最佳功能设计奖—锂离子蓄电池与电源管理系统：锂离子蓄电池系统集成

获奖单位：常州中科来方能源科技有限公司

获奖产品：锂离子蓄电池系统集成

分类：锂离子蓄电池与电源管理系统：锂电池组管理系统（BMS）设计方案

奖项：最佳功能设计奖

选送参赛产品介绍：

一、BMS汽车动力电池管理系统组成

电池管理系统由彩色触摸屏、管理控制主机、电流、电压、温度采集模块组成，

1.BMS汽车电池管理系统方框图

 2.BMS部分主要功能 硬件上包括控制电路和采样电路两部分；软件功能包含安全管理、能量管理、信息管理等主要功能

  ·安全管理主要是监控电池组电流、温度、及单体电池电压等与电池安全相关的重要参数

·能量管理主要是管理电池剩余容量估算，充放电电量控制，容量校正、循环周次记录、SOH（电池健康指数）、SOC 初始化、时间、误差修正；

·信息管理是指电池数据的储存，模块间及系统通讯，运行记录查询，和数据信息显示；

2.1彩色触摸显示屏：具备数据显示及参数上下限报警设置功能；

①显示电池组总电压、电池组总电流、剩余容量（SOC）、最高温度等数据，

②通过触摸屏可以查看到所有采集数据：包括每只单体电池电压；所有电池包内温度，电池剩余容量，能量等；

③通过触摸屏可以对参数进行设置，每只采集模块管理电池数量选择，电池电压上限、下限报警限制设置，温度上限报警设置，最大充电电流，电流上限报警设置，最大电压差报警设置，循环次数，电池健康指数，SOC初始值设置， 额定容量，储备电量校正系数，系统时钟等。

2.2数据采集模块：具备电压、电流和温度数据采集和精度校准功能；

①电流、电压和温度采集采用模块化，每只采集器可采集1-10只电池电压数据和1路温度数据。数据采集器装配在蓄电池壳体内部，随蓄电池模块箱分散安装，蓄电池模块箱之间仅需电源线数据通讯线连接；

②电压采集模块管理电池数量可以从1~N(N≤10)只任意设置，接线方式采用N+1根；温度可根据需要设置成有或无；

③电流采集，电流传感器选用电流霍尔传感器；

2.3主控板具备的CAN总线接口与ISO11898标准完全兼容；

2.4主控板USB接口

  提供数据存储功能，数据存储的时间间隔为20秒，可连续保存一周所有采集数据，通过USB接口连接主机与计算机，使用BMS应用软件即可调出查看所有数据。

2.5主控板提供报警接口，电压上、下限报警，温度上限报警，过电流报警等。

2.6单体电芯保护及均衡电路：

    在并联电芯时，当其中一只单体出现问题时自动断开连接；不会影响并联的其他    电芯的性能发挥。

针对单体电芯的过充、过放、过流、短路、起保护作用；当在充电期间电芯间电压不平衡时对高电压的电芯旁路泄放电量，以保证电芯充电相对一致。

2.7智能充电机：充电模式采用涓流预充电、恒流充电、恒压充电方式。

智能充电机通过CAN总线受主控板信号控制，调整充电模式以及充电电流至电池完全充满。

二、保护及报警参数设置

三、电动汽车锰酸锂动力蓄电池组的构成

        动力蓄电池规格100Ah/324V   

 组合方式：

      ① 采用单体10Ah/3.6V电芯；10并90串；

      ②10只电芯10路独立的保护电路及均衡电路；并联组成一个100Ah/3.6V，装入铝合金外壳，形成一个蓄电池模块。通过极柱和外部连接；如图① ②

      ③由30只100Ah/3.6V蓄电池模块串联组成100Ah/108V蓄电池模块箱，箱内连接熔断器，如图  ③ ④

   ④由3只100Ah/108V蓄电池模块箱串联构成一个100Ah/324V汽车动力蓄电池组。

四、动力蓄电池组结构图

  ① 100Ah/3.6v蓄电池模块装配示意图

②100Ah/3.6v蓄电池模块外形结构图

③100Ah/108V蓄电池组装配示意图

  ④100Ah/108V蓄电池组外形结构示意图  

五、连接方式

    电源管理系统的接口采用航空插头，其中两芯航插为管理系统12V电源接口，四芯航插为管理系统CAN通讯总线接口。

主电流线连接采用台湾Anen公司生产的大电流专用接插件，持续电流175A，正负极隔离电压600V，连接安全可靠。接插件形状如下图。

六、故障提示及报警

当管理系统检测到蓄电池组充放电过程中

1.过充电报警：

      在充电过程中，当电池管理系统检测到蓄电池模块电压达到过压报警设置时，即触发蜂鸣器报警，彩色显示屏显示该组蓄电池模块过电压信息；同时通过CAN总线向智能充电机发出信号，降低充电电流，同时均衡电路开始工作，对高电位蓄电池模块进行旁路分流。当蓄电池模块电压达到过压保护设置，主控板向智能充电机发出信号停止充电，同时发出开关信号，断开回路总开关停止蓄电池组充电。

2.过放电报警：

      在放电过程中，当电池管理系统检测到蓄电池模块电压达到欠压报警设置时，即触发蜂鸣器报警，彩色显示屏显示该节蓄电池模块欠电压信息；当蓄电池模块电压达到欠压保护设置时，主控板发出开关信号，断开回路总开关停止蓄电池组放电。

3.过电流报警：

     在充放电过程中，当电池管理系统检测到蓄电池模块充放电电流达到电流保护设置时，即触发蜂鸣器报警，彩色显示屏提示蓄电池组过电流信息；主控板发出开关信号，断开回路总开关停止蓄电池组充放电。

4.超温度报警：

      在充放电过程中，当电池管理系统检测到蓄电池模块温度达到温度保护设置时，即触发蜂鸣器报警，彩色显示屏显示超温蓄电池模块信息；同时通过CAN总线向电机控制器发出信号，降低电机工作电流，同时启动散热系统对超温的蓄电池模块进行强制散热；主控板发出开关信号，断开回路总开关停止蓄电池组充放电。

5.电压差报警：

    在充放电过程中，当电池管理系统检测到蓄电池模块达到电压差报警设置时，即触发蜂鸣器报警，同时通过CAN总线向电机控制器发出信号，降低充放电电流；彩色显示屏显示最高和最低的蓄电池模块电池信息

6.低容量报警：

在放电过程中，当电池管理系统检测到蓄电池组达到低容量报警设置时，即触发蜂鸣器报警，彩色显示屏显示蓄电池组电池剩余容量信息。

     采用此电源管理系统具有管理功能抗干扰力强，系统运行稳定；数据传输通讯快捷，保护功能完善，安全系数高，电池模块数随空间大小任意调节，组装结构简便，

选送参赛产品点评：

该产品采用此电源管理系统具有管理功能抗干扰力强，系统运行稳定；数据传输通讯快捷，保护功能完善，安全系数高，电池模块数随空间大小任意调节，组装结构简便，