动力电池管理系统系统保护方案

动力电池管理系统系统保护方案

电动汽车的安全性，尤其是动力电池的安全性，一直以来都是消费者关注的重点。作为电动车动力电池系统的“大脑”，动力电池管理系统(BMS)的设计和性能直接影响电动汽车的使用和安全，产品应通过EMC测试，对于使用中可能存在的过载、短路、浪涌、静电等具有完善的保护功能。BMS开发和生产应符合ISO26262标准，其设计方法、安全技术、测试方法以及需要达到的技术指标的要求非常严格。

常规BMS系统框图如图1所示，主要由主控单元、从控单元、信息采集单元、信息传输及显示单元等组成。在硬件设计过程中，为达成产品的高可靠性和安全性，在各功能区需要选择P PTC、FUSE等被动保护器件以保护电子电路在复杂电磁环境中的功能和安全。

图1:BMS系统框图

（1）控制单元电源输入保护

在电动汽车的使用过程中，其电子设备常常遭受瞬态脉冲骚扰源的干扰，其形态为各种瞬变电压或者电路开断瞬间的电弧等，可以影响电子设备的正常工作或造成设备损坏。

ISO 7637中规定的5种脉冲用以模拟现实使用环境中可能出现的瞬态电压变化，脉

冲1、脉冲2b及脉冲5属于高能量脉冲，测试时较难通过。设计上可以通过选用PPTC 和TVS实现电压钳位和限流的作用，保护下游电子电路的安全。PPTC由于其独特的电阻温度特性，可以在TVS导通后，抑制电流，减小TVS的泻流时间，起到保护TVS 及后级电路作用。由表1可以看出，PPTC与TVS的组合方案可以更好地帮助电子系统抵御抛负载脉冲的影响。

表1:PPTC对抛负载测试的影响

图2:PPTC在电子系统电源中的典型应用

PPTC在汽车电子电路中的典型应用电路如图2所示。PPTC的选用，不仅可以帮助系统通过抛负载等脉冲干扰测试，还可以抑制系统过流和保护短路的情形。在实际设计选型过程中，需要考虑电路的最高工作电压，最大工作电流、使用最高温度及尺寸封装。对于一些过流故障情况下的动作要求及高温下的保持电流折减也要有充分的考虑。最后在实际测试中优化选型参数，达到最优的保护效果。TE Connectivity 的Auto系列PPTC，适用于汽车相关产品的应用，您可以通过查询官网或与我们直接联系来获得选型上的帮助。

（2）均衡线束和采样线束保护

动力电池需要经由单体电芯串并联组成，理想的情况下，电池包内使用的单体电芯应该在同一时间采用相同的生产工艺制造出来，所有电芯应具有高度的一致性。然而，鉴于实际生产过程中的波动，即使对同一电池包所采用的电芯进行一致性分组，单体电芯间的差异仍然是客观存在的。另一方面，由于动力电池包体积较大，不同位置的电芯的使用环境也存在差异。在单体电芯串并成组后，这些差异还会由于各

个电芯衰减的不一致而进一步变大，从而使电池包的寿命、可靠性及安全等诸多方面难以得到保证。

BMS系统比较重要的功能就包括对单体电芯电压等状态变量进行采样，实时监控。同时，在单体电芯间出现不均衡现象时，通过能量的转移或消耗的方式，使各串电池得以均衡。采样线束和均衡线束由于与电动汽车电池直接相连，硬件上的任何短路都会造成电池的直接短路，而危及使用者的人身安全。按照ISO26262的功能安全完整性等级划分，应属于高级别，设计时对功能安全要求很高。

图3:Model S在采样均衡线束中的保护方案

成熟的保护方案，通常是采用PPTC或Fuse来保护采样及均衡线速的短路情形。如图3所示某知名电动汽车品牌Model S车型采用Fuse对线束进行保护。采用PPTC 或Fuse的线束保护方案，在选型时，PPTC额定电压或Fuse分断电压的选取应考虑模组最远端的线束短路情形；而PPTC保持电流或Fuse的额定工作电流的确定需要充分考虑最大工作电流及相应的温度折减，采样线路的工作电流通常较小，对于均衡线路，考虑功耗的情形，目前主动均衡电流最高一般不超过2A，被动均衡电流通常不超过1A。另外PPTC的电阻压降对于采样线的影响也需加以考量。典型的应用示意图如图4。

图4:PPTC、FUSE在采样均衡线束中的典型应用

考虑保护器件组装的情形，目前较多采用表贴器件，置于BMS板线束入口处。对于均衡线束，一种更为理想的方式是采用TE的Strap PPTC，如LR4系列。Strap PPTC 的引脚为Ni，比较容易焊接在电芯端子上，同时也易于与线束连接。该保护方案，线束短路情况下，电池会得到更为全面的保护。

（3）温度监测

动力电池成组后，实际使用过程中热量分布是不均匀的。成熟的热管理方案应该能够较好地感测电池包内部不同位置的温度，特别是在个别电池由于故障而产生过高的温度时能够及时的通知系统做出相应动作。如图5所示，PPTC阻值随温度变化的特性可以帮助系统探知电池组内是否有部分电池出现过热的情形，避免热失控的发生。

图5:PPTC作为温度sensor

（4）通信总线保护

BMS中，各单元模块以及与上级系统之间需要通信，完成信息的传递。目前较多采用CAN bus接口协议。CAN bus在实际应用中常常会出现发送输出级对电源及地或负载短路及瞬态电压干扰等现象，常见的故障包括CAN-Low与电池短接、CAN-Low 与地短接以及CAN-Low与CAN-High短接等情形。在设计过程中，通常采用PPTC和TVS组成保护电路，保护各种短路和其他过电流的情形，如图6所示某BMS生产商采用的保护方案。PPTC的选型过程与电源输入电路PPTC选型类似，考虑CAN bus 的通用性，其工作电流通常为几十mA，通常选用nanoASMD012F即可满足要求。

