BMS软件设计------主控BMU细究功能及原理

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BMS软件设计------主控BMU细究功能及原理 [复制链接]

作者：BMS田间小路

 

     电池管理系统中，主控BMU的主要功能为数据处理、故障判断、算法实现、热管理、快慢充、外界通讯等。它是保证电池安全和处于最佳使用状态的重要组成部分，内容复杂，关系紧凑，需要弄清楚各功能模块之间的联系，才能更好的对其进行设计。下面我们细究一下其功能及原理。

数据状态处理：

      数据包括：单体电压数据、单体温度数据和电流数据。这几种数据是我们BMS 分析的基础，需要做好处理，才能更好进行其他功能判断。

      采集数据不同，数据的更新速度和采集精度也会不同，这个需要根据你的实际需求，在硬件设计时候就要决定好了，硬件芯片能力影响比较大。采集到的数据都具有一定的延时性，并且需要进行有效性判断，通过设计采样速率（一般保证采样速率为信号最高速率的5~10倍即可），消抖滤波，排除个别误采集值等措施，进行处理，能够保证一定的可信任度。

      采集的数据，我们会根据一定的算法，进行处理，温度和电压分别求出其最大值、最小值，并且计算出具体电池温度和电压点的位置，电流需要通过公式转化为实际电流值（具体换算公式参考采样器件datasheet）。

 

故障判断：

      根据电芯数据手册的相关电芯参数值，制定相应的故障措施，一般我们会根据不同的影响制定故障级别，如：分为一级告警，二级降功率，三级下高压。具体故障对应唯一故障码，比较常见的故障判断如下：

温度过高、过低故障：超过电池所能长时间工作的温度范围。

温差过大告警：单体温度差值超过正常允许范围。

极限高温、低温故障：达到电池无法使用的工作的温度范围。

单体电压过高、过低故障：达到电池使用的临界单体电压范围。
极限过压、欠压故障：超过电池正常再次使用的单体电压范围。

总压过高、过低告警：：达到电池使用的临界总电压范围。

充电、放电过流故障：超过电池正常使用的电流限制范围。

通讯故障：包括单体丢失、采集芯片丢失、从控丢失、外部链接器件丢失。数据不完整，根据丢失数据情况进行区分告警。

继电器粘连、未闭合：继电器未按照指令进行动作。

高压互锁：高压电器件充分连接判断。

绝缘检测：电池绝缘等级低，有漏电风险存在。

快充插座温度过高告警：快充插座温度高于告警值。

 

 

状态控制：

      对电池所处状态进行控制，一般状态包括：自检、待机、行车、充电、故障等，通过控制继电器的关断状态，配合其他信息，实现相应状态转换。

 

SOX算法：

      电池状态的分析，开发者能力体现的重要所在，是BMS核心算法的部分，通过对电池此时的采集信息，参照电池的参数信息、历史信息等，对电池的具体状态进行估算，包括：

SOC：state of charge, 可以理解为电池剩余电量百分比。

SOH：state of health, 电池健康度，可以理解为电池当前的容量与出厂容量的百分比。

SOP：state of power，电池所能够提供的瞬时功率状态。

SOE：state of energy，可以理解为电池剩余电量，或者说对于整车来说，剩余里程。

 

 

热管理：

      电池热管理，需要通过热仿真，建立热电耦合模型，完成各种驾驶循环工况和设计工况下整车电池包热管理分析，指导电池散热方案设计。BMS是具体执行控制器件，对电池温度的控制措施，包括降温和加热，通过设置设备开启和关闭的温度阈值，添加一些保护措施和调节时间，来管理电池包的温度，对应的措施有：

降温：液冷、空调。

加热：PTC加热片、ACB加热。

 

均衡管理：

      管理电池各个单体一致性，使电池压差保持在一定的安全范围内，分为：主动均衡和被动均衡。

 

快慢充：

      根据国标通讯协议，进行数据通讯，完成快慢充流程。（主要设计状态机流程图）

相关标准：GB/T 27930—2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》；

《GB/T 18487.1-2015 电动汽车传导充电系统 第 1 部分 通用要求》；

 

 

外界通讯：

      根据通讯协议，完成相应的通讯内容传输：整车通讯、快慢充通讯、24小时定时DCDC唤醒通讯等，根据实际设计，通讯会有不同。

 

数据存储：

根据开发设计的需求，进行具体数据的存储，一般包括：

历史数据存储：为某些特定的功能服务，提供暂时性的历史数据存储。如果建立TBOX，则可将某些需要留存的数据传到TBOX中进行存储，用以分析电池使用历程、为算法提供数据支持等。

下电数据存储：在BMS下电时存储当下电池的基本信息，包括当前SOC、高级别故障等。

      仁者见仁智者见智，不同的开发者会有自己不同的处理方式，这和算法有关，但是大家想要达到的功能目的是相同的，理念一致。大家在此基础上，进行扩展细化自己的算法处理方式，相信会对BMU了解更深透。

      软件定义汽车，欢迎进入BMS世界！

 

 

来源：BMS田间小路公众号

原文：https://mp.weixin.qq.com/s/xVH-cw4YjHRE81o5i-ssMA