标签: 电池管理系统

随着电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）在中国市场的日益普及，电池管理系统（BMS）作为这些车辆的关键组成部分，其重要性也日益凸显。BMS的质量直接影响到电池的性能、安全和寿命，因此对于提高电动汽车的整体性能和可靠性至关重要。德州仪器（TI）作为一个在半导体领域具有深厚技术积累的公司，长期致力于为汽车行业提供高性能、高集成度的BMS解决方案。TI的BMS解决方案旨在通过精确的电池监测和管理，提高电池组的效率和使用寿命，同时确保安全性。 1. BMS基础知识：首先回顾了BMS的基本功能和在EV/HEV中的作用，包括电池监测、状态评估、均衡管理和故障诊断等。 2. 16节AFE（模拟前端）解决方案：介绍了TI最新的16节电池单元监测IC，该IC能够提供高精度的电压和温度测量，支持多达16节电池单元的监测，适用于复杂的电池包配置。 3. 主动平衡技术：详细讲解了主动平衡技术的工作原理及其对提高电池组整体性能和寿命的重要性。主动平衡技术能够有效地减少电池单元之间的容量差异，提高电池组的充放电效率。 4. 设计考虑：探讨了在设计BMS时需要考虑的因素，如系统的可靠性、安全性、成本效益以及与车辆其他系统的兼容性等。 5. 参考设计介绍：最后，提供了一系列的参考设计，这些设计展示了如何将TI的BMS解决方案应用于实际的EV/HEV电池包中，帮助工程师快速理解和应用TI的技术。

艾迈斯欧司朗全新IVT传感器AS8512，是一款在工业应用的电池管理系统中测量电流、电压和温度的高精度组件。 近日，全球领先的智能传感器和发射器供应商艾迈斯欧司朗推出全新AS8512 IVT传感器，进一步丰富了电流传感器产品系列。本产品为电池管理系统提供了一款高精度组件，可应用于太阳能系统和风力发电厂及其他领域。 在电池管理系统中，AS8512 IVT传感器可实现近乎零偏移、低噪声、双通道差分电流和电压测量。与串联在电池轨道上的分流电阻器配合使用，该传感器可以准确测量毫安至千安范围内的任意电流值。此外，它的第二个测量通道能够同步捕捉与电流同步的电池电压，或测量内部/外部温度传感器的模拟输出。AS8512采用4线SPI串行接口输出测量数据。 高精度数据采集、低噪声测量且无零点偏移，以及电流、电压和温度的同步测量等特性，使AS8512成为监测先储能、后使用的工业电池储能系统（BESS）长期应用的经济高效传感器。该传感器能够精确测量电流和电压，从而可准确计算电池测试容量（SoC - 充电状态）。 得益于我们卓越的传感器解决方案，客户能够在工业电池应用中高效地设计出电池管理系统。 —— 艾迈斯欧司朗产品线定位与温度传感器高级总监Andreas Schlapka BESS是可充电电池，能够储存各种来源的能量，并在需要时提供电力。它由单个或多个电池组成，可用于电网平衡、备用电源保障以及电网稳定性改善。在当今的能源密集型社会中，工业领域向替代能源和可持续能源转型的道路还很长，因此相关解决方案以及它们所需的传感器技术会越来越具有吸引力和价值。 双通道零漂移、高精度IVT传感器AS8512 现代电池管理系统广泛应用于从电动汽车到工业储能系统的各种场景，需要非常精确的电流和电压测量。 艾迈斯欧司朗推出基于分流电阻的零漂移传感解决方案，为各类应用场景提供最佳技术，包括专为汽车行业电池管理设计的IVT传感器AS8510，以及配套的接口解决方案AS8525。另一款IVT传感器AS8512，则是工业电池系统的理想产品。