图6:PPTC在CAN bus中的典型应用

（5）其他单元的保护

BMS系统较为复杂，各单元电路中均存在瞬态脉冲干扰、短路、过载电流等过压和过流的故障情形，如二极管短路、风扇线圈过载等。在设计时可以参照上述案例的情形。

图7:RTP保护功率器件

而在某些功率器件处，由于热失控可能造成极为恶劣的事故，TE的过温保护器件RTP 是个不错的选择。RTP作为温度保险丝，可以实现回流焊接组装。在实际应用中，如图7所示，一旦器件感测到功率器件等过热即会切断电路，避免灾难性后果。

综上，TE多样化的产品，为BMS系统提供了必须的被动保护，可供参考的应用如表2。您可以登录TE网站或联系我们寻求产品及应用上的技术支持。

表2:TE推荐的参考应用方案

特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析(苍松书屋)

特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析 1. Tesla目前推出了两款电动汽车，Roadster和Model S，目前我收集到的Roadster 的资料较多，因此本回答重点分析的是Roadster的电池管理系统。 2. 电池管理系统（Battery Management System, BMS）的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。BMS的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。我的主要研究方向是电池的热管理系统，因此本回答分析的是电池热管理系统 (Battery Thermal Management System, BTMS). 1. 热管理系统的重要性 电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下（如低于0°C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在10~30°C之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的总拥有成本。 电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括：1）在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故；2）在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性能和安全性；3）减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电池过快衰减，降低电池组整体寿命。 2. Tesla Roadster的电池热管理系统 Tesla Motors公司的Roadster纯电动汽车采用了液冷式电池热管理系统。车载电池组由6831节18650型锂离子电池组成，其中每69节并联为一组（brick），再将9组串联为一层（sheet），最后串联堆叠11层构成。电池热管理系统的冷却液为50%水与50%乙二醇混合物。

动力电池组及管理系统试验方案

动力电池组及管理系统试验方案 型号规格：非标 用途：用于电动汽车用氢镍电池的综合性能测试，在功率允许范围内，可以完成所有充放电项目的性能测试。 一、购置理由： 动力电池及管理技术已经成为制约电动汽车及混合动力汽车发展的瓶颈之一，动力电池台架通过容量测试试验、效率试验、循环工况试验、电池模型参数识别试验以及电池检测精度和荷电状态估计试验等，能够得到动力电池组的工作特性，确定其合理的工作范围，验证电池管理系统的电池检测精度和能量状态估计的准确性，为电池组装车后有效管理提供试验依据。本着提高效率，减轻工作强度，降低企业成本，便于对动力车辆电池动态应力循环工况测试的角度考虑，该方案拟运用迪卡龙电动车辆测试系统硬件设备EVT-500-500，BTS-600电池测试软件对电动汽车用氢镍电池的综合性能进行测试。 二、技术要求及设备选型情况 1．技术要求 1.1 主要技术指标 1.1.1 充电电流： 充电电流范围： 1.0～100A（尽可能靠上限）； 电流分辨率：0.1A, 电流控制与测量精度：0.1A 1.1.2充电电压范围：0～500V(电位器调节,最大调节电压500V) 显示电压分辨率： 0.1V 电压控制测量精度：0.1V（硬件控制0.01V） 1.1.3充电容量：系统在充电过程中对电池的充电容量计算,误差≤±1.5％，测试电池组在不同温度、不同放电率下所能放出的能量。放电倍率一般为C/3、C/2、1C、2C、3C、4C等，其中C为电池组容量，温度根据电池使用环境要求，一般为-25°C、-10°C、0°C、25°C、50°C等。 1.1.4 充电通道及方式：160CH电池组充电通道，每个电池组充电通道，通过提供的专用插头，与电池组连接，独立地对电池组中的最多4枚12V单体电池进行充电。

动力电池管理系统硬件设计电路图

动力电池管理系统硬件设计电路图 电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车。目前主要有纯电动汽车、混合电动车和燃料电池汽车3种类型。电动汽车目前常用的动力来自于铅酸电池、锂电池、镍氢电池等。 锂电池具有高电池单体电压、高比能量和高能量密度，是当前比能量最高的电池。但正是因为锂电池的能量密度比较高，当发生误用或滥用时，将会引起安全事故。而电池管理系统能够解决这一问题。当电池处在充电过压或者是放电欠压的情况下，管理系统能够自动切断充放电回路，其电量均衡的功能能够保证单节电池的压差维持在一个很小的范围内。此外，还具有过温、过流、剩余电量估测等功能。本文所设计的就是一种基于单片机的电池管理系统。 1电池管理系统硬件构成 针对系统的硬件电路，可分为MCU模块、检测模块、均衡模块。 1.1MCU模块 MCU是系统控制的核心。本文采用的MCU是M68HC08系列的GZ16型号的单片机。该系列所有的MCU均采用增强型M68HC08中央处理器(CP08)。该单片机具有以下特性： (1)8MHz内部总线频率；(2)16KB的内置FLASH存储器；(3)2个16位定时器接口模块；(4)支持1MHz～8MHz晶振的时钟发生器；(5)增强型串行通信接口(ESCI)模块。 1.2检测模块 检测模块中将对电压检测、电流检测和温度检测模块分别进行介绍。 1.2.1电压检测模块 本系统中，单片机将对电池组的整体电压和单节电压进行检测。对于电池组整体电压的检测有2种方法：(1)采用专用的电压检测模块，如霍尔电压传感器；(2)采用精密电阻构建电阻分压电路。采用专用的电压检测模块成本较高，而且还需要特定的电源，过程比较复杂。所以采用分压的电路进行检测。10串锰酸锂电池组电压变化的范围是28V～42V。采用3.9M?赘和300k?赘的电阻进行分压，采集出来的电压信号的变化范围是2V～3V，所对应的AD 转换结果为409和*。 对于单体电池的检测，主要采用飞电容技术。飞电容技术的原理图如图1所示[2]，为电池组后4节的保护电路图，通过四通道的开关阵列可以将后4节电池的任意1节电池的电压采集到单片机中，单片机输出驱动信号，控制MOS管的导通和关断，从而对电池组的充电放电起到保护作用。

