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设计.研究|Design.Research2020.0836 电动汽车动力锂电池BMS管理系统综述Liu Wentao (Changan University)Overview of BMS Management System for PowerLithium Battery of Electric Vehicle刘文涛 （长安大学）Abstract: In the actual operation of electric vehicles, the control on battery management system is a very important part, and its system control research has practical significance. The BMS battery management system has the following functions:Battery parameter monitoring, SOC estimation, mileage estimation, leakage monitoring, and thermal management, etc.. This paper briefly introduces the relevant control designs of the BMS-based management system for power lithium battery of electric vehicle. The current power management system for lithium battery pack of electric vehicle could be gradually improved to allow them to exert higher performance and to improve comprehensive performance and power of electric vehicles.Key words: Electric vehicle BMS Lithium battery pack SOC estimation Thermal management 摘要：电动汽车在实际运行过程中，电池管理系统控制是非常重要的组成部分，对其系统控制研究具有现实意义。
储能电池管理系统(BMS)电池管理系统(BMSBatteryManagementSyStem)通过电子电路、软件获取储能电池系统的电性能参数(电压、电流、温度、阻抗等)，实现储能电池的SOC.SOE x SOH r SOP等电池状态的计算，同时对电池系统进行分断控制、运行保护，均衡管控、热管理、故障告警。
电池模块管理单元-一BMS从控BMS系统由电池总控单元(SyStem)、电池主控单元(MaSter)、电池从控单元(SIaVe)三级架构构成，通过CAN总线实现三级BMS内部信息交互。
电池簇管理单元一BMS主控BMS主控单元负责管理单电池簇的所有电池从控单元，同时具备电池簇电流采集、总压采集、SOC计算、容量标定、绝缘检测、外部继电器控制、输入输出信号检测、故障诊断功能。
可控24V电源板级UPS电源8档高精度电流测量多路供电电源高精度总压检测和总电流检测精确判断电池状态、诊断故障电池总控单元一BMS总控电池总控单元是BMS系统的控制中心，通过内部CAN总线获取电池系统的电压、温度、电流、绝缘阻值、SOC x继电器状态、故障状态等信息，实现电池簇并机管理;计算储能系统的SoC、SOH.SOP s容量等状态;同时采集空调、消防、电表等信息，通过以太网与EMS、PCS进行数据交互,响应EMS的控制策略，实现对储能系统的能***调度、系统热管理及故障处理。
双CPU控制本地卡数据存储可扩展的干接点高精度温度检测以太网网络通信板级UPS电源高压控制箱高压控制箱简称高压箱,内配控制器件、保险丝和明显的断电器件,拥有故障告警、故障保护、安全保护等功能,确保电池电气安全，能逐级断开系统的功能。