　　【哔哥哔特导读】2023年秋季电子峰会吸引了1390人前来技术交流与商务洽谈，本届电子峰会又有哪些亮点值得期待? 　　刚刚过去的2023年是极其不平凡的一年，各行各业都在经历着前所未有的挑战和变化。令人鼓舞的是，虽然面临艰难，但电子行业并没有就此一蹶不振，新能源汽车的强劲势头，人工智能的快速迭代都带动着电子行业往复苏的道路上前行。 　　从外部大环境看，2023年12月14日美联储宣布了最新的议息会议声明，宣布联邦基金利率维持在5.25%-5.5%之间不变，这也意味着为期两年的加息周期结束，而市场普遍预计美联储将在今年上半年进入降息通道。 　　放眼2024年，智能网联汽车电子、800V超充技术、大功率数字电源等新兴领域将进一步促使电子元器件行业进行技术创新和产品升级。与此同时，如何顺应新能源产业崛起的态势，如何“提质降本”仍是横亘在电子元器件行业的两大难题。 　　面对纷繁复杂的市场，产业链上下游企业更应该携手并进，实现资源优化配置，以此推动全产业链的协同发展。2024年4月27日，由Big-Bit商务网主办的2024’中国电子热点解决方案创新峰会将再度起航。 　　回顾2023年11月举办的2023’(第三届)中国电子热点解决方案创新峰会，合共有15名专家分享研究成果，20+名企带来解决方案、50+代表性企业展商展示特色，包括阳光电源、小鹏、吉利、亿率、华为、腾讯、酷派、汇川技术、海尔电视、比亚迪、欣锐、中兴通讯、安克、长城科技、拓邦、TCL、和而泰、航天科工、中国电信、徐工集团、金升阳、航嘉驰源、海信、美的、施耐德、英威腾等产业链上下游知名企业，最终吸引了1390人前来技术交流与商务洽谈。 　　上一届电子峰会同期开展的“新能源技术创新成果展”还集结了19所国内知名院校展示前沿新研究、新技术，其中更有国家重点项目亮相!内容涵盖5G基站电源、大功率数字电源、锂电BMS技术、800V超充、光伏储能技术应用、第三代半导体应用。 　　本次峰会将以“聚链协同 集智向新”为主题，紧跟新能源产业风口，打造产学研合作、上下游共谋的新平台。电子峰会将汇集国内高校知名专家、国内外电子元器件龙头企业和整机知名企业，共寻新能源产业的未来发展趋势与创新方向。 　　亮点一：五大论坛 覆盖新能源全产业链 　　电子峰会深度聚焦供应链协同创新，实现新能源产业链上中下游企业信息互通、技术互相了解、发展共谋，致力于实现全产业链共进，整合优质资源要素，加强产业链联动，探讨新形势下新能源产业集群共进合作共赢之路。 　　论坛一：储能逆变器技术创新论坛 　　涵盖智能互联网汽车感知与识别技术、通信与网络技术、导航与定位技术、车载娱乐与信息系统等话题。 　　论坛二：800V超充技术创新论坛 　　涵盖800V超充技术案例分析和商业应用、充电设施进行升级和改造、800V超充技术在电动汽车充电领域的应用前景等话题。 　　论坛三：大功率数字电源技术创新论坛 　　涵盖服务器电源、大功率照明电源、汽车电源、通信电源等研发与技术管理等话题。 　　论坛四：智能网联汽车电子技术创新论坛 　　涵盖智能互联网汽车感知与识别技术、通信与网络技术、导航与定位技术、车载娱乐与信息系统等话题。 　　论坛五：大功率锂电BMS技术创新论坛 　　涵盖大功率锂电BMS的关键技术、大功率锂电BMS未来的发展趋势和应用前景、电池管理系统(BMS)以及电池组的设计和优化等话题。 　　 　　2023’(第三届)中国电子热点解决方案创新峰会部分演讲嘉宾 　　亮点二：聚焦新能源热点，探讨前沿话题 　　面向近200家整机大企展开调研，围绕整机工程师最关注的议题开展深入探讨，聚焦于智能网联汽车电子、大功率锂电BMS技术、800V超充技术和储能逆变器&大功率数字电源等领域的最新技术。 　　亮点三：全产业链嘉宾集结，名企学术大咖分享 　　名企专家及学术大咖齐聚一堂，全产业链嘉宾通过专家报告、技术交流、案例分享等方式，深入探讨相关领域的热点问题和技术难题，了解核心新技术研究风向，把握头部企业技术动态。 　　亮点四：高校科研成果展，为研发赋能 　　“新能源技术创新成果展”汇聚顶尖高校团队前沿研究成果，搭建产学研协作桥梁纽带，帮助参会观众一站式了解新能源领域最前沿的新技术和新成果。 　　亮点五：独家市场报告，洞悉市场脉搏 　　独家市场报告帮助企业深入了解当前最新技术发展和未来市场发展趋势，为企业创新和产品升级提供有价值的参考。 　　更多电子峰会详情，敬请期待。欢迎感兴趣的电子行业专家、工程师，各企业代表报名本届电子峰会，4月27日与您不见不散! 　　 　　本文为哔哥哔特资讯原创文章，未经允许和授权，不得转载