动力电池系统设计讲解

深入浅出史上最易懂的动力电池系统 设计讲解 2 [摘要]动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提，同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。 动力电池系统指用来给电动汽车的驱动提供能量的一种能量储存装置，由一个或多个电池包以及电池管理（控制）系统组成。动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提，同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。 比如整车厂会针对要设计的整车，在考虑安全设计、线束连接线设计、接插件设计等相关要求后，形成一个有限的动力电池系统空间大小。然后在有限的空间约束下，进行电池模组、电池管理系统、热管理系统、高压系统等布置，保证电池单体及模块均匀散热，保证电池的一致性，提高电池系统的寿命与安全。设计时要考虑到的一些整体和通用性原则包括安全性好、高比能量、高比功率、温度适应性强、使用寿命长、安装维护性强、综合成本低等。

一种典型的动力电池系统 由于不同种类电动汽车的结构和工作模式的不同，导致对动力电池的性能要求也不一样。纯电动汽车行驶完全依赖于动力电池系统的能量，电池系统容量越大，可以续航里程越长，但所需电池系统的体积和重量也越大。虽然混合动力汽车对动力电池系统的容量要求比纯电动汽车要低，但要能够在某些时候提供较大的瞬时功率。而串联式和并联式混合动力汽车对电池系统的要求又有所区别。 因此动力电池系统的设计流程一般如下：（1）先确定整车的设计要求；（2）然后确定车辆的功率及能量要求（3）选择所能匹配合适的电芯（4）确定电池模块的组合结构形式（5）确定电池管理系统设计及热管理系统设计要求（6）仿真模拟及具体试验验证。

动力电池自动化测试系统总体方案

动力电池自动化测试系统 总体方案 湖北德普电气股份有限公司（、3276513）

第一部分：模组来料OCV检测系统方案一、简述 本系统首先导入模组出厂数据到本地数据库，测试时通过条码扫描枪读取电池包的条码信息，按照预设好的测试方案，通过CAN总线读取BMS的电池OCV信息，并将电池OCV信息与出厂数据进行比对，按照预设的条件进行产品合格判定。并把相关信息记录在数据库中，同时将不合格结果进行标签打印。 二、组成 模组来料OCV检测系统主要由以下设备组成，系统原理框图如图1所示。 1）研华工控机 2）Honeywell条码扫描枪 3）NI PCI CAN通讯卡 4）明纬开关电源 5）NI PCI I/O板卡 6）Zebra标签打印机 7）扫描枪伺服系统 8）附属组件 图1 模组来料OCV检测系统原理框图

三、功能实现技术方案 图2 来料OCV检测系统示意 模组来料OCV检测系统由工控机通过软件进行设备集成。用户登录后，根据权限编写测试流程，测试流程包含扫描枪伺服系统的控制、DBC文件的选择、不合格条件的设定等，并将测试流程与条码进行模糊绑定。 在进行具体测试过程中，当完成线束连接后，可以点击启动按钮，模组来料OCV 检测系统自动按照测试方案驱动扫描枪伺服系统，扫描枪到预设位置后读取相应的条形码填入对应位置。条形码读取完毕后自动从数据库中搜索电池的相应出厂OCV值，并根据DBC文件，自动通过PCI CAN通讯卡读取并解析相应的电池OCV信息，按照预设的判定条件进行结果判定。完成测试后，将不合格的测试结果按照预设格式进行打印。同时出于满足手动调试的需要，所有的操作均可以单步手动操作。 工控机内安装PCI接口的CAN通讯卡、I/O板卡。工控机通过PCI I/O板卡控制的接触器对BMS上电、下电控制。工控机通过PCI CAN通讯卡与BMS进行通讯，完成数据的读取与解析。按照功能划分，软件具备如下功能： 3.1人机界面 提供用户的登入登出、新用户的建立、管理等功能。软件提供了测试流程的编辑、检查、载入等功能。并提供测试方案的启动、停止、暂停、回复等按钮，用于测试流程控制。软件提供了电池条码信息、接触器状态、BMS信息、测试流程的状态等信息。界面大致如下： 图3 模组来料测试系统主界面示意图 3.2测试流程控制 软件能根据预先编制好的测试方案，按照用户的命令启动测试方案，并能按照测试方案自动的执行测试流程，并完成结果判定。

