CN113386625A - 一种用于电池的bms控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电池的BMS控制系统及方法，具体涉及锂电池BMS系统技术领域，包括位于电池组内部用于获取电池组数据的电流传感器和电压传感器、连接电池组内电芯的电芯内ECU和将电芯内ECU数据信息汇总的电芯外ECU，电芯外ECU与外部CAN通信总线连接，进行数据上传；电芯内ECU的数量为多个，多个电芯内ECU与电芯外ECU组成一个CAN总线网络，网络拓扑结构为总线形，传输协议为CAN2.0B，电芯外ECU包含有第一CAN控制器和第二CAN控制器。本发明使整个电池管理系统管理功能强而结构又十分清晰，显著提高了系统的可靠性和可维修性，使电池组可以得到有效的控制和管理，每个单电池都在适当的条件下工作，充分保证电池的安全性、耐久性和动力性。

Description

一种用于电池的BMS控制系统及方法
技术领域
本发明涉及锂电池BMS系统技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于电池的BMS控制系统及方法。
背景技术
众所周知，纯电动汽车的动力输出依靠电池，而电池管理系统BMS(BatteryManagement System)则是其中的核心，负责控制电池的充电和放电以及实现电池状态估算等功能。如果说，把一台电动车比作人体的话，那么电池系统就是他的心脏，而BMS电池管理系统就是支配其身体运作的大脑。BMS电池系统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。但是现有的电池组BMS系统在运行过程中，功能杂乱系统繁冗，系统的可靠性交底，无法使电池组得到有效的管理和控制，导致电池组的安全性和耐久性较低。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于电池的BMS控制系统及方法，包括位于电池组内部用于获取电池组数据的电流传感器和电压传感器、连接电池组内电芯的电芯内ECU和将电芯内ECU数据信息汇总的电芯外ECU，电芯外ECU与外部CAN通信总线连接，进行数据上传；
电芯内ECU的数量为多个，多个电芯内ECU与电芯外ECU组成一个CAN总线网络，网络拓扑结构为总线形，传输协议为CAN2.0B，电芯外ECU包含有第一CAN控制器和第二CAN控制器，第一CAN控制器连接电芯内ECU组成电池组BMS内部的CAN网络，第二CAN控制器与车辆内其他ECU组成车辆CAN总线网络。
在一个优选地实施方式中，所述电芯内ECU包括与电流传感器和电压传感器连接的微控制器、CAN收发器，所述CAN收发器具体为连接第一CAN控制器的接口，所述CAN收发器与微控制器连接有光隔离器。
在一个优选地实施方式中，所述电芯外ECU用于进行数据采集、数据处理、数据控制和数据传输。
在一个优选地实施方式中，所述电芯外ECU包括与第一CAN控制器和第二CAN控制器连接的DSP芯片，所述DPS芯片连接有电压获取模块、电流获取模块、均衡控制模块、电芯内ECU控制模块调节和SOC调节模块。
在一个优选地实施方式中，所述电压获取模块用于获取电压传感器收集的电池组电压数据。
在一个优选地实施方式中，所述电流获取模块用于获取电流传感器收集的电池组电流数据。
在一个优选地实施方式中，所述均衡控制模块连接有均衡器，用于控制均衡器的启动和停止。
在一个优选地实施方式中，所述电池内ECU控制模块用于控制电池组内多个电池内ECU的启动和停止。
在一个优选地实施方式中，所述SOC调节模块用于SOC掉电存储和自放电修正。
一种用于电池的BMS控制方法，包括以下步骤：
步骤一，BMS系统通过电流获取模块和电压获取模块从电池组内的电流传感器和电压传感器获取电池组数据信息，电芯内ECU微控制器接收控制命令，数据的传输通过CAN网络完成，光隔离器提供系统抗干扰；
步骤二，电芯外ECU进行数据采集、数据处理、数据控制和数据传输，实现对电池组内总电压、电流采集，在系统休眠时进行系统监测；
步骤三，根据电池组内的电芯内ECU传来的数据，采用电量累积法计算电池组的SOC，根据使用电池组的开路电压与SOC特性完成数据修正，根据计算的SOC值，控制均衡控制模块实现均衡器启停，实现电压均衡，并控制电芯内ECU，进行电池组的冷却和加热；
步骤四，通过电芯内ECU和电芯外ECU之间的CAN通信，进行电芯外ECU与车辆CAN网络的通信，进行电池BMS控制。
本发明的技术效果和优点：
本发明使整个电池管理系统管理功能强而结构又十分清晰，显著提高了系统的可靠性和可维修性，使电池组可以得到有效的控制和管理，每个单电池都在适当的条件下工作，充分保证电池的安全性、耐久性和动力性。
附图说明
图1为本发明的系统框架结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
如图1所示的一种用于电池的BMS控制系统，包括位于电池组内部用于获取电池组数据的电流传感器和电压传感器、连接电池组内电芯的电芯内ECU和将电芯内ECU数据信息汇总的电芯外ECU，电芯外ECU与外部CAN通信总线连接，进行数据上传；
