BMS电池管理系统三种均衡控制算法的区别与应用场景,附实战方案

发布时间:2025-02-13 阅读量:3826 来源: 我爱方案网 作者: bebop

BMS均衡技术主要是指电池管理系统BMS中用于维护电池组中各个单体电池电量一致性的技术。其基本原理是通过监控电池组的充放电状态,以及各个单体电池的电压、电流、温度等参数,然后通过相应的控制策略,对电池单体进行充放电过程中的调节,降低电池单体之间的不均衡特性,使得各个单体电池的电量尽可能地保持一致,从而提高整个BMS系统的性能和寿命。

快包分析师根据BMS的三种均衡控制算法的区别与不同的应用场景,推荐安全稳定且高效的BMS方案及主控芯片。

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各均衡方案优缺点对比:
① 被动均衡方式
优点:电路结构简单,成本较低。
缺点:只能做充电均衡。同时,在充电均衡过程中,多余的能量是作为热量释放掉的,使得整个系统的效率低、功耗高,均衡电流50mA。
BMS应用:电动自行车、电摩。
② 飞度电容方案
优点:成本低,结构简单,主动式能量利用率高。
缺点:均衡效率有限,是把电容作为能量传递的载体。该方案可以实现能量在电池组任意两个单体之间的直接转移。由于均衡电流受电容电压与电池组中单体电压之差的限制,随着均衡过程的进行,均衡速度会越来越慢,量产均衡电流300mA左右。
③ 储能电感方案
优点:主动式能量利用率高,均衡效果大于电容方案,量产均衡电流5A。
缺点:只能在相邻的两节之间转移能量;成本偏高,结构复杂DC/DC单向均衡:均衡性能有限,目前量产均衡电流可以到1ADC/DC双向均衡:均衡效果理想,成本高,结构复杂,适用于大型动力电池或储能站电池,目前量产均衡电流可以到5A。

实战方案推荐:

方案一:基于NXPS32K144的BMS一体机解决方案

一般BMS由一个主控单元和多个从控单元组成,从控单元直接连接电池包(BatteryPack),采集电池的电压、电流和温度等,主控单元通过CAN汇流排或DaisyChain(菊轮链)通信等方式管理多个从控单元。基于NXPS32K144的BMS一体机解决方案支持菊轮链和CAN网路。具有极大的灵活性,可满足不同客户的需求。

使用NXPS32K144作为BMS的控制处理单元,一方面留有CANBUS可以与其他的BMU及其它ECU连接,接受车身诸多感测器的信号,另一方面使用SPI直接或透过NXPMC33664转为TransformerPhysicalLayer(TPL)与NXPMC33771AFEIC通信,获取AFE采集的资料。

核心技术优势

· 监测单节电池的电压、温度

· 监测整串的电压、电流、温度

· 单节电池之间具有被动均衡功能

· 电池包之间采用CAN汇流排或者菊轮炼连接

· 带有多种保护和诊断功能

· 支援SPI/TPL两种可选配的通信方式

方案规格

· 单颗MC33771可监测7到14串电池

· 内置被动均衡电流开关管,最大支援300mA被动均衡电流

· 内置库伦计,用于电流检测

· ASILC芯片功能安全等级

· 可支援63颗MC33771级联

· 检测精度2mV

· 支援43种内部自检测功能

· 65us内同步测量电压电流

方案二:一体式智能BMS电池管理系统应用方案

极海半导体智能电池管理系统应用方案,支持实时采集、处理、存储电池组运行过程中的重要信息,可配合外部设备如整车控制器交换信息,解决电池系统中安全性、可用性、易用性、使用寿命等关键问题,有效延长电池使用寿命,提高电池能源的利用率。

方案特点

· 采用 APM32F103RCT7系列车规级 MCU

· 支持6~18V超宽电源输入

· 支持42串电压采集(精度±5mV)

· 支持12路温度采集(温度±1℃)

· 支持多路CAN通讯,整车CAN支持特定帧唤醒

· 8路高边驱动,4路低边,均支持三态检测

· 支持分流器和霍尔传感器等高精度电流检测

· 系统支持OTA远程升级、带升级失败程序回滚等功能

APM32F103RCT7芯片框图

极海APM32F103RCT7产品特性

· 基于Arm® Cortex®-M3内核,工作主频96MHz

· 内置256KB FLASH,有效支持大量数据的OTA升级

· 工作温度覆盖-40℃~105℃,对复杂工作环境具有高适应性,保障系统稳定运行

· 12-bit 高精度ADC,可协助AFE做采集精度补偿,并可准确检测功率器件,防止过温故障

· 集成丰富的外设接口,可实时有效地与模拟前端、霍尔传感器等外设传感器进行通信

· 支持双CAN接口,符合2.0A/2.0B(主动)规范,通信速率高达1Mbit/s,支持USB和CAN独立工作,满足车身控制、仪表通信、整车充电控制、监控以及标定操作需求

· 芯片ESD等级高达5.5KV,抗干扰能力强,对电磁环境有更高容忍度

· 通过AEC-Q100车规认证、IEC61508 SIL3功能安全认证

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