系统的单片机，主要是由CAN系统的总线模块、PWM的调节器（1个）AD的转换器（2个）定时器（1个）外部串口（1个）内部串口（2个）。

随着能源的枯竭和节能产业的发展，社会对环保的呼声，使得零排放电动汽车的研究得到了许多国家的大力支持。

电动汽车的各种特性取决于其电源，即电池。

管理可以提高电池效率，确保电池安全运行在最佳状态，延长电池寿命。

1.1电动汽车目前，全球汽车保有量超过6亿辆，汽车的石油消耗量非常大，达到每年6至70亿桶，可占世界石油产量的一半以上。

随着长期的现代化和大规模开采，石油资源逐渐增加。

筋疲力尽的。

电力来源众多，人们在用电方面积累了丰富的经验。

进入21世纪，电能将成为各种地面车辆的主要能源。

电动汽车的发展是交通运输业和汽车业发展的必然趋势。

由于电动汽车的显着特点和优势，各国都在发展电动汽车。

中国：早在“九五”时期，我国就将电动汽车列为科技产业重大工程项目。

市内七海岛设有示范区。

清华大学、华南理工大学、广东汽车改装厂等单位都参与了电动汽车的研发。

丰田汽车公司和通用汽车公司为示范区的测试提供了原型车和技术支持。

德国：吕根岛测试场是德国联邦教育、科学研究和技术部资助的最大的电动汽车和混合动力汽车测试项目，提供来自梅赛德斯-奔驰、大众、欧宝、宝马和曼汽车。

公司测试。

法国：拉罗尔市成为第一个安装电动汽车系统的城市，拥有 12 个充电站，其中 3 个为快速充电站。

PSA、雪铁龙和 PSA 集团都参与了电动汽车的建设。

日本：在大阪市，大发汽车公司、日本蓄电池公司和大阪电力公司共同建立了EV和HEV试验区。

1.2 电动汽车电池根据汽车的特点，实用的动力电池一般应具有比能量高、比功率高、自放电少、工作温度范围宽、充电快、使用寿命长、安全可靠等特点。

前景较好的是镍氢电池、铅酸电池、锂离子电池、1.3 电池管理系统（BMS）电池能量管理系统是维持供电系统正常应用、保障电动汽车安全、提高电池寿命的关键技术。

可以保护电池的性能，防止单体电池过早损坏，方便电动汽车的运行，并具有保护和警示功能。

.通过对电池盒的电池模块进行监控，实现电动汽车充电、运行等功能与电池相关参数的协调。

摘要随着工业发展和社会需求的增加，汽车在社会进步和经济发展中扮演着重要的角色。

汽车工业的迅速发展，推动了机械、能源、橡胶、钢铁等重要产业的发展，但同时也日益面临着环境污染、能源短缺的严重问题。

纯电动汽车以其零排放，噪声低等优点越来越受到世界各国的重视，被称作绿色环保车。

作为发展电动车的关键技术之一的电池管理系统(BMS)，是纯电动车产业化的关键。

车载网络数据采集系统就是这样一个电池管理系统，可以直接检测及管理电动汽车的储能电池运行的全过程，实现对车载多级串联锂电池、电池温度、车速等数据的监测、采集和分析。

本论文是基于CAN总线的车载网络数据采集系统选用STM32F103VB作为系统的核心芯片，通过芯片自带的12位ADC对端口电压分别进行采集和监测，并通过CAN网络将采集到的数据发送到汽车仪表盘，为车辆状态量实时监测提供数据来源。