BMS监控平台人机界面产品是一套以先进的Cortex-A8CPU为核心的高性能嵌入式一体化触摸屏,该产品设计采用了高亮度TFT液晶显示屏,四线电阻式触摸屏，同时还预装了MCGS嵌入式组态软件（运行版）。
电池管理系统一体化BMS 在当今科技飞速发展的时代，电池作为能源存储的关键组件，广泛应用于电动汽车、储能系统、便携式电子设备等众多领域。
而电池管理系统（Battery Management System，简称 BMS）则在确保电池的安全、可靠和高效运行方面发挥着至关重要的作用。
其中，一体化 BMS 作为一种先进的解决方案，正逐渐成为行业的焦点。
一体化 BMS 是将电池管理的各种功能模块集成在一个紧凑的系统中的设计理念。
它不仅仅是简单地把各个部分拼凑在一起，而是通过优化的硬件和软件架构，实现了更高效、更精准的电池管理。
要理解一体化 BMS 的重要性，首先需要了解电池在使用过程中面临的挑战。
电池的性能会受到多种因素的影响，比如温度、充放电速率、电池老化等。
如果没有有效的管理，这些因素可能导致电池寿命缩短、性能下降，甚至出现安全隐患，如过热、短路、起火等。
一体化 BMS 的核心功能之一是电池监测。
它能够实时准确地测量电池的电压、电流和温度等关键参数。
通过这些数据，系统可以判断电池的健康状况和剩余电量，为用户提供准确的信息。
例如，在电动汽车中，驾驶员可以根据剩余电量合理规划行程，避免在路上因电量耗尽而陷入困境。
除了监测，一体化 BMS 还具备电池均衡功能。
在电池组中，由于各个单体电池之间存在差异，在充放电过程中可能会出现某些电池充电过快或放电过深的情况。
这会导致电池组整体性能下降。
一体化BMS 可以通过均衡电路，调整各个单体电池的电量，使它们保持在相对一致的水平，从而延长电池组的使用寿命。
在充电控制方面，一体化 BMS 也发挥着关键作用。
它能够根据电池的状态和特性，智能地调整充电电流和电压，避免过充或欠充的情况发生。
过充可能会损坏电池，而欠充则无法充分发挥电池的容量。
此外，一体化 BMS 还具备故障诊断和保护功能。
当系统检测到电池出现异常，如过压、欠压、过流、过热等情况时，会立即采取措施，如切断电路，以保护电池和整个系统的安全。
BMS电池管理系统综述BMS电池管理系统综述⒈引言⑴目的本文档旨在对BMS电池管理系统进行综述，介绍其定义、功能、设计原则以及应用领域等方面的内容，为读者提供全面的了解和参考。
⑵范围本文档将覆盖BMS电池管理系统的相关背景知识、系统架构、核心功能模块、设计原则、应用案例等内容。
⑶读者对象本文档主要面向BMS电池管理系统的研发人员、系统架构师和应用工程师，同时也适用于对BMS电池管理系统感兴趣并希望了解其基本概念与原理的读者。
⒉背景知识⑴ BMS电池管理系统的定义BMS电池管理系统是一种集电池状态监控、充放电控制、故障诊断与管理于一体的系统，用于实现电池的安全、高效、稳定的运行管理。
它通过对电池的状态进行实时监测和控制，提供对电池性能、寿命和安全性的保障，广泛应用于电动汽车、储能系统等领域。
⑵ BMS电池管理系统的重要性BMS电池管理系统对于电池的安全性、性能和寿命具有重要影响。
它能够对电池的电压、电流、温度等参数进行实时监测和控制，预警和防止电池过充、过放、过温等异常情况，提高电池的使用寿命和运行安全性，同时优化电池组的整体性能，提高储能效率和动力性能。
⒊系统架构⑴硬件架构⒊⑴电池管理单元(BMU)⒊⑵电池组控制单元(BCU)⒊⑶通信模块⑵软件架构⒊⑴实时数据采集与处理模块⒊⑵充放电控制与管理模块⒊⑶故障诊断与管理模块⒋核心功能模块⑴电池状态监测与控制⒋⑴电池电压监测与控制⒋⑵电池温度监测与控制⒋⑶电池容量估算与预测⑵充放电控制与管理⒋⑴充电控制与管理⒋⑵放电控制与管理⑶故障诊断与管理⒋⑴故障检测与报警⒋⑵故障诊断与分析⒋⑶故障管理与处理⒌设计原则⑴安全性⑵稳定性⑶可靠性⑷可扩展性⑸优化性能⒍应用案例⑴电动汽车领域⑵储能系统领域附件：⒈示例BMS电池管理系统结构图⒉ BMS电池管理系统用户手册法律名词及注释：●BMS: Battery Management System，电池管理系统●BMU: Battery Management Unit，电池管理单元●BCU: Battery Control Unit，电池组控制单元。
