電池管理系統(tǒng)的組成及工作原理
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-31 09:59
點擊量：次
電池管理系統(tǒng)構成及原理：
電池管理系統(tǒng)（BMS），即BatteryManagementSystem，通過檢測動力電池組中各單體電池的狀態(tài)來確定整個電池系統(tǒng)的狀態(tài)，并根據它們的狀態(tài)對動力電池系統(tǒng)進行對應的控制調整和策略實施，實現(xiàn)對動力電池系統(tǒng)及各單體的充放電管理以保證動力電池系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行。
典型電池管理系統(tǒng)拓撲圖結構主要分為主控模塊和從控模塊兩大塊。具體來說，由中央處理單元（主控模塊）、數(shù)據采集模塊、數(shù)據檢測模塊、顯示單元模塊、控制部件（熔斷裝置、繼電器）等構成。一般通過采用內部CAN總線技術實現(xiàn)模塊之間的數(shù)據信息通訊。
基于各個模塊的功能，BMS能實時檢測動力電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)，實現(xiàn)對動力電池進行熱管理、均衡管理、高壓及絕緣檢測等，并且能夠計算動力電池剩余容量、充放電功率以及SOC&SOH狀態(tài)。
電池管理系統(tǒng)的組成及工作原理
怎樣構成電池管理系統(tǒng)
為一個新的和基于電池的電源系統(tǒng)設計監(jiān)視器電路，那么你會采取什么策略來優(yōu)化該設計的成本和可制造性呢？ 最初考慮的問題將是確定系統(tǒng)的首選結構以及電池和有關電子組件的位置?；窘Y構清楚以后，接下來必須考慮的一個問題是，電路拓撲的權衡協(xié)調問題，例如，怎樣優(yōu)化最終產品的通信和互連。
電池的外形尺寸將對電源系統(tǒng)結構有重大影響。要使用大量小型電池以適合形狀復雜的電池模塊 （或電池組） 嗎？ 或者要使用外形尺寸很大的電池，因而由于重量問題而導致對電池數(shù)量的限制或引起其他的尺寸限制？這也許是設計變數(shù)最大的部分，因為外形新穎的電池不斷上市，而且人們也在不斷努力，務求電池模塊或電池組集成到產品中后，會與整個產品概念更加一致。例如，在汽車設計情況下，電池最終也許分散在車輛上的某些空間中，這些空間如果不放電池，利用效率很低。
另一個考慮因素是，電池 （或模塊化電池組）、電池管理系統(tǒng) （或其子系統(tǒng)） 以及最終應用接口之間的測試信號和 / 或遙測信號的互連。在大多數(shù)情況下，可以做一個外殼，用來集成電池模塊或電池組中的某些數(shù)據采集電路，以便如果需要調換，那么生產 ID、校準、使用規(guī)格等重要信息能隨著可替換組件帶走。這類信息對電池管理系統(tǒng) （BMS） 或維修設備可能有用，而且最大限度地減少了線束中所需的高壓額定值導線的數(shù)量。
電池管理系統(tǒng)的組成及工作原理
?。╝）集中式架構 （b）分布式架構
圖 1：不同的電池監(jiān)視拓撲
接下來，就給定的機械概念設計而言，監(jiān)視硬件拓撲由精確定義的、所需支持的電池數(shù)量決定。在汽車應用中，一般情況下總共會有 100 個以上的電池測量點，而且系統(tǒng)的模塊化將決定一個給定的電路系統(tǒng)測量多少個電池。最常見的情況是，以安全斷接“維修插頭”方式，將所有電池分成至少兩個子組。
通過在故障情況下保持電壓低于 200V，這種方法最大限度地降低了維修人員可能遇到的觸電危險。外形尺寸較大的電池組意味著，要采用兩套隔離的數(shù)據采集系統(tǒng)，每套也許支持 50 個電池分接頭。在有些情況下，所有電子組件都在一個經濟實惠的印刷電路板上，但是這需要大量互連，如圖 1 （a） 所示?；蛘撸娮咏M件也可以分散放置，更加緊密地集成在電池模塊中，但是這需要采用遙測鏈接方法。為了實現(xiàn)可靠的數(shù)據完整性，內置于汽車線束中的遠端測量功能電路必須采用一種堅固型協(xié)議，例如廣泛使用的 CAN 總線。
盡管真正的 CAN 總線接口涉及幾個網絡層，但是可以很方便地采用 PHY 層構成 BMS LAN 結構，以高效率地進行模塊內的通信。這類分布式結構如圖 1 （b） 所示。該拓撲允許在幾個小型處理器之間分配計算工作量，從而降低所需的數(shù)據傳輸速率，并減輕 LAN 方法可能引起的 EMI 問題。最終的 BMS 應用接口很可能是至一個主系統(tǒng)管理處理器的 CAN 總線接線，而且將需要定義 （或在一開始規(guī)定） 特定的信息事務處理。
其他因素也可能對物理結構和監(jiān)視電路造成影響。就鋰離子電池而言，需要電池容量平衡，從而導致了額外的熱量管理問題 （去除熱量），而且如果需要有源平衡，還需要電源轉換電路。溫度探頭常常分布在整個模塊之上，以提供一種將電壓讀數(shù)與充電狀態(tài)關聯(lián)起來的方法，因而需要一些支持電路和連接方案。設計時一個常常忽視的考慮因素是，當產品安裝之前閑置或儲存在貨架上時，電池的電量泄漏應該是最低的。在有些情況下，額外的控制配線是必要的。
