电动汽车用BMS方案

文档控制表文档编号：LG/YF-FT12-2012目录1.企业介绍1 1.1.公司简介1 1.2.资质及认证11.3.执行标准22.系统设计3 2.1.系统技术难点3 2.2.EK-FT-12设计特点5 2.3.系统构成7 2.3.1.系统架构72.3.2.系统组成83.子系统介绍9 3.1.BMU子系统9 3.1.1.BMU尺寸示意图9 3.1.2.BMU功能简述9 3.2.BCU子系统10 3.2.1.BCU模块示意图10 3.2.2.BCU功能简述10 3.3.ISO模块11 3.3.1.ISO模块示意图11 3.3.2.ISO功能简述113.4.系统配件11 3.4.1.HMI显示屏11 3.4.2.电流传感器12 3.4.3.强电控制盒13 3.4.4.系统线束133.5.技术指标参数修改144.成功案例16 4.1.混合动力项目164.2.纯电动项目165.服务与实施17 5.1.服务网络175.2.服务体系186.项目详情19 6.1.项目技术指标19 6.2.项目配置清单20 6.3.项目服务团队211.企业介绍1.1. 公司简介安徽力高新能源技术有限公司（以下简称：力高新能）是专业从事动力/储能电池管理系统（以下简称：BMS）的技术研究、产品开发和系统集成的高新技术企业。

其研发团队源于中国科学技术大学，是“863计划”重大专项“电动汽车BMS”课题主要承担团队，具有深厚的技术基础。

基于长达12年的对BMS的研究积累，力高新能拥有业界领先的核心技术。

经过产业化运作，公司研发的BMS已形成了八大系列十三个品种的产品线，从电动汽车到矿用安全电源，从通信电源到储能电站，产品体系齐全，全方位满足客户的各种不同应用需求。

力高新能是国家电动汽车BMS行业标准的牵头起草单位，负责完成了“863计划”重大专项“电动汽车BMS”子课题，也是“863计划”大容量储能系统设计及其监控管理与保护技术BMS 项目副组长单位。

作为专业、领先的BMS研发、制造和服务提供商，力高新能致力于为全球能源制造企业、解决方案提供商及终端用户提供业界最优秀的BMS产品和技术服务。

1.2. 资质及认证力高新能是国内首家取得TS16949认证的BMS厂商，产品通过CE认证，并拥有6项专利和6项软件著作权，技术转化率处于业界最高水平。

1.3. 执行标准EK-FT-12系列BMS严格遵照国家相关标准进行开发、检测、生产及安装调试。

以下为EK-FT-12系列产品所执行的国家及行业标准：表1力高新能BMS执行标准2.系统设计2.1. 系统技术难点电动汽车用电池管理系统具有系统结构复杂、工况复杂、外接设备复杂等特点，EK-FT-12产品是力高新能针对大、中型电动汽车用动力电池系统量身开发的BMS系统，产品集成多项源头核心技术，代表业界最先进应用水平。

EK-FT-12系列产品典型应用结构图如图1：BMMSBMMSBMMSBMMSBCMS仪表Batterymodule 1Batterymodule 2Batterymodule 3Batterymodule nS电机控制器图1电动汽车系统结构BMS作为电动汽车的关键电控系统，重点是解决电池安全问题和续航里程问题，其设计难点较多：一致性要求高——大型电动汽车系统庞大，锂电池数目较多，对电池的一致性要求非常高，由于电池加工工艺、工作环境等差异导致锂电池无法自身实现一致，需有效的均衡方式保证锂电池寿命和汽车的续航里程；⏹单体管理难度大——锂电池过充电时，过量嵌入的锂离子会永久固定于晶格中，无法再释放，可导致电池寿命短；过放电时，电极脱嵌过多锂离子，可导致晶格坍塌，从而缩短寿命。

由于锂电池的以上特性，必须增加多重的电管理保护机制；⏹电磁干扰强——电动汽车上有许多大功率电感性负载（比如电动机），这些负载工作时电磁干扰非常强，尤其是在功率切换时，会产生强烈的暂态干扰，对电子电气设备的正常工作和可靠动作产生影响；⏹系统热稳定性差——锂离子电池热敏感性较强，单体电池有一定的温度耐受范围（充电0～45℃，放电-20～60℃），电动汽车用电池体积较大，易产生局部的过热，从而影响电池的性能，甚至会引发电池自燃等极端事件；⏹系统电压高——电动汽车电源需驱动电动机等大功率设备，需要较高的电源电压，对绝缘耐压等级要求较高；⏹阻燃要求高——电动汽车经常在高温环境下运行，电气设备周围温度非常高，在故障情况下极易产生自燃，因此对阻燃等级要求非常高；⏹振动冲击强——电动汽车会经常行驶在复杂的路面环境下，振动冲击非常强烈，对电气设备的抗振要求非常高；⏹系统精度要求高——电动汽车对于电、热等信息采样精度要求极高，局部采样精度在整个系统内会被放大，必须有高精度的采样方式才能满足系统的要求；⏹外部通信要求高——电动汽车电气设备繁多，电池系统既要实现内部的实时信息传输，又要与整车控制器/电机控制器、仪表、充电机等进行实时交互，因此要求电池系统须有极强的通信能力和复杂的接口类型；⏹历史数据管理——电动汽车工作状况复杂，运行状态多变，须对电池历史信息进行有效存储和分析管理，进而准确判断电池系统的健康状态。

