CN110789395A - 一种多层式bms控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多层式BMS控制系统包括采用3层式架构，最底层为多个的电池监测单元BMU，中层为多个的电池簇管理系统BCMS，顶层为1个的电池元管理系统BAMS；一个电池元管理系统BAMS管理若干个电池簇管理系统BCMS，其中电池监测单元BMU和电池簇管理系统BCMS的数量可以根据项目需求变化。该系统具备电池信息的采集、电池一致性管理、荷电状态(SOC)的估算、与上位机的交互、电池的保护、电池的充放电管理、以及系统上下电控制多种功能，功能齐全，可靠性高，通讯及时稳定、适用性广的动力电池管理系统。

Description

一种多层式BMS控制系统
技术领域
本发明涉及一种多层式BMS控制系统，具体为控制系统技术领域。
背景技术
电池管理系统(Battery Management System,BMS)是新能源汽车的核心技术之一。目前常用的BMS拓扑结构有一体机形式，和主从架构两种。这两种方案能够管理的电芯数量有限，功能单一。随着人们对电动汽车性能和续航里程的要求越来越高，传统的BMS架构已经渐渐无法满足需求。
本发明针对新能源汽车领域对电池管理系统的更高要求，提出了一种功能齐全，可靠性高，通讯及时稳定、适用性广的动力电池管理系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多层式BMS控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多层式BMS控制系统包括采用3层式架构，最底层为多个的电池监测单元BMU，中层为多个的电池簇管理系统BCMS，顶层为1个的电池元管理系统BAMS；一个电池元管理系统BAMS管理若干个电池簇管理系统BCMS，其中电池监测单元BMU和电池簇管理系统BCMS的数量可以根据项目需求变化。
作为优选，所述的电池监测单元BMU负责单体电芯电压和温度的采集及上报，上报方式为CAN通讯。
作为优选，所述电池监测单元BMU负责执行各单体电芯的被动均衡，均衡指令由电池簇管理系统BCMS下发。
作为优选，所述的电池簇管理系统BCMS负责接收电池监测单元BMU上报的单体信息，判断需要执行均衡的电芯并下发给电池监测单元BMU。
作为优选，所述的电池簇管理系统BCMS2负责系统上下电时继电器的控制，上下电指令由电池元管理系统BAMS3下发。
作为优选，所述系统中电池簇管理系统BCMS2负责电池故障信息的判断，并上报给电池元管理系统BAMS3。
作为优选，所述系统电池簇管理系统BCMS2负责电池总压和电流的检测，并上报给电池元管理系统BAMS3。
作为优选，所述电池簇管理系统BCMS2负责SOC的估算，并上报给电池元管理系统BAMS3。
作为优选，所述电池簇管理系统BCMS2负责与外部屏幕的通信，实时显示最高电压、最低电压、最高温度、最低温度、电流、SOC等信息，通讯方式为RS485。
作为优选，所述电池元管理系统BAMS3负责收集电池簇管理系统BCMS2上传的各状态信息，并下发工作模式给电池簇管理系统BCMS2。
作为优选，所述电池元管理系统BAMS3负责充电管理，以及下发SOC的校准命令到BCMS。
作为优选，所述电池元管理系统BAMS3负责与上位机的通讯，通讯方式为CAN。
作为优选，所述电池元管理系统BAMS3负责与整车上VCU、仪表等其他设备通讯。
作为优选，所述电池元管理系统BAMS3管理系统具有通讯超时检测功能，当电池簇管理系统BCMS2一定时间内接收不到电池元管理系统BAMS3的CAN报文时，应自行下电。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该系统具备电池信息的采集、电池一致性管理、荷电状态(SOC)的估算、与上位机的交互、电池的保护、电池的充放电管理、以及系统上下电控制多种功能，功能齐全，可靠性高，通讯及时稳定、适用性广的动力电池管理系统。
附图说明
图1为本发明BMS控制系统的框架结构示意图。
图2为本发明实施例中三层式BMS控制系统的框架结构示意图。
附图标记：电池监测单元BMU 1、电池簇管理系统BCMS 2、电池元管理系统BAMS 3。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例，参照图2所示，本实施例提出了一个3层式BMS方案，一种多层式BMS控制系统包括采用3层式架构，该系统方案包含一个电池元管理系统BAMS3，2个中层的电池簇管理系统BCMS2，10个底层的电池监测单元BMU1，其中每个电池簇管理系统BCMS2管理5个电池监测单元BMU1，组成单个电池簇，由电池元管理系统BAMS负责管理2个簇。
其中，所述系统中电池监测单元BMU1由采集模块和单片机模块两个部分组成，采集模块通过芯片33771采集单体电压和温度，并通过SPI的通讯方式传给单片机模块。
其中，所述系统中电池监测单元BMU1的单片机模块负责将单体电压和温度通过CAN通讯的方式发送到CAN总线上。