国内外汽车动力电池管理系统(BMS)发展概况

引言 电池的性能和使用寿命直接决定了电动汽车的性能和成本，因此，如何提高电池的性能和寿命得到了各方面的重视。电动汽车上使用的动力电池是由多个电池单体通过串并联方式组成电池组，电池单体都紧密地布置在一起，在进行充放电时，各个电池单体所产生的热量互相影响，如果散热不均匀，将造成电池组局部温度快速上升，使电池的一致性恶化，使用寿命大大缩短，严重时会造成某些电池单体热失控，产生比较严重的事故。当动力电池处于低温环境中，电池的充放电性能会大大降低，导致电池无常工作。为了使动力电池组保持在合理的温度围工作，电池组必须拥有科学和高效的热管理系统。目前，国外的许多研究人员对电池组的热管理系统做了大量的研究，进行了一些新的探索，以期提高热管理系统的控制效果，从而提高电动汽车电池组的性能和使用寿命。 国外汽车动力电池管理系统（BMS）发展概况 目前，影响电动汽车推广应用的主要因素包括动力电池的安全性和使用成本问题，延长电池的使用寿命是降低使用成本的有效途径之一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的管理和控制，为此，国外均投入大量的人力物力开展广泛深入的研究。 日本青森工业研究中心从1997年开始至今，持续进行（BMS）实际应用的研究,丰田、本田以及通用汽车公司等都把BMS纳入技术开发的重点；美国Villanova大学和USNanocorp公司已经合作多年对各种类型的电池SOC进行基于模糊逻辑的预测；国Ajou大学和先进工程研究院开发的BMS系统的组成结构及其相互逻辑关系。该系统在上述结构中进行功能扩展，即增设热管理系统、安全装置、充电系统以及与PC机的通信联系。另外还增加与电动机控制器的通信联系，实现能量制动反馈和最大功率控制。 我国在十二五期间设立电动汽车重大专门研究项目，经过几年的发展之后，在BMS方面取得很大的突破，与国外水平也较为接近。在国家863计划2005年第一批立项研究课题中，就分别有理工大学承担的EQ7200HEV混合动力轿车用镍氢

电动汽车动力电池及管理系统试卷A

广东文理职业学院刘鹏2018－2019学年度第一学期 期末考试试题（A卷） (考试时间: 90 分钟) 考试科目动力电池及管理适用班级：新能源汽车一班 一、单项选择题（每小题2分，共计30分） （题目正文：宋体，五号，行距20磅） 1. 燃料电池采用的燃料是（）。 A.汽油； B.柴油； C.乙醇； D.氢气 2.燃料电池汽车的效率能达到以上（）。 A.30%； B.40%； C.50%； D. 60% 3.在最适合汽车使用的燃料电池（）。 A.质子交换膜燃料电池； B.磷酸燃料电池； C.熔融碳酸盐燃料电池对； D.固态氧化物燃料电池。 4.世界上第一家实现商品化销售的燃料电池汽车生产厂家是（）。 A.丰田； B.通用； C.奔驰； D.本田。 5.蓄电池组中，标称电压为12V的单体电池端电压压差应小于（）mV。 A.100； B.120； C.150； D.200 6.在25°C下，蓄电池组由32节单体蓄电池组成（单体标称电压为12V），则其浮充电电压应约为（） A. 384V； B. 432V； C. 450V； D. 472V 7.在蓄电池管理系统中，由（）把整流电压变成交流电压。 A.整流器； B.逆变器； C.充电器 8.在蓄电池管理系统中，，由（）把直流电压变成交流电压。 A.整流器； B.逆变器； C.充电器； D.交流调压器 9. 15.2020年中国电池制造的能量密度要达到（）。 A. 300wh/kg；A. 400wh/kg；A. 500wh/kg 10.用电流表测量电流，应将电流表和被测电流的电路或负载（）。 A.串联； B.并联； C.怎么连接都可以。 11.用电压表测量电压，应将电压表和被测电压的电路或负载（）。 A.串联； B.并联； C.怎么连接都可以。 12.万用表使用完毕后，应将选择开关放在（）。 A.电阻档； B.交流电压最高档； C.直流电流档。 13.三相桥式整流电路，在交流电的一个周期内，每个整流元件的导通角为（）。 A. 180度； B. 120度； C. 60度 14.单相整流电路中，二极承受的反向电压的最大值出现在二极管（）。 A.截止时； B.由截止转导通时； C.导通时； D.由导通转截止时 15.燃料电池汽车的效率能达到以上（）。 A. 30%； B. 40%； C. 50%； D. 60%。 系 别 ： 专 业 班 别 ： 姓 名 ： 学 号 ： … … … … … … ○ … … … 密 … … … ○ … … … … 封 … … ○ … … … … 线 … … ○ … … … … … … ○ … …

电池热管理系统

电池热管理 电池热管理概述 电池热管理系统 (Battery Thermal Management System, BTMS)是电池管理系统（Battery Management System, BMS）的主要功能（电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等）之一，通过导热介质、测控单元以及温控设备构成闭环调节系统，使动力电池工作在合适的温度范围之内，以维持其最佳的使用状态，用以保证电池系统的性能和寿命。 电池热管理重要性 电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。 1)电池能量与功率性能：温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度 下（如低于0°C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部短路。 2)电池的安全性：生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部 过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件。 3)电池使用寿命：电池的适宜温度约在10~30°C之间，过高或过低的温度都将引起 电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命。 电池热管理系统是应对电池的热相关问题，主要功能包括： 1)散热：在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故； 2)预热：在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性 能和安全性；

3)温度均衡：减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电 池过快衰减，以提高电池组整体寿命。 电池热管理方案 电池热管理方案主要分为风冷与液冷两大类，主要侧重于防止电池过热方面： 1.风冷 该技术利用自然风或风机，在电池包一端加装散热风扇，另一端留出通风孔，使空气在电芯的缝隙间加速流动，带走电芯工作时产生的高热量。风冷方案设计主要考虑电池系统结构的设计，风道，风扇的位置及功率的选择，风扇的控制策略等。风冷是以低温空气为介质，利用热的对流，降低电池温度的一种散热方式，分为自然冷却和强制冷却(利用风机等)。 整车中的电池风冷流道