关键词：纯电动车，电池管理系统，电池状态，STM32F103VBAbstractWith industrial development and social demand, vehicle of social progress and economic development play important roles. Although the rapid development of automobile industry promote the machinery, energy, rubber, steel and other important industries, it is increasingly faced with environmental pollution, energy shortages and other serious problems.With the merit of zero-emission, and low noise, the pure electric vehicles which is called green cars has got more and more attention around the world. As one of the key technologies for the development of electric vehicles ,battery management system (BMS) is the point of the pure electric vehicle industry. Vehicle network data acquisition system is a battery management system that can directly detect and manage the storage battery electric vehicles to run the whole process, to achieve the data monitoring, collection and analysis of the on-board multi-level series of lithium battery, battery temperature, speed, and otherThe thesis is based on the vehicle CAN bus data acquisition system to chose STM32F103VB network as the core of the system ADC which comes from the chip collect and monitor the port voltages and sent the collected data to the car dashboard through the CAN network , which offer real-time monitoring of vehicle status amount of data sources.Key words：Pure electric cars, Battery Management Systems, The battery state, STM32F103VB摘要 (1)Abstract (2)第一章前言 (5)本课题研究的目的和意义 (5)车载网络数据采集系统的国内外研究现状 (6)本论文研究的主要工作 (7)第二章车载网络数据采集系统设计的原理 (9)车载网络数据采集系统的功能概述 (9)车载网络数据采集系统的结构 (10)基于STM32的车在网络数据采集系统设计控制框图 (10)信号的采集与处理 (11)车载系统的网络通讯 (12)CAN网络的基本概念 (12)CAN网络在车载数据采集系统中的应用 (13)系统主要性能指标 (14)系统预期误差的评估 (15)第三章基于STM32F103VB数据采集系统的硬件设计 (16)STM32F103VB简介 (16)STM32F103VB电源模块的设计 (18)电源电路的设计 (18)STM32启动模式电路选择设计 (18)STM32F103VB外围接口电路的设计 (19)模数转换器的电路设计 (19)测温电路设计 (20)复位电路的电路设计 (21)STM32F103B通讯电路的设计 (21)CAN通讯接口电路设计 (21)JTAG程序调试接口电路设计 (22)RS485通讯电路设计 (23)第四章基于STM32数据采集系统的软件设计 (25)Keil uVision3平台简介 (25)基于STM32的车在网络数据采集系统的程序设计 (25)数据采集模块程序设计 (26)LCD显示模块程序设计 (27)数据存储模块程序设计 (27)CAN数据通讯模块程序设计 (28)RS485通讯模块程序设计 (28)第五章误差分析与处理 (29)误差概述 (29)误差的主要来源 (29)误差的处理 (29)误差分析 (30)测控系统的非线性 (30)系统工作环境的噪声 (31)系统的稳定性 (31)误差处理 (32)实测电压数据分析 (32)整机PCB板设计 (33)第六章总结与展望 (35)总结 (35)展望 (35)参考文献 (36)致谢 (36)第一章前言本课题研究的目的和意义随着世界工业经济的不断发展和人类需求的不断增长，对全球气候造成严重的影响，二氧化碳排放量增大，臭氧层遭受到破坏等。

动力电池的电池管理系统设计与优化随着电动汽车的快速发展，动力电池成为重要的能源供应装置。

而电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）的设计和优化对于动力电池的性能、寿命和安全均起到至关重要的作用。

本文将探讨动力电池的电池管理系统设计与优化的相关内容，并提供一些实用的建议。

一、动力电池的电池管理系统设计在动力电池的电池管理系统设计中，主要包括以下几个方面：1. 电池状态监测电池状态监测是电池管理系统最基本的功能之一。

通过对电池的电压、电流、温度等参数的监测，可以实时获取电池的状态信息，进而进行电池的安全控制和故障诊断。

2. 电池均衡控制由于电池内部存在着不同单体之间的电压和容量差异，电池管理系统需要对电池进行均衡控制。

通过对不同单体的充电和放电过程进行控制，可以实现电池内部差异的均衡，提升电池的整体性能。

3. 电池充放电控制电池管理系统需要根据不同的工况要求，对电池进行充放电控制。

通过优化充电和放电策略，可以降低电池的能量损耗，延长电池的使用寿命。

4. 温度管理电池的温度对于其性能和寿命有着重要的影响。

电池管理系统需要实时监测电池的温度，并根据温度变化进行相应的控制，以保证电池的安全性和稳定性。

二、电池管理系统的优化为了进一步提高动力电池的性能和寿命，电池管理系统的优化是必要的。

以下是一些常见的优化方法：1. 智能算法优化利用智能算法对电池管理系统进行优化可以实现更精确的控制策略。

常见的智能算法包括遗传算法、模糊控制算法、神经网络等，它们可以根据电池的实时状态来优化控制参数，提升电池性能。

2. 优化充电策略合理的充电策略可以减少电池的充电损耗，并降低充电时间。

例如，采用恒流恒压充电策略可以提高电池的充电效率，同时减少充电时间。

3. 优化放电策略合理的放电策略可以降低电池的放电损耗，并延长电池的使用寿命。

例如，通过控制放电速度和深度，可以实现电池的最佳放电性能，同时避免电池的过度放电。

电池及管理系统设计技术规范编制：校对：审核：批准：有限公司2015年9月目录前言 (3)一、锂离子电池选型 (4)1、范围 (4)2、规范性引用文件 (4)3、术语和定义 (4)4、符号 (4)5、动力蓄电池循环寿命要求 (5)6、动力蓄电池安全要求 (5)7、动力蓄电池电性能要求 (6)8、电池组匹配 (8)9、电池组使用其他注意事项 (9)二、电池管理系统选型 (10)1、术语定义 (10)2、要求 (10)3、试验方法 (12)4、标志 (13)前言综述电动车的的电池就好比汽车油箱里的汽油。

它是由小块单元电池通过串并联方式级联后，通过BMS的管理，将电能传递到高压配电盒，然后分配给驱动电机和各个高压模块(DC/DC、空调压缩机、PTC等)。

电池管理系统(BMS)采用的是一个主控制器(BMU)和多个下一级电池采集模块(LECU)组成模块化动力电池管理系统，是一种具有有效节省电池电能、提高车辆安全性、实现充放电均衡和降低运行成本功能的电池管理系统模式。

