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闲聊电池管理系统(BMS)

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-05-28 20:11:26   浏览次数:44
核心提示:2019年05月28日关于闲聊电池管理系统(BMS)的最新消息:前面介绍了温度采样中的NTC,其实还有温度采样电路设计的东西没说,我准备再找机会写;第二篇换一个话题,否则会比较枯燥,打算介绍一下BMS的全貌,先整体再局部,先把整体了解一遍,后面


前面介绍了温度采样中的NTC,其实还有温度采样电路设计的东西没说,我准备再找机会写;第二篇换一个话题,否则会比较枯燥,打算介绍一下BMS的全貌,先整体再局部,先把整体了解一遍,后面逐个功能去分解。我想在这个总结以及分解的过程中,一定会有很多新的思考与收获。

BMS基本功能和作用我不再啰嗦,网上搜索一大堆,不见得我写的比别人全面;BMS大概就像是给锂离子电池的请的保姆,如果没有它,锂离子电池一旦闹起来就不可收拾;所以我一直认为BMS只是一个临时工,等到锂离子电池成熟长大了,也就不需要BMS了,我也就失业了,嗯,失业后我就去写小说,也不晓得有没有人看。

首先纠正关于BMS的定义,在国标QC/T897-2011中是如下描述的:

标准中定义BMS包括控制器与采集器,是个电子部件;其中控制器叫做BCU,采集器叫做BE,后者名字虽然比较挫,但血脉正统。

然而现实中的叫法就各显神通了,控制器的叫法有BCU、BMU、BMC、BECU等,采集器的叫法有BMU、BIC、CMU、CMC等;叫法不重要,统一语言就好。

接着还是不能避免看看BMS的在电池包中位置,如下简图:

BMS一般置于电池包的内部,也有将控制器拿出来放到外面的;说起来这个,现在流行方案打包组合,三合一、四合一啥的,将OBCDCDCMCUVCU什么的各种组合,还有提出将BMS里面的控制器拿出来和VCU等等组合到一起。

就单单拿控制器来说,基本功能需求与实现方案与以前相比倒没有大的变化,但增多了一项功能安全的需求。功能安全是一个系统工程,最后落到控制器硬件上面,就要求我们选型复杂芯片时(例如单片机、电源芯片等),选择带有功能安全认证的芯片。而且方案设计一开始就要把功能安全理念融入进去,这个对硬件工程师提出了更高的要求,需要从系统的角度来考虑,要进一步掌握整车的运行场景,对硬件工程师来讲是一件好事。功能安全主要解决安全的问题,但与产品的可靠性不是一回事,不见得就会提升产品的可靠性,甚至有可能降低产品的可靠性;而且成本的折中也是一个难题。

采集器一定是放在电池包内部的,但都是内部,有的集成在Module内部,有的放在Module上,还有通过长长的线束与电池连接的集中式方案。

采集器的技术方案最早是用分立元件搭接采样电路(虽然目前还少量存在),后来就逐渐被目前的集成AFE所替代;拓扑方式倒是多种共存,分布式、集中式(最近看到很多集中式的需求),或者二者结合;通信拓扑也有CAN、菊花链方案等。

采集器里面的关键芯片AFE,基本被国外大厂所垄断,国内起步较晚;尤其是美国半导体厂家:美信、ADI、TI,其他国家还有松下、ST、NXP等等,这个里面可以说的东西蛮多的,后面慢慢写。

BMS设计一直被别人诟病,因为它不像功率电路那样用几个关键指标就能来证明其竞争力;对于BMS,别人会说采样是用AFE实现的,是半导体厂商做的好,和硬件设计者关系不大;SOX计算的精度又太难被证明,就造成了一个尴尬的局面:硬件难以证明优秀,软件很难证明优秀,让人觉得没啥技术含量。

这是因为BMS入门的门槛较低,像乐器中的吉他,学过一节课就能53231323地弹着,貌似很厉害,其实起步还算不上;很多人用了一小时功夫就能把BMS的实现方案了解得差不多,其实还差很远。还有可能是BMS基本属于数字电路范畴,缺少了功率电路神秘性。

不去讲BMS涉及的知识范围,单说BMS处理信号的数量就足够多,而且处理对象还是最复杂的电芯,还要适配不同种类的电芯。BMS处理的信号也足够丰富:电芯、碰撞、CAN、充电、水泵、高压、绝缘等等,每一种后面都会牵扯出一系列的知识点。

注:图片来源于book.liionbms.

总结

想要做好BMS,需要了解掌握的东西太多。最基础的器件生产工艺、器件选型、器件失效模式就需要我们花大量的时间去学习,而且涉及的器件种类又很多;然后就是各种标准,包括测试标准、设计标准等;接着才到电路的具体设计,降额设计,PCB设计等等;然后再到功能、性能的验证和整改;BMS没有因为看起来简单而省略掉任何的步骤,相反,因为BMS最靠近电池,往往受到的冲击更为强烈,给它带来许多设计上独特的地方。

 
关键词: bms 电池管理系统 电池


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