动力电池能量管理系统

动力电池能量管理系统 检测时间：2016-05-23 09:39:53 摘要 近年来,由于日益严重的环境污染问题和日益增长的石油和能源消耗,新能源汽车的发展,越来越多的政府和世界主要汽车制造商的关注。三个电动汽车的发展。 本文介绍了电动汽车电池管理系统的主要功能和开发国内外介绍问题的根源,介绍了铅酸蓄电池工作原理和关键的操作特性,描述铅酸电池剩余量预测几个模型的设计和项目的特点,基于大量的电池充电和放电的实验数据,提出了这种设计方法来估计剩下的电池供电。 上述功能需求,设计提出使用主芯片单片机,分散的集合和集中控制的解决方案结合硬件、单片机的选择,电池参数收集,平衡和保护电路、功率转换电路和外部通信和其他主要模块硬件设计详细描述和基于C51单片机凯尔软件开发和设计环境软件解决方案设计的电池管理系统3主要流程:充电、放电和静态软件设计。最后,整个硬件和软件系统充电和放电的疲劳试验通过收集大量的实验数据,验证了硬件和软件设计的可行性和稳定性 关键词电动汽车; 电池管理系统;电池SOC估算;单片机;充电均衡控制

ABSTRACT In recent years, due to the increasingly serious problem of environmental pollution and the increasing consumption of oil and energy, new energy vehicles

Development, more and more governments and the world's major carmakers attention. Develop three electric vehicles The key technology is the motor drive system consists of three parts, the vehicle control system and power management systems, steam current Automotive battery life is short-range, low battery life, high maintenance costs and popular, therefore, Power management technology for energy management and vehicle power battery protection control is becoming increasingly important. This article describes the electric vehicle battery management system The main function of the system and the development of domestic and foreign presentation Root of the problem, and introduces the principle of lead-acid batteries and key operating characteristics described Lead-acid battery remaining amount prediction model design and features of several projects, based on a lot of battery Charging and discharging of the experimental data, this design method is proposed to estimate the remaining battery power. The above functional requirements, the design proposed to use the main chip microcontroller, decentralized collection And centralized control solutions combine hardware, MCU selection,

动力电池热管理系统性能试验方法

动力电池热管理系统性能试验方法 1 范围 本标准规定了动力电池热管理系统性能的试验方法。 本标准适用于乘用车用动力电池热管理系统，商用车用动力电池热管理系统可以参考。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2900.41-2008 电工术语原电池和蓄电池 GB/T 19596-2017 电动汽车术语（ISO 8713:2002,NEQ） GB/T 31467.2电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分：高能量应用测试规程QC/T 468-2010 汽车散热器 GB/T 18386-2017 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法 GB 18352.6-2016 轻型汽车污染物排放限制及测量方法（中国第六阶段） 3 术语和定义 GB/T 2900.41-2008、GB/T 19596-2017中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 动力电池热管理系统 battery thermal management system 综合运用各种技术手段，具备动力电池冷却、加热、保温和均温等功能，保证动力电池在不同环境下正常工作的系统。同时，该系统可以在动力电池发生热失控时提供报警信号，具备安全防护功能。通常，动力电池热管理系统包括主动式热管理系统和被动式热管理系统两种。 3.2 被动式热管理系统 passive thermal management systems 基于热传导、热辐射、热对流等热量传输原理，只依靠冷却或加热流体因为温度因素缓慢流动自然完成热量输入输出交换的热管理系统。该类系统通常适用于单体产热量小于 5W的电池。 3.3 主动式热管理系统 active thermal management systems 基于热传导、热辐射、热对流等热量传输原理，使用耗能部件消耗能量完成热量输入输出交换的系统。主动式热管理系统包括主动空气冷却加热系统和主动液体冷却加热系统两种，根据需要采用流体串行流动和并行流动两种方式实现热交换。 3.4 主动式空气冷却加热系统 Active Air Cooling and Heating Systems 又称风冷系统，利用空气作为热量交换载体控制分配动力电池系统内部温度的系统。该系统通常使用风扇和管道完成空气在电池系统内的流动，分为直接接触式和间接接触式两种。空气可以从电池系统外部进入并排出电池系统外，也可以在电池系统内部循环实现电池冷却或加热功能；若空气仅在电池内部循环，则电池系统内部通常需要有空气冷却装置（通常为空调蒸发器）、空气加热装置和空气循环风扇。该类系统通常适用于单体产热量

动力电池管理系统(BMS)的核心技术【深度解析】

动力电池管理系统(BMS)的核心技术 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 什么是BMS的核心技术? BMS系统通常包括检测模块与运算控制模块。 检测是指测量电芯的电压、电流和温度以及电池组的电压，然后将这些信号传给运算模块进行处理发出指令。所以运算控制模块是BMS的大脑。控制模块一般包括硬件、基础软件、运行时环境(RTE)和应用软件。其中最核心的部分——应用软件。对于用Simulink 开发的环境的一般分为两部分：电池状态的估算算法和故障诊断以及保护。

状态估算包括SOC(State Of Charge)、SOP(State Of Power)、SOH(Stateof Health)以及均衡和热管理。 电池状态估算通常是估算SOC、SOP和SOH。SOC (荷电状态)简单的说就是电池还剩下多少电;SOC 是BMS中最重要的参数，因为其他一切都是以SOC为基础的，所以它的精度和鲁棒性(也叫纠错能力)极其重要。如果没有精确的SOC，加再多的保护功能也无法使BMS正常工作，因为电池会经常处于被保护状态，更无法延长电池的寿命。此外，SOC的估算精度也是十分重要的。精度越高，对于相同容量的电池，可以有更高的续航里程。所以，高精度的SOC估算可以有效地降低所需要的电池成本。比如克莱斯勒的菲亚特500e BEV，可以一直放电SOC=5%。成为当时续航里程最长的电动车。下图是一个算法鲁棒性的例子。电池是磷酸铁锂电池。它的SOCvs OCV曲线在SOC从70%到95%区间大约只变化2-3mV。而电压传感器的测量误差就有3-4mV。在这种情况下，我们有意让初始SOC有20%的误差，看看算法能不能够把这20%的误差纠正过来。如果没有纠错功能，SOC会按照SOCI的曲线走。算法输出的SOC是CombinedSOC也即是图中的蓝色实线。CalculatedSOC是根据最后的验证结果反推回去的真正SOC。 SOP是下一时刻比如下一个2秒、10秒、30秒以及持续的大电流的时候电池能够提供的最大的放电和被充电的功率。当然，这里面还应该考虑到持续的大电流对保险丝的影响。 SOP的精确估算可以最大限度地提高电池的利用效率。比如在刹车时可以尽量多的吸收回馈的能量而不伤害电池。在加速时可以提供更大的功率获得更大的加速度而不伤害电池。同时也可以保证车在行驶过程中不会因为欠压或者过流保护而失去动力即使

