作为一名动力电池包电气工程师,电气元件选型是工作内容的一部分,偶尔,就会面临BMS系统的选型问题。新的BMS厂家,新的系统配置,厚厚的规格书,充满喜人的参数。我们不能不信,也不可全信,主观臆断是工程人的敌人。抱持客观的态度,搁置判断,以事实为依据,以测量结果为准绳。

1BMS的一般功能需求

BMS的功能需求,需要从整车厂商对电池包的整体需求中提炼出来,转而向BMS供应商做出要求。BMS供应商按照需求设计产品功能,完成内部设计验证流程后,将样品提交给电池包制造商。提出要求的人需要对样品功能做出验证,进而判断是否达到自己的需求。

BMS按照规模不同,分为集中式(或者叫一体机)和分布式。

集中式BMS,如下图所示。全部数据采集、处理、系统对外通讯和管理功能都集中在一个实体上。可以说是一个简化版的电池管理系统,主要为简单系统,低压系统,对成本敏感的系统设计。在功能设置上,一般只提供较基础的功能,检测精度相对较低,主要卖点是性价比。

分布式BMS,由一个主板和多个从板组成,如下图所示。电压和温度采集功能安排在从板上,通讯、数据处理和管理功能安排在主板上。分布式BMS,可以应用于大巴等具备多个电池箱体的情形,也适合于一个箱体包含多个电池模组的情形。在功能设置上比较全面,检测精度相对较高,一般作为高端产品推广。

下面以较复杂的分布式电池管理系统为例,列举BMS的一般功能需求。

从板功能包括单体电池电压、温度采样,将数据暂时存储在本地,待主板发来数据请求时,再将数据组发送到CAN总线上去;均衡功能设置在从板,接收到主板均衡指令后,启动均衡过程;此外,某些品牌的从板还具备开关控制功能。

主板功能分成采样、故障诊断、数据分析、控制策略执行、通讯功能和开关量控制功能。

采样是指对系统的总电流、总电压、绝缘等参数的数据实时收集。

故障诊断指,对故障的监测、定位、上报等一系列动作以及完成整车控制器针对故障下达的指令,如切断主回路接触器或者降功率运行等。

数据分析,指从板上报的电池电压、温度等数据,主板需要进行初步处理,得到最大温差、最大压差,估计SOC、SOH等参数,做好上报给整车控制器的准备。

控制策略执行,指按照系统软件中设置好的控制策略,执行系统上下电流程、充放电流程等。

通讯功能,包括与从板之间的内部通讯,与整车控制器和充电机之间的外部通讯以及通过预留的调试接口与调试装置通讯的功能。

开关量控制功能,主要是根据制定好的控制策略执行高压继电器、热管理、灭火器等的控制。

2BMS的功能性测试项目及方法概述

测试项目,就是针对需求功能项目,一一测试验证。用测试结果与技术协议要求水平对比,判断是否满足电池包的需求。

2.1单体电压检测功能验证

电池包主回路和BMS均未上电,测量每只电池端电压,测试工具可以是万用表,精度等级至少比BMS检测精度高一个数量级。给系统正常上电,但主回路内没有电流,读取BMS检测到的电池电压。BMS检测到的电压与手工测量电压的最大偏差,作为单体电压检测的精度值。

2.2温度监测功能验证

与单体电压精度验证类似,把高精度的温度测量仪的测量结果作为准确值,比较BMS的检测结果,以两个测量结果的最大偏差值作为BMS检测精度。注意,与哪个温度探头对比,就要把温度测量仪的探头放置在其附近。

2.3总体电流检测功能验证

利用充放电测试仪对电池包进行放电,用充放电设备上的电流显示值与BMS检测到的电流值做差,除以充放电设备显示值,得到总体电流的显示精度,是一个百分数。同样的方式,测量充电电流。电流测量也可以使用高精度钳形电流表。需要注意的是,测试电流值的选取,最好能够覆盖一般系统的全部电流范围,尤其需要

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