BMS电池管理系统综述
综述
电池管理系统（BatteryManagementSystem，BMS）是一种设计用来监控、保护和管理单组或多组电池的系统。
它是一个开放的系统，可以根据每一组电池的具体要求定制。
BMS可以在电池工作时，收集、分析及处理电池的信息，包括电池内部和外部环境的参数，然后控制电池放气阀，限制电池的内阻、充电、放电过程以及运行模式等，以保证整个电池组的稳定运行和延长使用寿命。
BMS包括硬件和软件，其中，硬件主要包括电池管理单元、传感器、小板载计算机、电池放气阀、执行器和显示器。
从功能角度来讲，硬件可以分为传感器、放气和安全系统、能量管理和控制、电路保护和通信接口等几部分，它们可以收集和采集电池的运行状态，并全面监视、远程控制和无线传输所有数据，从而保证电池的可靠性和安全性。
软件主要分为程序设计和数据处理两部分。
程序设计由于计算机软件的发展，可以根据用户的需求，设计出优化的软件程序，以达到在给定条件下实现最优效果的目的；数据处理则可以统计并分析电池参数，为用户提供更多的管理策略，从而提高电池的利用率。
电池管理系统（BMS）电池管理系统（BMS）概述电池管理系统（BMS）为一套保护动力电池使用安全的控制系统，时刻监控电池的使用状态，通过必要措施缓解电池组的不一致性，为新能源车辆的使用安全提供保障。
恒润科技作为国内优质的动力系统供应商，在控制系统开发方面拥有雄厚的实力和丰富的经验，可以为客户在电池管理系统开发方面提供优质的工程和配套服务。
BMS 的硬件拓扑BMS 硬件的拓扑结构分为集中式和分布式两种类型。
集中式是将电池管理系统的所有功能集中在一个控制器里面，比较合适电池包容量比较小、模组及电池包型式比较固定的场合，可以显著的降低系统成本。
分布式是将BMS 的主控板和从控板分开，甚至把低压和高压的部分分开，以增加系统配置的灵活性，适应不同容量、不同规格型式的模组和电池包。
恒润科技可以提供上述集中式或分布式的各种BMS 硬件方案。
BMS 的状态估算及均衡控制针对电池在制造、使用过程中的不一致性，以及电池容量、内阻随电池生命周期的变化，恒润科技团队创造性的应用多状态联合估计、扩展卡尔曼滤波算法、内阻/ 容量在线识别等方法，实现对电池全生命周期的高精度状态估算。
经测算，针对三元锂电池，常温状态下单体电池SOC 估算偏差可达最大2%，平均估算偏差1%。
同时针对电池单体间的不一致性，使用基于剩余充电电量一致等均衡策略，最大程度的挥电池的最大能效。
电池内短路的快速识别电池内短路是最复杂、最难确定的热失控诱因，是目前电池安全领域的国际难题，可导致灾难性后果。
电池内短路无法从根本上杜绝，目前一般是通过长时间（2 周以上）的搁置观察以期早期发现问题。
在电池的内短路识别方面，恒润科技拥有10 余项世界范围内领先的专利及专利许可。
利用对称环形电路拓扑结构（SLCT）及相关算法，可以在极短时间内（5 分钟内）对多节电池单体进行批量内短路检测，能够识别出0~100kΩ量级的内短路并准确估算内短阻值。
这种方法可显著降低电芯生产企业或模组组装厂家的运营成本，提高电池生产及使用过程的安全性。
第二部分:电池管理系统BMS一、技术背景电池作为动力来源，必须串联使用才能达到电压要求，而多个电池串联使用一段时间后，电池内阻和电压产生波动，单体电池的状态差异会逐渐显现出来，不断循环的充放电过程加剧了单体电池之间的不一致性。
电池成组后，大功率充放电时，电池组发热，在电池模块内形成一定的温度梯度，使各单体电池工作时环境温度不一致，将削弱单体电池间的一致性，降低电池组充放电能力。
例如，磷酸铁锂电池的单体电芯循环寿命可以达到3000次以上，然而成组后，由于各种原因导致的不一致性，整体循环寿命很难达到2000次。
此外，大规模储电系统中电池成本约占总成本的一半。
串联成组的电池系统，只要其中一节失效，如不及时发现，整串电池都会跟着报废。