动力蓄电池及管理系统

第二章 02 动力蓄电池及管理系统

一、动力电池主要性能指标 1．电压 （1）端电压。 （2）标称电压。 （3）开路电压。 （4）工作电压。 （5）充电终止电压。 （6）放电终止电压。

一、动力电池主要性能指标 2．容量 （1）额定容量。 （2）n小时率容量。 （3）理论容量。 （4）实际容量。 （5）荷电状态。 3．内阻 电池的内阻是指电流流过电池内部时所受到的阻力，一般是蓄电池中电解质、正负极群、隔板等电阻的总和。电池内阻越大，电池自身消耗掉的能量越多，电池的使用效率越低。

一、动力电池主要性能指标 4．能量 （1）总能量。 （2）理论能量。 （3）实际能量。 （4）比能量。 （5）能量密度。 （6）充电能量。 5．功率 （1）比功率 （2）功率密度

一、动力电池主要性能指标 6．输出效率 （1）容量效率。 （2）能量效率。 7．自放电率 自放电率是指电池在存放期间容量的下降率，即电池无负荷时自身放电使容量损失的速度，它表示蓄电池搁置后容量变化的特性。 8．放电倍率 电池放电电流的大小常用“放电倍率”表示，即电池的放电倍率用放电时间表示或者说以一定的放电电流放完额定容量所需的小时数来表示，由此可见，放电时间越短，即放电倍率越高，则放电电流越大。

9．使用寿命 一、动力电池主要性能指标 电池类型质量能量密度 （W·h/kg）质量功率密度 （W/kg） 能量效率 （%） 循环寿命 （次） 铅酸电池35～50150～40080500～1000镍镉电池30～50100～150751000～2000镍氢电池60～80200～400701000～1500锂离子电池100～200200～350>901500～3000

动力电池的四种冷却方式 动力电池及电池管理系统BMS

动力电池的四种冷却方式 目前动力电池系统的热管理主要可分为四类，自然冷却、风冷、液冷、直冷。其中自然冷却是被动式的热管理方式，而风冷、液冷、直流是主动式的，这三者的主要区别在于换热介质的不同。 温度因素对动力电池性能、寿命、安全性有着至关重要的影响。一般来说我们期望电池系统能在15~35℃的区间内运行，从而实现最佳的功率输出和输入、最大的可用能量，以及最长的循环寿命（虽然低温存储更能延长电池的日历寿命，但在应用上实践低温存储的意义并不大，这一点上电池和人非常相似）。 目前动力电池系统的热管理主要可分为四类，自然冷却、风冷、液冷、直冷。其中自然冷却是被动式的热管理方式，而风冷、液冷、直流是主动式的，这三者的主要区别在于换热介质的不同。 1.自然冷却 自然冷却没有额外的装置进行换热。例如BYD在秦，唐，宋，E6，腾势等采用LFP电芯的车型上都采用了自然冷却。据了解后续BYD在采用三元电芯的车型将切换为液冷。 2.风冷

风冷采用空气作为换热介质。常见的有两种，第一种姑且称为被动风冷，直接采用外部空气换热。第二种则为主动风冷，可预先对外部空气进行加热或冷却后再进入电池系统。早期许多日韩系的电动车型采用风冷方案。 3.液冷 液冷采用防冻液（比如乙二醇）作为换热介质。方案中一般会有多路不同的换热回路，例如VOLT具有散热器回路、空调回路、PTC回路，电池管理系统根据热管理策略进行响应调节和切换。而TESLA Model S有一个与电机冷却串联的回路，当电池在低温状态下需要加热时，电机冷却回路与电池冷却回路串联，电机可为电池加热。当动力电池处于高温时，电机冷却回路与电池冷却回路将被调节为并联，两套冷却系统独立散热。 4.直冷

动力电池系统测试平台

动力电池系统测试平台 动力电池系统测试平台主要包括动力电池充放电性能测试设备、频域-阻抗特性测试设备、环境模拟设备以及连接装置等。 2.1.1 充放电性能测试设备 充放电性能测试设备通过加载特定的测试程序或车用工况，可以获得动力电池的电压、功率、容量、能量、内阻/阻抗、温度以及这些量的衍生和计算表达，从而考察所测试动力电池是否满足电动汽车对动力电池系统的要求。从1987年美国Arbin公司推出第一台计算机控制的动力电池测试系统以来，动力电池充放电设备从手动分选测试到自动化、数字化测试，各方面都有了飞速发展。该领域的国外知名公司除美国Arbin外，还有美国MACCOR 公司、日本日置株式会社、德国迪卡龙公司等企业。我国主要的生产企业有武汉蓝电电子有限公司、深圳新威尔电子有限公司、宁波拜特以及哈尔滨子木科技有限公司等。根据市场反应，进口设备因为发展较早，设备进行了持续更新和改进，测试精度、测试系统稳定性和售后较国产设

