BMS电池管理系统-锂平衡BMS配套软件功能

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。

电池管理系统BMS主要功能规范高压上下电管理高压上电管理：BMS进行自检状态，通过检测后等待VCU上电指令,在接收到VCU上高压电指令后，BMS控制闭合主负、预充继电器进行预充，当检测到MCU输入电压大于母线端电压的95%,预充完成，闭合主正继电器，延迟一段时间后，断开预充继电器，高压上电完成，进入BMS工作模式。

K115为OFF状态,或者BMS收到VCU/TBOX下电指令时，则先后断开主正继电器和主负继电器。

BMS将控制器状态反馈给VCU。

高压下电管理：正常下电过程，检测到驾驶员正常下电指令，VCU发送下电指令，BMS接收到指令后先后断开高压回路正负极继电器，需要考虑工作电流的大小，车速等车辆状态信息。

紧急下高压，当车辆出现严重故障时，例如碰撞故障，BMS应立即下高压，切断动力输出。

充电管理BMS根据电池温度和SOC对电池系统的充电功率MAP进行查表，从而确定系统的当前最大允许的充电电流。

充电时，BMS把电池系统的单体最高电压、最高总压、最高温度以及当前允许充电的最大电流、标称能量、SOC 和当前电池电压等信息与充电设备（充电桩或车载充电机）进行交互，从而使电池系统按照适配的充电电压、充电电流和充电方法进行充电，并将充电信息显示到仪表上。

同时，根据充电电流大小和电池SOC估算充电剩余时间。

充电技术分为：慢充、快充、无线充电、预约充电、换电等补电的方式。

慢充：主要由BMS、VCU x0BC.PDU、仪表等控制器参与。

OBC检测CC、CP z并与慢充桩进行交互，并将交流转成直流电，BMS控制充电的过程、VCU决定充电的使能与不使能，PDU中执行慢充继电器的控制，仪表显示充电SOC z充电电流，充电时间，充电的提示信息等。

快充：主要由BMS、VCU.PDU、仪表等控制器参与。

BMS与快充桩进行交互，VCU决定充电的使能与不使能，PDU中执行慢充继电器的控制，充电电流，充电时间，充电的提示信息等。

仪表显示充电SOCz无线充电：主要由BMS.VCU.无线充电控制器、PDU、仪表等控制器参与。

锂电池的电池管理系统设计与优化锂电池作为一种常见的少量金属储能技术，已广泛应用于手机、电动车等电子产品领域。

在锂电池的使用过程中，电池管理系统起着至关重要的作用，能够提高电池的使用寿命和效率。

本文将探讨锂电池的电池管理系统设计与优化的相关内容。

一、电池管理系统简介电池管理系统（Battery Management System，缩写为BMS）是一种控制、监测和保护锂电池的关键技术。

BMS的主要功能包括电池电量预测、电流检测、电池温度控制、电池状态估计和电池保护等。

通过对电池的参数进行实时监测和分析，BMS能够提供准确的电池状态信息，以保证电池的安全性和性能。

二、锂电池的电池管理系统设计要求1. 电池电量预测：通过对电池的充放电过程进行实时监测和计算，预测电池的剩余电量，为用户提供准确的电池寿命和可用时间信息。

2. 电流检测：BMS需要监测电池的充放电电流，并根据实时数据调整电池的充放电速率，以保证电池的安全性和稳定性。

3. 电池温度控制：锂电池的工作温度通常在-20℃至60℃之间，BMS需要监测电池的温度，并采取必要的措施进行温度控制，防止电池过热或过冷引起的安全问题。

4. 电池状态估计：BMS需要对电池的容量、内阻、续航里程等进行准确的估计，以便用户可以及时了解电池的使用情况。

5. 电池保护：BMS需要通过控制电池的充放电过程，避免电池的过充、过放等问题，以保护电池的安全性和寿命。

三、在锂电池的电池管理系统设计中，以下几个方面需要考虑与优化：1. 硬件设计优化：BMS的硬件设计包括传感器的选择、电路的布局和电池包的连接方式等。

通过合理的硬件设计，可以提高BMS的精确度和可靠性。

2. 算法优化：BMS的算法是实现其各项功能的核心。

通过对电池的特性和使用条件进行深入的研究和分析，可以优化算法的准确度和效率。

3. 充放电管理优化：合理管理锂电池的充放电过程，可以提高电池的充放电效率和安全性。

通过控制电池的充电速率和放电速率，可以减少电池的能量损失和环境影响。

电池管理系统之均衡管理简介电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）是一种用于监控和控制电池组的设备，其在电动车、UPS、太阳能发电等应用中起着至关重要的作用。

