新能源BMS控制策略探讨

火辣西米秀 发表于 2024-9-6 08:42

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1 BMS 及BMS 控制策略全景图

 
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BMS 系统指电池管理系统（英语：Battery ManagementSystem）是对电池进行管理的系统，顾名思义就是用来管理动力电池的一套系统，它通过对电压、电流、温度以及电量等参数采集、计算进而控制动力电池的充电放电过程，实现对电池的保护，保证动力电池能够在最佳的环境下，发挥最好的性能。BMS 也是连接动力电池和电动汽车的重要纽带，BMS 控制策略的好坏直接影响动力电池的性能发挥，针对新能源汽车BMS 控制策略主要有以下控制策略图1。

 

 

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2 BMS 控制策略

 
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阐述本文重点从电源系统阐述整车上下电策略，充放电系统阐述快慢充电策略、热管理策略，高压互锁系统阐述互锁功能检测策略。

 

2.1 整车上下电策略

 

2.1.1 上电策略

 

当点火开关打到ON 档，整车控制器，电机控制器，仪表，BMS 等自检。BMS 自检确认：

 

a.若插枪为充电状态时，BMS 发送插枪状态给VCU，VCU 不执行上电程序；

b.环路互锁检测端为低电位搭铁信号，若BMS 未检测到搭铁信号，则发送环路互锁故障报文c 给VCU，VCU 不执行上电程序；

c.BMS 自检电池各个状态允许上电，发送电池状态允许上电报文d 给VCU。VCU 自检后确认：VCU 确认BMS 的a、b、c、状态允许上电，并确认收到电机控制器已完成上电准备的可驱动报文m，并检测到钥匙ON 信号后发送继电器闭合报文k 给BMS 允许上电。

 

然后BMS 启动K4、K3、K2 预充电（图2），检测G1、G2 电压与总电压相比较差值小于总电压的10%（预充90%），此时K1 吸合，同时释放K4 完成预充过程，BMS 向VCU 发送预充完成报文e，VCU 收到后向MCU 发送可运行报文r。若从上电开始到预充超过3 秒没完成，BMS 记录故障，停止预充，BMS 给VCU 发送预充故障报文e，VCU 向MCU 发送关闭报文r，不启动空调，PTC，DC/DC 等。

 

 

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2.1.2 下电策略

 

当点火开关打到OFF 档位时，VCU 发出下电报文，向电机控制器发出关闭驱动的关闭报文r，电机控制器完成关闭后给VCU 发送扭矩关闭报文m。然后VCU 给BMS 发出关闭继电器报文k，BMS 控制K1、K2、K3 断开完成下电。行车下电策略：

 

1）行车下电就是行驶过程断高压，是指在行车过程中，VCU 发送高压回路断开要求，VCU 进入错误状态（IGHOLD状态），所有高压设备不使能，在VCU 发送高压回路紧急断开指令后，BMS 立即响应，依次断开K1/K2 继电器；

2）当出现三级故障，BMS 上报VCU 告警后，若是未接收到下电指令，关断K1/K2 继电器策略如下：BMS 需要延时切断，最大延时时间为30S。在下电过程中，若BMS 的12V 唤醒信号（包括IGN OFF和充电枪断开信号）丢失，BMS 需要按照原下电逻辑进行延时下电，数据存储完毕并在12V 唤醒信号丢失3s 内进入休眠。

 

2.2 快充和慢充策略

 

（1）插入快充或者慢充枪时，启动充电桩，当点火开关在OFF 档时，BMS 接通12V 电源进行自检，检测到插枪报文给整车CAN。BMS 确认：

 

a.电池自身状态允许充电b，充电机的硬件，温度正常报文。

 

若BMS 检测到a，b 状态只要有一个不满足，则发送关闭报文给交流充电机；若满足，则控制K2、K4 吸合，达到预充电压后，K1 吸合，K4 释放，完成预充。然后BMS 发送允许充电最高电压356V 和最大电流报文，并发送打开充电机命令报文，充电机发送启动报文给BMS，充电机在充电过程中，充电机发送任何一个故障或充满电请求关闭时BMS立即关闭接触器K1，K2。若充电过程中，打开点火钥匙ON时，VCU 收到BMS 插枪报文b 后，不执行上电程序。

 

1）若插枪前点火钥匙在ON 档时且整车处于上高压状态时，BMS 检测慢充或快充报文b 发送给VCU,VCU 立即向MCU 发送关闭扭矩输出报文r，并向BMS 发送继电器断开报文k，BMS 立即向充电机发送关闭命令，BMS 立即强行切断K1、K2、K3，继电器，并停止充电。

2）正常充电过程中，BMS 根据采集到动力电池最高最低的温度、不同阶段时的电压，实施调整充电电流大小，保证充电正常充电，一般来说，常温情况下快充不得超过2 小时，慢充不得超过12 小时。

 

（2）热管理策略

 

慢充加热策略

 

当慢充插枪插入，车载充电机输出一路12V 电源给BMS供电，当电池最低温度≤0℃时，闭合慢充继电器和加热继电器，启动加热系统，加热请求电压为370V，加热请求电流为3A；当电池最低温度T≥6℃时，延时2 秒断开加热继电器，恢复正常充电，若是充电过程中温度T＜0℃时，请求电流降为3A，延时2 秒闭合加热继电器，实现循环加热；当加热过程中温差＞15℃时则停止加热；

 

快充加热策略

当快充插枪插入，充电桩输出一路12V 电源给BMS 供电，当电池温度≤0℃时，先闭合快充继电器和加热继电器，再闭合总负继电器启动加热系统，加热请求电压为370V，加热请求电流为5A；当温度T≥5℃时，延时2 秒断开加热继电器，恢复正常充电，若是充电过程中温度T＜0℃时，请求电流降为3A，延时2 秒闭合加热继电器，实现循环加热；当加热过程中温差＞15℃时则停止加热；

 

2.3 高压互锁功能检测

 

1）高压互锁功能，用于整个高压电路中互锁功能检测；

 

2）BMS 上电时如果无法检测到高压互锁信号，则不允许上高压，BMS 运行中检测到高压互锁信号丢失，需要发报文通知VCU，按照三级故障下电流程动作，如充电状态下无法检测互锁信号，BMS 需要将充电需求电流降为0，按照3级故障断开充电回路。放电状态下，BMS 需要将放电功率限制为0，按照3 级故障断开放电回路；

 

3）BMS 检测到此故障后，整车报文中总故障上报3 级故障，TBOX 监控平台将显示故障等级；

 

4）放电回路互锁信号由整车控制器提供12V，当整车ACC 信号断电时，该信号值为0V；

 

5）放电环路互锁信号保护要求硬件独立控制，当放电回路互锁信号所连接的接插件、维护拔出时，断开放电回路接触器，断开高压。

 

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3 结语

 
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以上重点阐述整车上下电策略、快慢充电策略、互锁功能检测策略，随车新能源汽车的发展，在实际应用中不断识别和发现问题，需要不断对BMS 策略进行优化，使BMS 管理系统更加完善，对新能源质量的提升奠定了坚实的基础。

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