2.2. EK-FT-12设计特点EK-FT-12是力高新能专门针对大中型电动汽车应用难点而开发的新一代高安全高可靠的电池管理系统，具备电压和温度采集、热管理、绝缘监测、通信及报警、数据存储等强大功能，已成功应用于国内外多种类型的电动汽车上，它具有如下优势：⏹高效率主动无损均衡——EK-FT-12产品采用主动无损均衡技术，是业内首款实现大功率无损均衡技术的电池管理系统，可实现充放电全程均衡，均衡电流达到1A，同时采用3D 均衡自学习算法大大提升均衡效率，从而保障电池系统的一致性，提升续航里程延长产品使用寿命；⏹抗干扰能力强——所有元器件选型均满足汽车级元器件选型要求，并且在输入输出进行了有效隔离与滤波，电磁辐射抗扰性达到严酷级（GB/T17626.4-1998规定的第4级）；⏹高分辨率热管理——系统具有温差管理、高低温极限管理等多种温度控制策略，制冷、制热双重管理，确保系统在舒适的温度区间运行，杜绝电池自燃等极端事件的发生；⏹绝缘耐压等级高——EK-FT-12绝缘耐压等级高达国标规定的附加绝缘（见GB/T18384.3中6.2.3），并且系统自带绝缘监测功能，可实现绝缘状态的实时显示及绝缘失效的有效保护，确保人身安全；⏹阻燃等级高——EK-FT-12中所有系统配件均达到或超过汽车级阻燃等级UL-94-V0；⏹抗振等级高——每一套EK-FT-12系统在出厂前均会按照国标规定的振动测试标准进行测试，有效保证了系统的耐振动性能；⏹分布式两级管理——EK-FT-12系统采用分布式两级管理体系，就近管理与集中管理原则相结合，对系统功能体系进行了合理的划分，大大简化了接口与控制复杂程度，提高了系统可靠性；⏹丰富的外延接口——EK-FT-12外部支持多路有源输出、无源输出及多重隔离的CAN总线输出，满足多样化的管理需求，可有效实现电池的智能保护；⏹精准采集与估算——独具特色的高精度采集技术——D-Filter算法、目前业界最精准的SOC估算技术——Joint EKF算法，两项核心源头技术有效地保证了EK-FT-12在信息采集和SOC估计方面的行业领先地位，确保电动汽车安全性与续航里程；⏹远程管理接口——EK-FT-12自带远程无线传输模块（DTU）接口，可与远程监控中心实现数据交互：上传电池电压、SOC、温度、故障状态等数据，并接受远程数据监控中心的控制指令；⏹大容量数据存储——支持8G的数据存储容量，可长期记录动力电池全部性能参数和电池组的调度事件，USB接口方便用户将数据快速导入电脑进行后期分析；⏹系统快速升级——EK-FT-12系列BMS程序下载口外置，可实现系统30秒内升级；⏹操作权限管理——BMS系统可通过触摸显示屏对电池运行保护参数、报警定值等进行设置和修改，并且具有操作权限加密管理功能，任何改变系统参数的操作均需要权限确认。

EK-FT-12优异性能较好地解决了电动汽车的安全问题和续航里程等技术难点，提高了电动汽车的运行效果及可靠性。

2.3. 系统构成2.3.1. 系统架构EK-FT-12系统中BCU模块通过CAN总线与BMU模块和ISO(绝缘检测模块)实时通信，获取单体电压、箱体温度、绝缘电阻等系统参数，通过电流传感器采集充放电电流，动态计算SOC，并且通过触摸屏显示相关数据。

BCU计算分析得出电池组综合信息后，进行系统智能管理，通过独立的CAN总线分别与ECU、电机控制器及充电机等智能交互，同时也可通过继电器实现对充放电的二级保护，确保强弱电有效隔离，满足客户多样化的安全控制需求，保障系统稳定高效地运转。

其结构如图2所示：图2 电池管理系统结构图2.3.2. 系统组成如上图所示，一个电动汽车电池组的BMS系统包含一个BCU和多个BMU等模块，它们共同组成EK-FT-12。

其释义如下：表2FT-11系列BMS组成3.子系统介绍3.1. BMU子系统3.1.1. BMU尺寸示意图EK-FT-M1216的外形参数如图3尺寸：图3BMU尺寸示意图/mm 3.1.2. BMU功能简述3.2. BCU子系统3.2.1. BCU模块示意图EK-FT-C12的结构尺寸如图4：图4BCU模块示意图/mm 3.2.2. BCU功能简述3.3. ISO模块3.3.1. ISO模块示意图EK-FT-ISO的结构尺寸如图5：图5 ISO模块示意图/mm3.3.2. ISO功能简述3.4. 系统配件3.4.1.HMI显示屏HMI显示屏（5.7寸）可以显示电池组基本信息和故障状态，并可对一些保护参数进行设置，其外观结构尺寸如图6：图6HMI显示屏示意图/mmHMI显示屏参数说明：3.4.2. 电流传感器本系统电流检测采用霍尔开环电流传感器，量程50A～1000A可选，其外观结构尺寸如图7：图7 电流传感器示意图/mm3.4.3. 强电控制盒内部可包含强电控制模块、充放电控制回路、预充回路等，共同构成强电控制系统，其外观结构尺寸如图8：3.4.4. 系统线束3.5. 技术指标参数修改4.成功案例力高新能的EK-FT系列产品已经在国内外几十种车型近两千辆电动汽车上成功应用，如2011年深圳大运会上投入运营的五洲龙混合动力巴士，苏州金龙、厦门金旅、安凯客车等电动大巴项目，深圳陆地方舟、烟台海德等微型车辆。

4.1. 混合动力项目图9 大运会混合动力公交车2011年8月，力高新能的EK-FT系列产品服务于深圳大运会项目，并为此次大运会用车进行了特殊的安全保障设计，为大运会的顺利进行，贡献了自己的力量。

4.2. 纯电动项目图9 河南新乡纯电动公交车2010年7月，河南新乡纯电动大巴项目。