BMS的主要功能之一是对电池组进行均衡管理，以确保每个电池的充电和放电状态一致，从而延长电池的寿命和提高系统性能。

本文将介绍电池管理系统中的均衡管理功能，并讨论其原理、流程和常见问题解决方法。

均衡管理原理BMS的均衡管理功能是通过在电池组中插入均衡电路来实现的。

均衡电路可以将电池之间的电荷进行调整，使得每个电池的状态保持一致。

均衡管理可以分为动态均衡和静态均衡两种方式。

•动态均衡：在充电和放电过程中，通过将电池组中电荷较多的电池放电到电荷较少的电池中，以实现均衡。

动态均衡通常是通过BMS中的控制算法来实现的，该算法会根据各个电池的状态进行判断和控制。

•静态均衡：当电池组完全充满后，使用均衡电路将电荷从电量较高的电池分散到其他电池中，以保持电池之间的电荷平衡。

静态均衡一般在电池组长时间停止充电或放电时进行。

均衡管理流程均衡管理的流程通常包括以下步骤：1.检测电池状态：BMS会对电池组中的各个电池进行监测，获取电池的电压、温度、剩余容量等参数。

2.判断均衡条件：根据电池状态的监测结果，BMS会判断是否需要进行均衡管理。

3.均衡控制：如果需要进行均衡管理，BMS会根据具体情况选择动态均衡或静态均衡方式，并通过控制均衡电路来实现均衡。

4.监测均衡效果：在均衡过程中，BMS会不断监测各个电池的状态，以确保均衡效果达到预期。

5.结束均衡管理：一旦均衡达到预期，BMS会停止均衡管理，等待下一次均衡条件满足时再次进行均衡。

均衡管理常见问题解决方法在实际应用中，均衡管理可能会面临一些常见问题，需要及时解决，以确保系统的正常运行。

1.均衡效果不理想：如果均衡管理后，仍然存在电池之间电荷不平衡的情况，可能是均衡电路故障或电池老化导致。

BMS电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM）电池管理系统（BMS）是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池。

二次电池存在下面的一些缺点，如存储能量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池电量估算困难等。

电池的性能是很复杂的，不同类型的电池特性亦相差很大。

电池管理系统（BMS）主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。

随着电池管理系统的发展，也会增添其它的功能。

目录功能一般而言电动汽车电池管理系统要实现以下几个功能：(1)准确估测动力电池组的荷电状态：准确估测动力电池组的荷电状态 (State of Charge，即SOC)，即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池的损伤，从而随时预报混合动力汽车储能电池还剩余多少能量或者储能电池的荷电状态。

(2)动态监测动力电池组的工作状态：在电池充放电过程中，实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。

同时能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性，使剩余电量估计模型的实现成为可能。

除此以外，还要建立每块电池的使用历史档案，为进一步优化和开发新型电、充电器、电动机等提供资料，为离线分析系统故障提供依据。

(3)单体电池间的均衡：即为单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。

均衡技术是目前世界正在致力研究与开发的一项电池能量管理系统的关键技术。

一种电脑音乐游戏文件存储格式BMS作为电脑音乐游戏文件通用的一种存储格式，一般使用波形音频文件WAVE或MP3DJMAX和O2JAM使用的是OGG，这样才能减小体积方便在网络传播。

BMS可以用记事本打开，BMS里面记载了曲子的时间；风格；作者；速度，还有你们所谓的NOTE排列和每个NOTE所指向的波形音频文件或BGA或AVI(BGA举个例子就是DJMAX里的那些一帧一帧的图)1．BMS包括无KEY和有KEY两种，无KEY的一般只有一个MP3作为BG,而你打击各个NOTE是没有声音的，制作起来相对比较简单,普通玩家也能自己制作,制作工具有BMSE。

