电动汽车BMS的功能分配

时间:2016-04-08
    前段时间大众汽车(Volkswagen)宣布召回在美国销售的电动版高尔夫轿车(e-Golf),原因是其电池管理系统可能会将内部电流浪涌当成电流临界条件,从而导致车辆的电动马达突然熄火。首先我们来看一下Volkswagen的电池结构
   

    这里大概率的情况是,电池管理系统检测到了高的电流脉冲,然后进行了保护,这个故障的等级定义比价高。
   

    我们在考虑这个事情的时候,可以把德系的架构都拿来看看,其实是属于将电池管理系统至于比较高等级的(BMS主模块ASIL C)。
   

    我是觉得可以把BMS的很多算法直接放在VCU里面,我们做如下分析:
    一)测量功能:
    1)基本信息测量:电池电压,电流信号的监测,电池包温度的检测 电池管理系统有着基本功能就是测量电池单体的电压,电流和温度,这是所有电池管理系统顶层计算、控制逻辑的基础 。
    2)绝缘电阻检测:电池管理系统内需要对整个电池系统和高压系统进行绝缘检测。
    3)高压互锁检测(HVIL):用来确认整个高压系统的完整性的,当高压系统回路完整性受到破坏的时候启动安全措施。
    二)估算功能
    1)SOC和SOH估计:也是难的部分
    2)均衡:出现单体之间SOC×容量不均衡的时,通过均衡电路进行调整。
    3)电池功率限制 :电池在不同的SOC&温度下,其输入和输出的功率是有一定限制的。
    三)其他功能
    1)继电器控制:包括主+、主-,充电继电器+、充电继电器-、预充继电器
    2)热控制
    3)通信功能:
    4)故障诊断及报警
    5)容错运行
   

    细致的可以看下面这个图:
   

    一个完整的BMS的软件工作比例
   

    我个人觉得未来的发展方向是:
    1)保留功能
    a、单体相关的功能(电压、电流和温度测量&保护)
    b、均衡执行电路
    c、通信
    d、诊断和少的记录
    2)转移的功能
    a、SOx的算法和功率限制
    b、高压测量
    c、继电器控制和诊断
    d、热管理控制
    这里的主要原因是,其实BMS如果做SOC、SOH,其实对BMS的运算能力有了更高的要求,BMS需要考虑整车的安全,其实本身所有的估算还是要放到VCU层面去进行故障处理。那问题来了,我们为何不直接在VCU内进行处理呢?
    相比较而言
    a、VCU可以从整个总线网络上获取,各个点的电压(逆变器、配电盒、电池包)
    b、VCU可以获取主要的电池包电流和逆变器电流,如果前者失效就尽量关掉HVAC,来推断整个电流
    c、VCU缺的是电池包内的问题,但是可以根据多点的温度估算
    d、VCU本身就是一个很高等级的部件
    这样的好处有:
    a、BMS里面的功能可以做的很简单
    b、BMS完全可以模块化在不同的地方
    c、BMS里面将厂家的高低完全降低,可以在VCU里面做校正,来实现多供应商切换
    d、BMS和模组也可以进行分离了
    e、理论上,这样成本和IP更好一些
    f、这样车企完全对电池寿命和保修负责,需要更多的单体和模组数据
   

    如下表所示:
   

    小结:
    1)我相信未来会变得非常简单,BMS这么多企业完全不正常,车企终会掌握电池的实际情况,把后期的数据和前期的测试数据进行分析,这种循环其实电池厂不具备
    2)理论上这种刷写不牵涉到电池厂家,响应速度也快一些
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