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電池管理系統定義和硬體分類

電池管理系統的主要任務是保證電池系統的設計效能,包括:

1)感知電池狀態:讀取電池單體的電壓、電流和溫度資訊;

2)安全性:根據已知的狀態資訊,保護電池單體或電池組免受損壞,防止出現安全事故;

3)耐久性:使電池工作在可靠的設計範圍內,保證工作的溫度和SoC區間,延長電池的使用壽命;

4)功率與動力性:維持電池工作在滿足車輛要求的狀態下,判定電池的充放電功率。

電池管理系統定義和硬體分類

從硬體結構上,電池管理系統由感測器、控制器、執行器、高低壓線束等組成,從硬體結構上來看,它有以下的功能模組:

1)電池引數檢測(感測器層):包括電池系統總電壓、總電流、單體電池電壓檢測、溫度檢測、煙霧探測、絕緣檢測、碰撞檢測等。

2)接觸器控制與電池安全保護(執行層):電池管理系統具備驅動接觸器的電路和診斷接觸器各個高壓節點的實際狀態。電池管理最後手段是斷開接觸器,診斷到故障後,根據故障的危害來分級處理,並透過序列網路通知整車控制器進行有效處理,在極端情況下超過一定安全閾值時,BMS也可以切斷主迴路電源,防止違反電池安全目標等對乘員產生傷害。

3)MCU計算核心:這部分是整個電池管理系統的演算法,這部分也是電池系統作為一個整車控制器實現既定的功能安全目標最基礎的電路結構。

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4)故障電路:這部分是有關整個電池管理系統本身和外部的情況的處理,包括故障檢測、故障型別判斷、故障定位、故障資訊輸出等。故障檢測是指透過採集到的感測器訊號,採用診斷演算法診斷故障型別。

5)均衡電路:整個電池系統的不一致性直接影響電池系統的實際可用容量,這個不一致性會隨著時間進行累積。電池均衡電路和相應的控制演算法,是根據單體電池資訊,採用均衡方式,儘可能使電池組容量接近於最小單體的容量。

6)電源管理電路和EMC抑制:電池管理系統從電池模組和12V電池上驅電,透過合理的保護電路來管控不同節點的電源情況。由於電池系統處在一個高壓大電流的環境裡面,外部的負載會導致在母線上會有大量的暫態分量,在電池系統內部的電池管理系統需要具備好的抗電磁干擾能力,這裡就要求在電源端,訊號端具備良好的佈局和理。

7)網路通訊和喚醒電路:電池管理系統是需要與整車動力總成、車身網路等整車網路節點通訊,也需要進行對應的網路管理和喚醒休眠管理。在整個電池壽命週期裡面,需要完成刷寫配置、線上標定、監控、升級維護等,一般電池管理系統包含多路序列通訊網路。

8)資訊儲存單元:用於儲存關鍵資料,比如在整個生命週期內客戶使用的情況,這部分核心內容是記錄電池系統超出預期的濫用資料的時間和頻次。

9)其他輔助電路:在實際的設計中會考慮加入時鐘模組等電路。

10)可選電路:在電池管理系統可以加入絕緣檢測電路等。

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