损失的不仅仅是昂贵的电池，由于电池状态不确定性造成的系统瘫痪、数据丢失，后果不堪设想。
为确保电池性能良好，延长电池使用寿命，必须对电池进行合理有效地管理和控制。
电池管理系统对电池组的使用过程进行管理，对电池组中各单体电池的状态进行监控，可以维持电池组中单体电池的状态一致性，避免电池状态差异造成电池组性能的衰减和安全性问题。
电动汽车用电池集成系统对电池的管理提出了更高的要求：·电源及动力系统的集总分布式、层次化，模块，从而提高电池集成系统的寿命·电池的温度检测和热管理·电池的健康状况和剩余电量的估算和显示·在电动汽车应用中，告诉驾驶员还可以行驶的距离，并及时通知驾驶员进行电池的充电、维护和更换。
由于电池的充放电过程是一个化学过程，电池的健康和荷电状态的估计算法必须具备很深的理论功底和使用电池的经验，具有很高的技术含量·动力总成技术就是在保证电池在安全使用的前提下，充分发挥电池的潜力，保证电池的性能，提高电池的寿·高可靠的通讯协议。
一.电池电压问题电池电压是和所用的电机配套的，根据《GB/T 18488.1-2001电动汽车用电机及其控制器技术条件》的标准中，目前的电机所用的电源的电压等级为120 V、144 V、168 V、192 V、216 V、24O V、264 V、288 V、312 V、336 V、360 V、384 V、408 V。
二.BMS完成的功能BMS主要完成的功能有：电池电源的开关（电池紧急情况断开）管理、电池充电和放电管理、电池充电放电状态管理、电池状态管理和SOC检测、主动式平衡充、电池温度电流电压监控(过温过流过压保护)、高阻抗负载断开管理、电池泄漏检测、BMS的通信、延长电池寿命、优化电池容量、补偿电池的差异、补偿电池的新旧、监控电池的温度、降温和加热控制。
1)电池连接方式:多组串联达到电机所用的电压（图一）、多节串联未达到电机所用的电压通过DCDC升压(图二)。
图一图二2)电池块管理:多节锂电串并联(图三)目前找到的对多节电池串联管理的芯片有OZ890(最多支持16颗串联可支持208节的应用)图四所示.图三图四图五2)电池充电电路:主动式平衡充为什么使用平衡充?图六图七从图六看出在充电时最上面的一节已经充满，而下面的还没有满；图七的放电过程中最下面的已经放完了,最上面的还有很多。
这样电池寿命变短了。
平衡充的方法：被动式平衡充、主动式平衡充。
平衡充电效果如图八所示说明：该图是旧的十节电池放电的测试，电池充电的截至电压为3.4V，放电电流1.8A，到达2V 时停止放电。
45分钟后黄色线和蓝色线停止放电(上面的图)。
下面的图是使用主动平衡充的效果（不同颜色的代表不同节电池的电压）图八3)电流管理和SOC电池放电过程电流比较大，电流的检测使用霍尔式，检测芯片TLE4998。
检测方式如下图采用霍尔式有以下优点:没有压降、没有功率损失、线性好、过流时不会损坏、直流交流都可测。
4)电池主开关电动汽车的负载的阻抗比较低，要求主开关的压降要小；电动汽车负载有容抗需要处理电流冲击，电动汽车的负载有感抗需要确保断开时安全。
BMS电池管理系统综述资料
一、简介
电池管理系统（BMS）是一种由单片机、微控制器，外加各种传感器、控制器、电流、电压等模块组成的系统，可以实现对储能电池（锂离子电池、镍氢电池等）的多项参数进行实时检测，对电池的工作状态进行实时
监控，同时可以对电池的充电、放电过程进行控制。
BMS系统能够有效地
改善电池的性能，保护电池的安全性，延长电池使用寿命，减少电池衰减，从而实现能量节约和环境保护。
二、功能特点
1、负载功能：BMS系统能够为电池提供负载电流，并调节温度，保
持电池的正常工作状态。
2、充电功能：可以控制电池的充电过程，防止过充和过放电，并可
以检测电池温度变化，进行节能充电控制。
3、监控功能：BMS系统能够实时监控电池电压、电流、温度等参数，并及时调整，以获得最优工作性能。
4、安全功能：BMS系统能够监控电池的安全状态，当电池受到损坏时，可以采取必要的措施，防止电池带来的危害。
三、BMS架构
BMS系统是一种综合型系统，由一个主控制器、一些外围传感器、控
制器、电流放大器等组件组成，能够实现多种功能。