备优势明显，而且测试范围和功能较为广泛，但设备价格昂贵。 本书数据全部来源于北京理工大学AESA测试平台，主要使用了Arbin-BT2000动力电池单体和系统测试设备，包括三台单体测试设备和两台系统测试设备。 Arbin-BT2000实物图及工作界面如图2-1和图2-2所示，设备参数和特征见表2-1和表2-2。 另一方面，合适的电池夹具也是保证动力电池性能测试顺利进行的重要因素。考虑到部分动力电池在充放电过程中会积累过多的副反应产物(尤其是气体)，这会引起动力电池的膨胀和鼓包等现象，进而影响到动力电池的电性能和安全。所以在进行测试前，需要给动力电池安装特定的夹具。图2-3所示为某方形动力电池的夹具。此外，由于圆柱形动力电池难以直接与充放电设备连接，也需用特制夹具对其进行固定。图2-4所示为某圆柱形动力电池的夹具。

KH-HD02比亚迪秦动力电池和管理系统实训台

KH-HD02比亚迪秦动力电池和管理系统实训台 一、产品简介 选用原装比亚迪秦动力电池和管理系统真实材料制作，原装高压配电箱和车载充电机；真实展示磷酸铁锂动力电池系统核心零部件之间的连接控制关系、安装位置和运行参数，以及高压系统安全注意事项，并培养学员对磷酸铁锂动力电池包故障分析和处理能力，适用于各院校新能源纯电动课程教学和维修实训。 二、功能特点 1.各主要部件安装在平台上，电气连接方式与实车相同，真实展示原车动力电池系统结构。 2.增加动力电池包显示器（7寸），安装在面板上，可观察充放电过程各项参数，动力电池包充放电过程控制逻辑和主要部件参数变化规律。 3.设备给驱动传动系统等设备提供动力源，配套原车连接电缆线，与原车连接方式相同。 4.配备12V电源接地机械开关。 5.高压配电箱上盖半透明改装，展示控制原理和内部控制器件结构。 6.配原理教学面板，完整显示动力电池，高压配电箱，电池管理器，车载充电机，交流充电口等工作原理图，低压控制电路安装用检测端子，借助万用表和示波仪，实时检测各种状态数据变化。 7.设备由可移动台架(带原理面教板)、台架水平放置，安装各主要零部件；底部安装4个带自锁装置万向脚轮。 8.配备智能化故障设置和考核系统，由教师设置故障，学员分析并查找故障点。 9.配套实训指导书等教学资料，完整讲述工作原理，实训项目，故障设置及分析等要点。 三、技术规格 1. 外形尺寸（mm）：1600*1000*1700（长*宽*高） 2. 高压动力母线电源：DC486.4V 3. 低压控制工作电源：DC12V 4. 动力电池类型：环保型磷酸铁锂动力电池 单体电池：3.2V20AH 动力电池包总电压：3.2*152=486.4V 动力电池包容量：486.4V20AH（10度电） 完全充放电次数：2000次 工作温度：-20°～60°

动力电池热管理系统组成及设计流程

动力电池热管理系统组成及设计流程 动力电池是电动汽车的能量来源，在充放电过程中电池本身会伴随产生一定热量，从而导致温度上升，而温度升高会影响电池的很多工作特性参数，如内阻、电压、SOC、可用容量、充放电效率和电池寿命。 电池热效应问题也会影响到整车的性能和循环寿命，因此，做好热管理对电池的性能、寿命至整车行驶里程都十分重要。接下来，就从电池热管理系统及设计流程、零部件类型及选型、热管理系统性能及验证等几个方面来和大家聊一聊： 动力电池热管理必要性 1、电池热量的产生 由于电池阻抗的存在，在电池充放电过程中，电流通过电池导致电池内部产生热量。另外，由于电池内部的电化学反应也会造成一定的生热量。 2、温度升高对电池寿命的影响 温度的升高对电池的日历寿命和循环寿命都有影响。 从上面两个图可以看出，温度对电池的日历寿命有很大的影响。同样的电芯，在环境温度23℃，6238天后电池的剩余容量为80%，但是电池在55℃的环境下，272天后电池的剩余容量已经达到80%。温度升高32℃，电芯的日历寿命下降了95%以上。因此，温度对日历寿命的影响极大，温度越高日历寿命衰退越严重。

从上面两个图可以看出，温度对电池的循环寿命也有很大的影响。同一款电芯，当剩余容量为90%，25℃温度下输出容量为300kWh，而35℃温度下的输出容量仅为163kWh。温度上升10℃，电芯的循环寿命下降了近50%。由此可见，温度对电池的循环寿命有很大的影响。 因此，为了电池包性能的最优化，需要设计热管理系统确保各电芯工作在一个合理的温度范围内。 02 热管理系统的分类及介绍 不同的热管理系统，零部件类型的结构不同、重量不同以及系统的成本不同和控制方式不同，使得系统所达到的性能也不相同。主要有如下五大类：

动力电池管理系统BMS

动力电池管理系统BMS BMS是以某种方式对动力电池进行管理和控制的产品或技术。典型的电动汽车动力电池组管理系统的工作原理如图1-3所示。BMS由各类传感器、执行器、固化有各种算法的控制器以及信号线等组成。其主要任务是确保动力电池系统的安全可靠，提供汽车控制和能量管理所需的状态信息，而且在出现异常情况下对动力电池系统采取适当的干预措施；通过采样电路实时采集电池组以及各个组成单体的端电压、工作电流、温度等信息；运用既定的算法和策略估算电池组S OC、SOH、SOP以及剩余寿命(Rem aining Usef ul Life，RUL)等，并将参数输出到电动汽车整车控制器，为电动汽车的能量管理和动力分配控制提供依据。 图1-3 典型的电动汽车动力电池组管理系统的工作原理 1.4.1 BMS的基本功能