BMS全称是Battery Management System，电池管理系统。它是配合监控储能电池状态的设备，主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。 图片 摘自网络 电池储能系统由电池组、储能变流器（ PCS）、能源管理系统（EMS）、电池管理系统（BMS）以及其他电气设备共同组成。电池组负责储电；储能变流器（PCS）控制电池组充放电过程，进行交直流的变换；能源管理系统(EMS)进行数据采集、网络监控和能量调度；电池管理系统（BMS）负责监控电池储能单元内各电池运行状态，保障储能单元安全运行。 BMS是电池储能系统的核心子系统之一，负责监控电池储能单元内各电池运行状态，保障储能单元安全可靠运行。BMS能够实时监控、采集储能电池的状态参数（包括但不限于单体电池电压、电池极柱温度、电池回路电流、电池组端电压、电池系统绝缘电阻等），并对相关状态参数进行必要的分析计算，得到更多的系统状态评估参数，并根据特定保护控制策略实现对储能电池本体的有效管控，保证整个电池储能单元的安全可靠运行。同时BMS可以通过自身的通信接口、模拟/数字输入输入接口与外部其他设备（PCS、EMS、消防系统等）进行信息交互，形成整个储 能电站内各子系统的联动控制，确保电站安全、可靠、高效运行。 图：米尔STM32MP157核心板的电池储能系统 储能 BMS因为电池组规模庞大，大多都是三层架构，在从控、主控之上，还有一层总控。 从控 ： 电池单体管理单元 BMU （ battery module unit，也有的叫CSC/CSU 等），负责采集单体电池信息如电压、温度，计算分析电池的 SOC和SOH，实现对单体电池的主动均衡， 并将单体异常信息通过 CAN 通信上传给电池簇管理单元 BCU ； 主控 ： 电池簇管理单元 BCU （ battery cluster unit，也有高压管理单元HVU、BCMU 等），负责收集 BMU上传的各种电池信息，采集电池组的组电压、 组温度、电池组充电放电电流、总电压信息，漏电检测，状态异常时断电保护；计算分析电池组的 SOC和SOH， 并将所有信息通过C AN 通信上传给电池阵列管理单元 BAU； 总控 ： 电池阵列管理单元B AU （ battery array unit，也有叫BAMS、MBMS等 ），对整个储能电站的电池进行集中管理。向下连接各个电池簇管理单元，采集电池簇管理单元上传的各种信息；向上与能源管理系统进行信息交互，通过以太网上传采集的电池信息，接收 EMS系统下达的电池运行参数；通过CAN或RS485与变流器 P CS通信，BMS将电池状态量及异常信息发送给变流器，储能变流器PCS接到BMS告警信息后应进行相应的保护动作。 图：米尔MYD-YA157C-V3核心板及开发板 电池阵列管理单元 BAU采用米尔 A RM架构的MYC-YA157C-V3核心板，核心板基于STM32MP157处理器，Cortex-A7架构 ，支持 1路 千兆以太网， 2路CAN接口和8路UART 接口，满足设备与电池簇管理单元（ BCU ）、储能变流器（ PCS） 和能源管理系统 (EMS) 数据通信功能。大容量存储设计，支持系统长期数据存储；拥有丰富的接口，可连接高清触摸屏幕，显示各类数据信息，实现就地监控和能量管理；拥有千兆网口和RS232、RS485等数据通讯接口，可轻松应对各类场景下的多种功能需求；支持wifi模块数据通讯，带来更快地响应速度和物联网化构建需求。 核心板资源参数： 项目 参数 CPU STM32MP157AAC3,TFBGA361,12×12mm 可选 电源管理芯片 STPMIC1APQR 标配 DDR3 256MB/512MB/1GB容量可选 可选 NandFlash 256MB/512MB/1GB容量可选 可选 eMMC 标配4GB，容量可选（4GB,8GB,16GB等等） 可选 Ethernet 10M/100M/1000MPHY 标配 ExpandIOConnector 邮票孔连接 核心板工作温度 商业级：0℃~+70℃，工业级：-40℃~+85℃ 可选 核心板尺寸 43mm×45mm×1.2mm 核心板PCB工艺 8层板设计，沉金，独立的完整接地层，无铅工艺 米尔MYC-YA157C-V3核心板标注图 米尔MYD-YA157C-V3开发板标注图