高压控制系统的预充电及正负极高压继电器均由BMS控制，设置了充电控制继电器，增加高压充电时的安全性。

动力电池容量和正极材料的选择电池容量的确定，是根据车型电机的功率、运行时的额定电压、电流。

选择出电池包的电压、串并联的形式。

由电机额定的电压可以选择出需要串联电池的个数，由电机运行时的额定电流可以选择出需要并联电池的个数。

具体计算如下：由整车设计的匹配参数，确定好电机的功率和扭矩后，就可以计算出，动力电池包的串并联电池的数目，串联电池的电压U等于电机额定电压，就可推算出串联的电池个数N串=U/3.7（对于三元锂电的锂电池），对于最少并联的电池个数N并=电机运行工况的平均电流/单元电池的容量*续航里程/工况的平均时速。

电池的选择，则要考虑电池正极材料的类型，总的原则是12米以上的客车主要以磷酸铁锂电池为主，6米小型客车和乘用车的主要是三元锂电池为主。

电池管理系统（BMS）的功能性设计董云鹏（江西优特汽车技术有限公司，江西 上饶 334100）摘　要：随着传统汽车的普及，石油能源的需求大幅度增加，加剧了石油能源紧缺的危机。

随之而来的噪音、废气污染等问题愈演愈烈。

在此环境下，新能源汽车行业快速发展，锂离子动力电池系统作为新型能源，被大量运用在新能源汽车上。

电池管理系统（BMS）是锂离子动力电池系统的主要部分，在系统中起着至关重要的作用。

文章主要对电池管理系统（BMS）的功能、控制策略等内容进行阐述。

关键词：BMS；电池管理系统；功能性设计中图分类号：TM912 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2020）06-0134-02——————————————作者简介： 董云鹏（1988—），男，江西赣州人，本科，研究方向：新能源汽车的动力电池和BMS 的设计。

随着经济的发展，汽车数量大幅度增加，噪声污染和废气污染严重，加剧了石油能源紧缺的危机[1]。

在此环境下，新能源汽车应运而生，并快速发展。

锂离子动力电池系统作为新能源汽车的主要新型能源之一，在能量密度和BMS 等方面不断取得关键性的技术突破。

BMS 是锂离子动力电池系统的主要部分，在系统中起着至关重要的作用。

BMS 最核心的功能就是采集动力电池系统的电压、温度、电流、绝缘电阻、高压互锁状态等数据，然后分析数据状态和电池的使用环境，对电池系统充放电过程进行监测和控制，从而在保证电池安全的前提下最大限度地利用动力电池系统储存的能量[2]。

按照功能，可将BMS 分为电池数据采集、电池状态分析、电池安全保护、电池系统能量管理控制、数据通信和储存、故障诊断和管理等部分[3]。

1 电池数据采集电池数据采集包括电压、温度、电流、绝缘电阻、高压互锁状态等数据的采集，能为BMS 提供电池系统的实时数据，为后续的电池系统的状态分析、控制和保护提供依据。

电压采集有每串电芯的电压、电池系统内部总电压Vbat 和电池系统外部总电压Vlink。

动力电池的电池管理系统（BMS）简介动力电池是电动车等电动设备的重要组成部分，其中电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）扮演着至关重要的角色。

BMS的作用是有效监控和管理动力电池的状态，确保其在充电、放电和储存过程中的安全性和性能表现。

本文将对动力电池BMS的基本原理、功能和应用进行简要介绍。

一、动力电池BMS的基本原理动力电池BMS是一种集成电子系统，由控制器、传感器、通信模块和电源电路等组成。

其基本原理是通过传感器对动力电池的电压、电流、温度和其他关键参数进行实时监测，并将监测到的数据传输给控制器。

控制器利用这些数据对电池的状态进行评估，然后根据需要采取相应的控制措施，以确保电池在安全范围内运行。

二、动力电池BMS的功能1. 电池状态监测：BMS能够对电池的电压、电流、温度和电池容量等关键参数进行实时监测，及时发现和报告异常情况。

2. 充电管理：BMS能够根据电池的状态实时调节充电功率和充电电流，以确保电池在最佳充电状态下进行充电，延长电池寿命。

3. 放电管理：BMS能够监测电池的电流和负载情况，并根据需求动态调整输出功率，以确保电池在放电过程中的安全性和性能表现。

4. 温度管理：BMS能够监测电池的温度，并根据温度变化调节电池的工作状态，防止电池过热或过冷，提高电池的寿命和性能。

5. 安全保护：BMS能够监测和控制电池的工作状态，当电池发生过放、过充、短路和过温等危险情况时，能及时采取措施进行保护，以避免安全事故的发生。

三、动力电池BMS的应用动力电池BMS广泛应用于电动汽车、混合动力汽车、电动自行车和储能系统等领域。

在电动汽车中，BMS不仅起到了对电池进行管理和保护的作用，还能提高整个车辆的能源利用效率和续航里程。

综上所述，动力电池BMS是动力电池系统中的重要组成部分，通过监测和管理电池的状态，确保其在不同工作状态下的安全性和性能表现。

随着电动交通的快速发展，BMS技术也在不断进步和完善，为电动车辆行驶的安全性和可靠性提供了重要保障。