锂电池管理系统原理
锂电池管理系统（BMS）是一套专门用于管理和保护锂电池
的系统，其原理主要包括以下几个方面：
1. 电池监测：BMS通过电池管理芯片（BMC）实时监测电池
组中每节电池的电压、温度和电流等参数。

这些数据可以帮助判断电池的状态和健康程度，并用于后续的保护措施。

2. 电压平衡：由于电池组中不同电池之间的差异，有些电池可能会过充或者过放，从而影响电池寿命和安全性。

BMS可以
根据每节电池的电压数据，通过控制电池之间的连接断开或者连接，来实现电压平衡。

通常采用的方法是将电池组中电压较高的电池通过分流电阻或者激励电路耗散掉一部分电量，使其电压接近于其他电池。

3. 温度管理：电池的温度对其性能和寿命有很大影响，BMS
会通过温度传感器监测电池组的温度。

当电池温度超过预设范围时，BMS会采取相应的措施，例如降低充电速度或停止充电，以保护电池不受过热损坏。

4. 充放电控制：BMS可以根据电池的特性和使用需求，控制
电池的充放电过程。

例如，在充电时可以控制充电电流和充电电压，以防止电池过充；在放电时可以根据需求控制放电电流，以防止电池过放。

此外，BMS还可以检测并保护电池组充放
电过程中的过流、短路等异常情况。

5. 故障诊断和报警：BMS可以实时监测电池组的状态，当发
现电池出现故障或者异常时，会通过报警装置发出警报，并记录相关故障信息，以便进行故障诊断和处理。

综上所述，锂电池管理系统通过电池监测、电压平衡、温度管理、充放电控制和故障诊断等多种手段，来保护锂电池的安全性、延长电池的寿命，并实现对电池组的智能化管理。

储能系统中的BMS技术1 BMS功能1) 电池模拟量高精度监测功能；2) SOC估算；3) 电池系统报警以及保护功能；4) 充、放电管理；5) 均衡功能；6) 运行参数设定功能（接入调试上位机后可进行设定）；7) 故障运行模式；8）环流控制模式；9）本电池管理系统能够在本地对电池系统的各项运行状态进行显示包括（接入调试上位机后可进行设定）。

2 BMS系统接线图BMS系统接线图如下所示：图5-1 BMS系统接线图3 BMS技术要点3.1 电池均衡技术（1）电池系统中电池的一致性差异会造成能量的水桶效应，导致充电时，容量最小的电池易过冲，放电时，容量最小的电池又容易过放。

长期以往，容量最小的电池易受损，导致系统容量变小，然后进入恶性循环，影响电池寿命。

（2）目前均衡电池的常用方法：电阻分流法、开关电容法、分布式均衡方案。

（3）电阻分流法：目前应用最多的均衡技术，原理简单，易实现、成本低廉。

其原是把电压较高的电池通过一个电阻进行放电，使电池电压趋于低电压电池，实现均衡目的。

原理图如下：图5-2电阻分流法基布原理图（4）开关电容法：利用开关和电容的组合实现能量的相邻电池中的传递（如图5-3所示），直到所有电池达到统一的电压。

改方法损耗小，但存在以下问题①没传感器，当出现故障时可靠性不能保证；②只能做到电压均衡，无法做到SOC均衡；③均衡效率低，不适用大电流充电时的快速均衡；④相邻电池电压很小时，均衡时间将非常长。

图5-3 开关电容法原理图（5）DC/DC变流器法：利用电子电力方法进行均衡，按结构可分为集中式和分布式。

是目前锂电池均衡研究的主要方案。

①集中式带变压器的均衡方案：通过一个多输出的变压器，将能量传递到电压最低的电池中。

一次侧和二次侧采用正激和反激结构。

如图5-4、5-5所示。

优点是均衡效率高，速度快。

缺点是二次绕组匹配困难，变压器漏感造成的电压差很难补偿，不易于模块化，开关管耐压高等。

图5-4 正激法图5-5 反激法②分布式均衡方案：分布式结构是在每个电池单体两端并联一个均衡电路，属于放电式均衡，即能量通过高的电池向整个电池组或者其余某些电池放电。