来源：小鹏汽车知乎号 电池管理系统，核心就在管理二字。 既然是系统，那就从硬件架构、软件架构两方面来认识BMS。 第一步，认识电池管理系统的硬件架构 图1 主板，作为BMS的大脑，会收集来自各个从板（通常叫LCU）的采样信息，通过低压电气接口与整车进行通讯，控制BDU（高压分断盒）内的继电器动作，实施监控电池的各项状态，保证电池在充放电过程中的安全使用； 从板（LCU），作为BMS的哨兵，实施监控着模组的单体电压、单体温度等信息，将信息传输给主板，具备电池均衡功能，从板与主板的通讯方式通常是CAN通讯或者 菊花链通讯 （一种像菊花形状一样从中心到周边的通讯方式，不要想歪了…）； BDU，是电池包电能进出的大门，通过高压电气接口与整车高压负载和快充线束连接，包含预充电路、总正继电器、总负继电器、快充继电器等，受主板控制； 高压控制板，电池包电能进出的大门门卫，可集成在主板（如图1），也可独立出来，实时监控着电池包的电压电流，同时还包含预充检测和绝缘检测功能。 第二步，认识电池管理系统的软件架构。 面对汽车逐步的电动化、智能化、网联化，汽车电子的软件开发也越来越复杂，所以AUTOSAR联盟也就应运而生了。 AUTOSAR即是Automotive Open System Architecture（汽车开发系统架构），AUTOSAR的分层模型架构使得主机厂、供应商、科研机构可以联合开发、高效配合，构造出强大的 软件系统 。 图2 成熟的BMS软件开发通常是基于AUTOSAR架构开发。AUTOSAR架构将运行在Microcontroller之上的ECU软件分为：Application、RTE、BSW三层，如图2，接下来简单介绍下AUTOSAR各分层的分工情况： Application应用层 ，将软件都划分为一个ASWC（Atomic Software component），包括硬件无关的Application Software component、Sensor Software component、Actuator Software component等。 对于电池管理系统，其功能绝大部分算法逻辑都是在应用层进行，也是BMS软件开发的核心工作。 RTE运行环境 ，提供基础的通讯服务，支持Software Component之间和Software Component到BSW的通讯（包含ECU内部的程序调用、ECU外部的总线通讯等情况），RTE使得应用层的软件架构完全脱离于具体的单个ECU和BSW。 BSW基础软件层 ，如图3所示可细分为：Services Layer、ECU Abstraction Layer、Microcontroller AbstractionLayer和Complex Drivers Layer。 图3 每层的BSW都保护不同的功能模块，介绍如下： Service Layer，服务层，位于BSW最上层，将各种基础软件功能以服务的形式封转起来，供应用层调用，包括RTOS、通讯与网络管理、内存管理、诊断服务、状态管理、程序监控等服务。 ECU Abstraction Layer， 电控单元 抽象层，封转了微控制器层以及外围驱动设备的驱动，将微控制器内外设的访问进行统一，使上层软件应用与ECU硬件相剥离。 Microcontroller Abstraction Layer，微控制器抽象层，位于BSW的最底层，包含访问微控制器的驱动，使上层软件与微控制器相分离，便于应用的移植。 Complex Drivers Layer，复杂驱动层，为了满足实时性等要求，可以利用复杂驱动让应用层通过RTE直接访问硬件，也可以利用复杂驱动封转已有的非分层的软件，以实现项AUTOSAR软件架构逐步实施。 