电芯内ECU的数量为多个，多个电芯内ECU与电芯外ECU组成一个CAN总线网络，网络拓扑结构为总线形，传输协议为CAN2.0B，电芯外ECU包含有第一CAN控制器和第二CAN控制器，第一CAN控制器连接电芯内ECU组成电池组BMS内部的CAN网络，第二CAN控制器与车辆内其他ECU组成车辆CAN总线网络。
进一步的，所述电芯内ECU包括与电流传感器和电压传感器连接的微控制器、CAN收发器，所述CAN收发器具体为连接第一CAN控制器的接口，所述CAN收发器与微控制器连接有光隔离器，采用光隔离器以提高系统抗干扰能力。
进一步的，所述电芯外ECU用于进行数据采集、数据处理、数据控制和数据传输。
进一步的，所述电芯外ECU包括与第一CAN控制器和第二CAN控制器连接的DSP芯片，所述DPS芯片连接有电压获取模块、电流获取模块、均衡控制模块、电芯内ECU控制模块调节和SOC调节模块。
所述电压获取模块用于获取电压传感器收集的电池组电压数据，电流获取模块用于获取电流传感器收集的电池组电流数据，均衡控制模块连接有均衡器，用于控制均衡器的启动和停止，电池内ECU控制模块用于控制电池组内多个电池内ECU的启动和停止，SOC调节模块用于SOC掉电存储和自放电修正。
一种用于电池的BMS控制方法，包括以下步骤：
BMS系统通过电流获取模块和电压获取模块从电池组内的电流传感器和电压传感器获取电池组数据信息，电芯内ECU微控制器接收控制命令，数据的传输通过CAN网络完成，光隔离器提供系统抗干扰；
电芯外ECU进行数据采集、数据处理、数据控制和数据传输，实现对电池组内总电压、电流采集，在系统休眠时进行系统监测；
根据电池组内的电芯内ECU传来的数据，采用电量累积法计算电池组的SOC，根据使用电池组的开路电压与SOC特性完成数据修正，根据计算的SOC值，控制均衡控制模块实现均衡器启停，实现电压均衡，并控制电芯内ECU，进行电池组的冷却和加热；
通过电芯内ECU和电芯外ECU之间的CAN通信，进行电芯外ECU与车辆
CAN网络的通信，进行电池BMS控制；
使整个电池管理系统管理功能强而结构又十分清晰，显著提高了系统的可靠性和可维修性，使电池组可以得到有效的控制和管理，每个单电池都在适当的条件下工作，充分保证电池的安全性、耐久性和动力性。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种用于电池的BMS控制系统，其特征在于，包括位于电池组内部用于获取电池组数据的电流传感器和电压传感器、连接电池组内电芯的电芯内ECU和将电芯内ECU数据信息汇总的电芯外ECU，电芯外ECU与外部CAN通信总线连接，进行数据上传；
电芯内ECU的数量为多个，多个电芯内ECU与电芯外ECU组成一个CAN总线网络，网络拓扑结构为总线形，传输协议为CAN2.0B，电芯外ECU包含有第一CAN控制器和第二CAN控制器，第一CAN控制器连接电芯内ECU组成电池组BMS内部的CAN网络，第二CAN控制器与车辆内其他ECU组成车辆CAN总线网络。
2.根据权利要求1所述的一种用于电池的BMS控制系统，其特征在于：所述电芯内ECU包括与电流传感器和电压传感器连接的微控制器、CAN收发器，所述CAN收发器具体为连接第一CAN控制器的接口，所述CAN收发器与微控制器连接有光隔离器。
3.根据权利要求1所述的一种用于电池的BMS控制系统，其特征在于：所述电芯外ECU用于进行数据采集、数据处理、数据控制和数据传输。
4.根据权利要求1所述的一种用于电池的BMS控制系统，其特征在于：所述电芯外ECU包括与第一CAN控制器和第二CAN控制器连接的DSP芯片，所述DPS芯片连接有电压获取模块、电流获取模块、均衡控制模块、电芯内ECU控制模块调节和SOC调节模块。
5.根据权利要求4所述的一种用于电池的BMS控制系统，其特征在于：所述电压获取模块用于获取电压传感器收集的电池组电压数据。
6.根据权利要求4所述的一种用于电池的BMS控制系统，其特征在于：所述电流获取模块用于获取电流传感器收集的电池组电流数据。
7.根据权利要求4所述的一种用于电池的BMS控制系统，其特征在于：所述均衡控制模块连接有均衡器，用于控制均衡器的启动和停止。
8.根据权利要求4所述的一种用于电池的BMS控制系统，其特征在于：所述电池内ECU控制模块用于控制电池组内多个电池内ECU的启动和停止。
9.根据权利要求4所述的一种用于电池的BMS控制系统，其特征在于：所述SOC调节模块用于SOC掉电存储和自放电修正。
10.一种用于电池的BMS控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，BMS系统通过电流获取模块和电压获取模块从电池组内的电流传感器和电压传感器获取电池组数据信息，电芯内ECU微控制器接收控制命令，数据的传输通过CAN网络完成，光隔离器提供系统抗干扰；
步骤二，电芯外ECU进行数据采集、数据处理、数据控制和数据传输，实现对电池组内总电压、电流采集，在系统休眠时进行系统监测；
步骤三，根据电池组内的电芯内ECU传来的数据，采用电量累积法计算电池组的SOC，根据使用电池组的开路电压与SOC特性完成数据修正，根据计算的SOC值，控制均衡控制模块实现均衡器启停，实现电压均衡，并控制电芯内ECU，进行电池组的冷却和加热；
步骤四，通过电芯内ECU和电芯外ECU之间的CAN通信，进行电芯外ECU与车辆CAN网络的通信，进行电池BMS控制。
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