一、項目研發的目標和范圍

電池管理系統BMS概述電動汽車電池管理系統BMS主要用于對電動汽車的動力電池參數進行實時監控、故障診斷、SOC估算、行駛里程估算、短路保護、漏電監測、顯示報警，充放電模式選擇等，并通過CAN總線的方式與車輛集成控制器或充電機進行信息交互，保障電動汽車高效、可靠、安全運行。實時跟蹤電池運行狀態及參數檢測：實時采集電池充放電狀態，采集數據有電池總電壓，電池總電流，每個電池箱內電池測點溫度以及單體模塊電池電壓等。由于動力電池都是串聯使用的，所以這些參數的實時，快速，準確的測量是電池管理系統正常運行的基礎。剩余電量估算：電池剩余能量相當于傳統車的油量。荷電狀態（SOC）的估算是了為了讓司機及時了解系統運行狀況。實時采集充放電電流、電壓等參數，并通過相應的算法進行剩余電量的估計。充放電控制：根據電池的荷電狀態控制對電池的充放電，當某個參數超標如單體電池電壓過高或過低時，為保證電池組的正常使用及性能的發揮，系統將切斷繼電器，停止電池的能量供給和釋放。項目研發目標二、系統組成采集單元采集單元均衡單元均衡單元顯示單元主控單元充電機BMS系統……..……..內部CAN總線系統框圖采集單元：每個采集單元可測量19節電池端電壓及6個測量點溫度和1路風扇控制，安裝在每個電池箱內。電池均衡控制模塊：當電池箱內電池電壓不一致超過規定值時，在充電電流小于一定值后，可自動對電池進行均衡。主控單元：主控單元完成對電池組總電壓、總電流的檢測，并通過CAN總線與采集單元、均衡模塊、顯示單元或車載儀表系統及充電機等通信。顯示單元：用于電池組的狀態以及SOC等各種參數的顯示、操作等，并可保存相關數據。整個項目中，即在1個電池箱內按裝1個采集單元或加入1個電池均衡模塊，若干個采集單元（+若干個均衡模塊）+1個主控單元+顯示單元，所有模塊都通過車內CAN總線相連，組成BMS系統。系統框圖概述采集單元采集單元采集單元主要技術參數型號：TBMS0519-A

供電電源：DC24V±30%

電壓測量范圍及精度：0-+5V，≤±0.2%

最大檢測周期：≤0.2S

檢測電池只數：23節溫度檢測路數及精度：6路，≤±1℃

風扇控制：1路（可驅動DC24V/0.15A風扇6個）通信口：1路CAN，1路232

運行溫度：-25℃-+70℃

主控單元主要技術參數型號：TBMS-I-A

供電電源：DC24V±30%

電壓測量范圍及精度：0-750V（可選），≤±0.2%

電流測量范圍及精度：-300A-+300A，≤±0.5%SOC估算精度：≤±8%

正負極對地絕緣監測：0-999.9KΩ

通信口：2路CAN，1路RS485

運行溫度：-25℃-+70℃顯示單元顯示單元選用7”帶觸摸屏真彩顯示，系統采用SAM9263B為主芯片的ARM9方案，重新設計電源；CAN總線以及與上位PC機之間通訊用485總線系統采用光耦隔離；主板和核心板分開設計，以及采用汽車級別的相關芯片，系統穩定性高，保證該系統能在汽車這樣的惡劣環境下工作。顯示單元三、軟、硬件設計

采集單元

CPU選用集成了CAN控制器模塊的dsPIC30F系列芯片；

CAN收發器選用MCP2551，通過CAN總線與其他控制系統進行通信；電池電壓采樣選用12位精度的ADS7841進行差分取樣，消除干擾，同時差分輸入保證了電池組與檢測電路不共地；溫度測量選用數字溫度傳感器DS18B20，采集電池箱內測試點溫度；由于電動汽車用電環境復雜，有很強的電磁干擾！從而影響信號在線檢測與控制系統的正常工作。為了減小電磁干擾采取如下措施：

1）在CPU和CAN收發器之間加入高速光耦隔離器，并增加瞬變二極管，共模電感，熱敏電阻等保護措施；

2）單片機工作電源與車輛電源地線隔離，消除地線竄擾的可能；

3）數字溫度傳感器使用屏蔽電纜封裝，并將屏蔽地搭鐵，CAN總線選用屏蔽雙絞線；

4）PCB板制作盡量加大線間距，以降低導向間的分布電容并使其導向垂直，以減小磁場耦合，減小電源線走線有效面積及選用性價比高的器件等。.硬件設計特點硬件設計特點主控單元與采集單元一樣，硬件設計增加了多種抗干擾措施，以保證在惡劣電磁環境下可靠運行；總電流采樣采樣二檔設計，以保證在小電流和大電流情況下，測量精度≤0.5%。顯示單元采用SAM9263B為主芯片的ARM9方案，經過重新設計電源，以及采用汽車級別的相關芯片，系統穩定性高；CAN總線以及與上位PC機之間通訊用485總線系統采用光耦隔離，主板和核心板分開設計；顯示選用7”真彩觸摸屏，操作簡單、明了。此為CAN2通訊接口電路，采用瞬變電壓抑制二極管和自恢復保險絲組成保護電路，并加入共模電感提高抗干擾能力。通信保護電路溫度取樣部分采用總線方式設計，簡化了溫度傳感器的接入。并提供了隔離保護。溫度取樣電路系統軟件均采用模塊化程序設計；多種軟件抗干擾設計，如數字濾波算法，冗余，軟件陷阱，看門狗等技術，防止程序失效，保證系統正常運行。在SOC的估算上采用現在比較成熟的方法，根據電動汽車的工作狀態（行駛，靜置，充電），分別采用安時法、開路電壓法進行SOC估計，在采用安時法簡單有效的基礎上，在特定條件下采用加權安時法進行SOC校正，消除安時法帶來的累計誤差，保證SOC精度在8%以內；顯示監測系統使用定制的linux2.6.24操作系統，界面采用QT4.62，上位機軟件也采用QT4.62進行開發，主要實現：標定程序，SOC估算程序，故障分析子程序，信號監控與報警子程序，實時數據保存，數據和曲線顯示，各開關狀態顯示等功能；由于從操作系統到開發環境都自行研發完成，所以可以方便的制作出客戶需要的介面，而且不存在版權問題。軟件設計特點自已定制的可視開發界面五、項目主要特點項目方案的特色

采用分布式隔離檢測技術，全系統分為四個主要子系統，即采集單元、均衡模塊、主控單元、顯示單元，四個模塊之間采用CAN總線方式進行通訊；鑒于汽車內工作環境惡劣，將所有測量單元盡量靠近測量源并采用單獨的測量單元。大大減少環境對各取樣點的干擾，提高測量精度；電池電壓測量采用差分輸入，光耦繼電器切換方式進行采樣，在保證電壓測量精度的基礎上，大大簡化了采樣電路，保證了其穩定性和可靠性