可能这么说题主还不太理解，举个形象的例子。 我们假设搭建BMS的过程和盖一栋大楼差不多（先不管这栋大楼是干什么用的）。 那么，BSW基础软件层，就是我们这栋大楼的地基以及地下基础设施建设部分。 比如，外部供电设备，内部发电机，机房，监控室，仓库，排水系统等等……基础设备。 有了这些基础设施和设备，我们才可以在地面上盖出我们想要的大楼，并且为大楼稳定的运行提供最基础的条件。 RTE运行环境呢， 就是这栋大楼主机房及主配电室，遍布大楼的网线，电线以及通风等一些基础运行通讯设备，包括电信号和网络信号等等。 Application应用层 ，就是我们这栋大楼用来做什么的最终的体现了。 如果是办公大楼，我们就装修成OFFICE； 如果是科研大楼，我们就装修成实验室； 如果只是个皮包公司，我们就装修成夜总会风格就好； 所以通俗的解释，应用层软件的编译，就是这个“装修”的过程，为了实现不同的功能，要开发不同的逻辑。 以上，帮助大家稍微理解一下，底层，环境，应用层，到底是怎样的一种东西。 最后，该讲讲 电池管理系统的功能 了。 最最重点的内容，终于粉墨登场了。 电池管理系统的功能可分为测量功能、核心算法和应用功能，如图4。 BMS功能这块，往细节了说，那篇幅就如滔滔江水延绵不绝了，既然题主是想自学，就走马观花的介绍一番，有个系统性的认知就好。 BMS中大致包含三个大的功能模块。 第一， 测量功能 主要包含： 模组的电压采样和温度采样、Pack的总电压采样和总电流采样、高压互锁检测、绝缘检测。测量功能实时监控着电池的基本状态，是BMS所有功能的基础，离开了这些测量，BMS所有核心算法、应用功能都难以执行。 第二， 核心算法 主要包含： SOC（电池荷电状态）算法、SOH（寿命状态）算法、SOP（ 功率状态 ）算法、电池均衡算法。喜欢挑战算法的朋友可以挑战。 其中，SOC算法，行业内典型的方案有安时积分、开路电压、人工神经网络、 卡尔曼滤波 ，单单某一种方案都会存在缺点，目前主流的方案是使用 安时积分 加上卡尔曼滤波的方式。 SOH算法，目前常用的算法有库仑计算法加上开路电压，还有卡尔曼滤波等等算法。 SOP算法，目前可靠的方法还是靠试验数据，用查表法实现。 均衡功能的原理，可以联想木桶原理，有主动均衡和被动均衡两种方法。主动均衡就是长木板裁剪后来补短木板，使得所有木板平均；被动均衡就是长木板都进行裁剪，保持所有长木板与最短木板一样长。 第三， 应用功能 主要包含： 高压上下电与低压上下电、交流充电与直流充电、电池系统热管理、电池系统故障诊断。 其中，高压上下电与低压上下电是需要其他控制器，比如VCU与BMS配合来实现，BMS完成高压上电后，才能给整车高压负载供电或进行充电（也有厂家做的集成度高的，BMS自己就能搞定上下电的过程）。 交流充电是通过交流充电桩、车载充电机为动力电池充电；直流充电是通过直流充电桩为动力电池充电。充电功能有相关的国标规定。 电池热管理主要是保证电池处在一个合理的温度范围，保证充放电功能处于最佳状态。 故障诊断这块，内容较多，电池的安全就全靠这块，包含过欠压保护、过流保护、继电器粘黏检测、电池压差保护等等功能。 好了，一套行云流水的表演下来，也该收工了。 全文写的有点偏抽象，但大体上能帮助题主建立一个关于BMS的框架性概念。 市面上写BMS的书有很多，学习后能帮助题主建立知识基础，但要想在这方面更深入地发展，还是需要投入到实际项目开发中来。 总之，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。 最后，推荐几本书可以参考的书，当然也可找身边行业内的朋友来推荐： 中山大学出版社 出版的《电动汽车动力电池管理系统设计》 谭晓军 著。 科学出版社出版的《 电动汽车动力电池系统设计与制造技术 》王芳、夏军等著。 机械工业出版社 出版的《电池建模与电池管理系统设计》 克里斯多夫.D.瑞恩 著。 来源：小鹏汽车知乎号