BMS的主要功能有数据采集、状态检测、安全保护、充电控制、能量控制管理、均衡管理、热管理以及信息管理等。 1.数据采集 动力电池在电动汽车中的工作环境及状况十分复杂。电动汽车需要适应复杂多变的气候环境，这意味着动力电池的运行需要常年面对复杂多变的温湿度环境。此外，随着路况和驾驶人操纵方式的改变，动力电池需要时刻适应急剧变化的负载。为了准确获取动力电池的工作状况，更好地实施管理对策，BMS需要通过采样电路实时采集电池组以及各个组成单体的端电压、工作电流、温度等信息。 2.状态监测 动力电池是一个复杂的非线性时变系统，具有多个实时变化的状态量。准确而高效地监测动力电池的状态量是电池及成组管理的关键，也是电动汽车能量管理和控制的基础。因此，BMS需要基于实时采集的动力电池数据，运用既定的算法和策略进行电池组的状态估计，从而获得每一时刻的动力电池状态信息，具体包括动力电池的SOC、SOH、S OP以及能量状态(State of Energy，SOE)等，为动力电池的实时状态分析提供支撑。 3.安全保护

电动汽车动力电池管理系统(基础篇)

全解析：电动汽车动力电池管理系统（基础篇） 在保证电池系统安全的设计过程中，除了电池单体特性、电池模组设计、电池包的结构和排气设计以外，就要数电池管理系统最有主控性。这里想做一个系列文章，分别介绍电池管理系统的基础、乘用车管理系统、电动大巴管理系统和电池管理系统的发展四个部分，这是第一篇。 从镍氢电池开始，电池由于其本身的特性，需要电池管理系统来管理，它也是新能源汽车整体架构中的要素之一。从总体来看，电池管理系统的主要目的是测量电池状态、延长电池的使用寿命。电池管理系统的常见功能模块根据初步划分，也可以分为测量功能、状态计算功能、系统辅助功能和通信与诊断。 第一部分测量功能 1)基本信息测量：电池电压，电流信号的监测，电池包温度的检测 电池管理系统有着最基本功能就是测量电池单体的电压，电流和温度，这是所有电池管理系统顶层计算、控制逻辑的基础。如图1所示，电池管理系统目前从电池这里获取的直接物理参数就是只有电压、温度和电流。 图1电池管理单元概览 1.1单体电压测量和电压监控 单体的电压，对于电池管理系统有几种意义，一是可以用来累加获取整个电压，二是可以根据单体电压压差来判断单体差异性，三是可以用来检测单体的运行状态。单体的电压的采集和保护，目前都用ASIC来完成，而考虑采集电压的精度不仅仅需要考虑ASIC电路本身的精度，也需要考虑单体电压采样线束、线束保护用熔丝、均衡状态等多项内容。由于对电压采集精度的敏感度，与电池化学体系和SOC范围(SOC两端的需求往往较高)都有关系，实际上的ASIC采集得到的电压数据需要经过还原成接近电池本身的电压。

图2单体采集电路模型 1.2电池包电压测量 在后续计算SOC的时候，往往会用电池组的总电压来核算，这是计算电池包参数重要参量之一；如果由单体电压累加计量而成本身电池单体电压采样有一定的时间差异性，也没办法与电池传感器的数据实现精确对齐，因此往往采集电池包电压来作为主参数来进行运算。在诊断继电器的时候，是需要电池包内外电压一起比较的，所以这里一般测量电池包电压至少有两路V0和V1，如图3所示。 图3BMS高压采集 由于这里牵涉到了高压采集，需要进行隔离，所以一般的办法有两种，光隔如AVGAO的芯片方案或者通过电阻分压，然后配置工作点，再加上汽车级运放所组成的仪表运放电路，如下图4所示。

动力电池热管理及其系统开发

动力电池热管理及其系统开发 2012年03月06日 15:10 来源：《汽车纵横》2011年12月刊文王泰华 新能源汽车的关键技术之一是动力电池，电池的好坏一方面决定着电动汽车的成本, 另一方面决定着电动汽车的续驶里程，这两项也是新能源汽车是否能为广大消费者接受和迅速得到普及的关键因素。所以，围绕动力电池及其应用的研究显得特别有意义。 本文从动力电池的种类和应用入手，分别介绍了它的产热行为和各种热管理方式，然后通过一款混合动力汽车的磷酸铁锂电池应用，对其热管理系统、运行特性等进行分析和探讨，最后提出了后续热管理开发中需要进一步研究的问题。 动力电池种类及应用 作为新能源汽车上的动力电池必须具备一定的条件,首先是安全性，只有安全性达到了一定的标准才能得到应用；其次是制造成本，那些制造成本低且寿命长的电池才有机会作为动力电池；再次，动力电池还要具有高的能量密度和功率密度，这些是电动汽车是否具有高的续驶里程、加速性及爬坡度的一个衡量标准；动力电池还必须能够回收，尽量减小对环境的污染。 根据动力电池的使用特点、要求、应用领域不同, 国内外动力电池的研发种类大致为: 铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、燃料电池等，其中以锂离子电池的发展最值得关注。 锂离子电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、对环境污染小、快速充电、自放电率低等优点，其发展势头极为迅猛，已广泛应用笔记本电脑、移动电话、录像机、小型医疗保健设备、摩托车、自行车等领域，而在航空、航天、航海和军事领域的应用研究也正在积极开展和深入，在电动汽车领域目前已成为主要的动力源。 锂离子电池的技术发展呈现出多方向并举的局面，主要在于所采用的正极材料的不同。因为正极材料的性能将很大程度地影响电池的性能。同时正极材料也直接决定电池成本的高低。目前已批量应用于锂电池的正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂以及磷酸铁锂。但由于钴金属储量少、价格昂贵，而且作为动力电池其安全也存在问题, 目前应用最为广泛的是锰酸锂电池和磷酸铁锂电池。