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關于動力電池BMS的硬件架構分析

鉅大LARGE  |  點擊量:3302次  |  2018年10月05日  

電動汽車的動力輸出依靠電池,而電池管理系統BMS(BatteryManagementSystem)則是其中的核心,負責控制電池的充電和放電以及實現電池狀態估算等功能。

國外公司BMS做的比較好的有聯電、大陸、德爾福、AVL和FEV等等,現在基本上都是按照AUTOSAR架構以及ISO26262功能安全的要求來做,軟件功能更多,可靠性和精度也較高。

國內很多主機廠也都有自主開發的BMS產品并應用,前期在功能和性能上與國外一流公司相差甚遠,但隨著國內電池和BMS技術的快速發展差距正在逐步縮小,希望不久的將來能夠實現成功追趕甚至超越。

硬件

1、功能

硬件的設計和具體選型要結合整車及電池系統的功能需求,通用的功能主要包括采集功能(如電壓、電流、溫度采集)、充電口檢測(CC和CC2)和充電喚醒(CP和A+)、繼電器控制及狀態診斷、絕緣檢測、高壓互鎖、碰撞檢測、CAN通訊及數據存儲等要求。

2、架構

BMS硬件架構分為分布式和集中式:

(1)分布式包括主板和從板,可能一個電池模組配備一個從板,這樣的設計缺點是如果電池模組的單體數量少于12個會造成采樣通道浪費(一般采樣芯片有12個通道),或者2-3個從板采集所有電池模組,這種結構一塊從板中具有多個采樣芯片,優點是通道利用率較高,節省成本;

(2)集中式是將所有的電氣部件集中到一塊大的板子中,采樣芯片通道利用最高且采樣芯片與主芯片之間可以采用菊花鏈通訊,電路設計相對簡單,產品成本大為降低,只是所有的采集線束都會連接到主板上,對BMS的安全性提出更大挑戰,并且菊花鏈通訊穩定性方面也可能存在問題。

3、通訊方式

采樣芯片和主芯片之間信息的傳遞有CAN通訊和菊花鏈通訊兩種方式,其中CAN通訊最為穩定,但由于需要考慮電源芯片,隔離電路等成本較高,菊花鏈通訊實際上是SPI通訊,成本很低,穩定性方面相對較差,但是隨著對成本控制壓力越來越大,很多廠家都在向菊花鏈的方式轉變,一般會采用2條甚至更多菊花鏈來增強通訊穩定性。

4、結構

BMS硬件包括電源IC、CPU、采樣IC、高驅IC、其他IC部件、隔離變壓器、RTC、EEPROM和CAN模塊等。其中CPU是核心部件,一般用的是英飛凌的TC系列,不同型號功能有所差異,對于AUTOSAR架構的配置也不同。采樣IC廠家主要有凌特、美信、德州儀器等,包括采集單體電壓、模組溫度以及外圍配置均衡電路等。

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