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电池管理系统BMS主要功能规范

发表于:2023-6-08 09:27

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 作者:汽车电控技术开发    来源:懂车帝

  高压上下电管理
  高压上电管理:BMS进行自检状态,通过检测后等待VCU上电指令,在接收到VCU上高压电指令后,BMS控制闭合主负、预充继电器进行预充,当检测到MCU输入电压大于母线端电压的95%,预充完成,闭合主正继电器,延迟一段时间后,断开预充继电器,高压上电完成,进入BMS工作模式。KL15为OFF状态,或者BMS收到VCU/TBOX下电指令时,则先后断开主正继电器和主负继电器。BMS将控制器状态反馈给VCU。
  高压下电管理:正常下电过程,检测到驾驶员正常下电指令,VCU发送下电指令,BMS接收到指令后先后断开高压回路正负极继电器,需要考虑工作电流的大小,车速等车辆状态信息。紧急下高压,当车辆出现严重故障时,例如碰撞故障,BMS应立即下高压,切断动力输出。
  充电管理
  BMS根据电池温度和SOC对电池系统的充电功率MAP进行查表,从而确定系统的当前最大允许的充电电流。充电时,BMS把电池系统的单体最高电压、最高总压、最高温度以及当前允许充电的最大电流、标称能量、SOC和当前电池电压等信息与充电设备(充电桩或车载充电机)进行交互,从而使电池系统按照适配的充电电压、充电电流和充电方法进行充电,并将充电信息显示到仪表上。同时,根据充电电流大小和电池SOC估算充电剩余时间。
  充电技术分为:慢充、快充、无线充电、预约充电、换电等补电的方式。
  慢充:主要由BMS、VCU、OBC、PDU、仪表等控制器参与。OBC检测CC、CP,并与慢充桩进行交互,并将交流转成直流电,BMS控制充电的过程、VCU决定充电的使能与不使能,PDU中执行慢充继电器的控制,仪表显示充电SOC,充电电流,充电时间,充电的提示信息等。
  快充:主要由BMS、VCU、PDU、仪表等控制器参与。BMS与快充桩进行交互,VCU决定充电的使能与不使能,PDU中执行慢充继电器的控制,仪表显示充电SOC,充电电流,充电时间,充电的提示信息等。
  无线充电:主要由BMS、VCU、无线充电控制器、PDU、仪表等控制器参与。类似于慢充的方式。
  预约充电:主要由APP、大屏、BMS、VCU、OBC、PDU、Tbox、GW、仪表等控制器参与,实现预约充电的两种方式远程预约和本地预约,一般车企只会实现一种。远程预约:可以预约充电时间和预约充电的电量。实现的方式是:当用户在APP端进行充电功能预约时,请求信息发送给TSP平台,由TSP平台发送给车端的Tbox,车端Tbox存储请求信息,达到时间后Tbox将请求信息通过GW下发到对应的网段,唤醒车辆网段。本地预约:用户通过大屏设置充电信息,通过仪表进行转发到车端Tbox存储请求信息,达到时间后Tbox将请求信息通过GW下发到对应的网段,唤醒车辆网段。
  电池状态估计
  SOC:主要通过安时积分法和卡尔曼滤波算法,并结合修正策略(开路电压静态修正(长时间静置)、满充修正、满放修正(5%-95%SOC对应0-100%显示SOC),动态修正(查表soc与实际soc的修正),不同温度及SOH下的容量修正等),对电池的剩余容量进行估算。
  SOH:BMS根据里程和车辆运行时间查表得到衰减系数,以及可以通过小电流充电时,当SOC变化时,理论充入的容量与实际充入的容量的比值;
  SOE:BMS通过温度和SOC查表得到电池的可用充放电功率SOE,考虑峰值充放电到持续充放电功率的迁移;
  高压互锁监测
  BMS对电池接插件高压互锁故障进行监测,当发生高压互锁故障时,考虑车辆的运行状态(行车/静止状态/充电状态),进行报警,限功率以及下高压处理。或者将故障上报VCU进行决策处理。
  绝缘监测
  BMS对电池系统绝缘故障进行监测,当发生绝缘故障时,考虑车辆的运行状态(正常行车/静止状态/充电状态),进行报警,限功率以及下高压处理。或者将故障上报VCU进行决策处理。
  碰撞监测
  BMS对整车碰撞故障进行监测,当发生碰撞故障时,进行紧急下高压处理。
  热管理
  快慢充过程热管理:当电池最低温度过低时,闭合充电继电器和加热继电器,启动加热系统,当电池最低温度大于正常阈值时,断开加热继电器,恢复正常充电,当加热过程中温差过大时停止加热;行车前及过程中热管理:电池温度的控制,当电池温度过高时,打开水泵及散热风扇对电池进行降温,当电池温度低时,打开电池PTC进行加热。
  电池均衡管理
  当最大最小SOC的阈值大于某值时,根据工作电流、PCB温度、SOC值,车辆状态等条件,决定是否开启均衡,并根据设计的均衡电流,计算均衡时间。
  电池故障分析及在线报警
  热失控发生判断条件:
  (1)最小单体电压低于某一阈值,持续一段时间。
  (2)最高电池温度大于某一阈值。
  (3)单体温度上升速度大于某一阈值。
  (4)最高温度与最低温度的温差大于某一阈值。
  满足以上条件中任意两个同时成立,立即置位热失控故障标志位,同时向车端发送信号提醒驾驶员,热失控故障一旦触发,无延迟性执行故障对应动作,会立刻切断车辆的动力输出。也会向云端发出报警信号,后台监控车辆的状态,并进行后续的救援措施。
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