其中，所述系统中电池监测单元BMU1的单片机模块接收来自电池簇管理系统BCMS2的均衡命令并通过SPI的通讯方式发送给采集模块，电池监测单元BMU1的采集模块执行均衡操作。
其中，所述系统中电池簇管理系统BCMS2由采集模块、故障处理模块、继电器控制模块、SOC估算模块和屏幕通信模块组成。
其中，所述系统中电池簇管理系统BCMS2的采集模块负责采集电池的总压和电流，并发送到CAN总线上。
其中，所述系统中电池簇管理系统BCMS2的故障处理模块负责监测电池监测单元BMU1上传的电压、温度，以及自身采集模块采集的总压和电流，当出现异常时，向电池元管理系统BAMS3发送故障并请求下电。
其中，所述系统中电池簇管理系统BCMS2的继电器控制模块负责系统上下电时的继电器控制，上下电指令由电池簇管理系统BCMS2指定。
其中，所述系统中电池簇管理系统BCMS2的SOC估算模块采用安时积分法估算SOC，且当每次系统上电时辅以开路电压法进行修正。同时接收电池元管理系统BAMS3的SOC校准指令。
其中，所述系统中BCMS的屏幕通信模块负责与外界屏幕的通讯，实时显示最高电压、最低电压、最高温度、最低温度、电流、SOC等信息。通讯方式为RS485。
其中，所述系统中电池元管理系统BAMS3由状态判断模块、充电管理模块、通讯模块组成。
其中，所述系统中电池元管理系统BAMS3的状态判断模块负责接收各个电池簇管理系统BCMS2的工作状态请求，并统一下发工作状态命令到电池簇管理系统BCMS2。
其中，所述系统中电池元管理系统BAMS3的充电管理模块负责系统的充电管理，包括与充电机的通讯、请求充电电流和电压的计算、以及电池满电和馈电时下发给电池簇管理系统BCMS2的SOC的校准命令。
其中，所述系统中电池元管理系统BAMS3的通讯模块负责与VCU、仪表等整车设备的通讯。
其中，所述管理系统具有通讯超时检测功能，当电池簇管理系统BCMS2连续5s内未接收到电池元管理系统BAMS3的CAN报文时，应自行下电。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种多层式BMS控制系统，其特征在于：所述的控制系统采用3层式架构，最底层为多个的电池监测单元BMU(1)，中层为多个的电池簇管理系统BCMS(2)，顶层为1个的电池元管理系统BAMS(3)；一个电池元管理系统BAMS(3)管理若干个电池簇管理系统BCMS(2)，其中电池监测单元BMU(1)和电池簇管理系统BCMS(2)的数量可以根据项目需求变化。
2.根据权利要求1所述的一种多层式BMS控制系统，其特征在于：所述的电池监测单元BMU(1)负责单体电芯电压和温度的采集及上报，上报方式为CAN通讯。
3.根据权利要求1所述的一种多层式BMS控制系统，其特征在于：所述电池监测单元BMU(1)负责执行各单体电芯的被动均衡，均衡指令由电池簇管理系统BCMS(2)下发。
4.根据权利要求1所述的一种多层式BMS控制系统，其特征在于：所述的电池簇管理系统BCMS(2)负责接收电池监测单元BMU(1)上报的单体信息，判断需要执行均衡的电芯并下发给电池监测单元BMU(1)。
5.根据权利要求1所述的一种多层式BMS控制系统，其特征在于：所述的电池簇管理系统BCMS(2)负责系统上下电时继电器的控制，上下电指令由电池元管理系统BAMS(3)下发。
6.根据权利要求1所述的一种多层式BMS控制系统，其特征在于：所述电池簇管理系统BCMS(2)负责电池故障信息的判断，并上报给电池元管理系统BAMS(3)。
7.根据权利要求1所述的一种多层式BMS控制系统，其特征在于：所述电池簇管理系统BCMS(2)负责电池总压和电流的检测，并上报给电池元管理系统BAMS(3)。
8.根据权利要求1所述的一种多层式BMS控制系统，其特征在于：所述电池簇管理系统BCMS(2)负责SOC的估算，并上报给电池元管理系统BAMS(3)。
9.根据权利要求1所述的一种多层式BMS控制系统，其特征在于：所述的电池簇管理系统BCMS(2)负责与外部屏幕的通信，实时显示最高电压、最低电压、最高温度、最低温度、电流、SOC等信息，通讯方式为RS485。
10.根据权利要求1所述的一种多层式BMS控制系统，其特征在于：所述的电池元管理系统BAMS(3)负责收集电池簇管理系统BCMS(2)上传的各状态信息，并下发工作模式给电池簇管理系统BCMS(2)；所述电池元管理系统BAMS(3)负责充电管理，以及下发SOC的校准命令到电池簇管理系统BCMS(2)；所述电池元管理系统BAMS(3)负责与上位机的通讯，通讯方式为CAN；所述电池元管理系统BAMS(3)负责与整车上VCU、仪表等其他设备通讯；所述电池元管理系统BAMS(3)具有通讯超时检测功能，当电池簇管理系统BCMS(2)一定时间内接收不到电池元管理系统BAMS(3)的CAN报文时，应自行下电。
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