浅谈汽车BMS的应用保护

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1、浅谈汽车BMS的应用保护AEM科技郭田青什么是BMS?电池管理系统（BMS）主要功能就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。电动汽车的BMS系统较为复杂，实现功能耍求更多，如对电动汽车的动力电池参数进行实时监控、故障诊断、SOC估算、行驶里程估算、短路保护、漏电监测、显示报警，充放电模式选择等，并通过CAN总线的方式与车辆集成控制器或充电机进行信息交互，保障电动汽车高效、可靠、安全运行，并保证在车辆使用过程屮的安全。总之，慨括起来就是三个革木功能：1）准确估测动力电池组的荷电状态；2）动态监测动力电池组的工作状态；3）单体电池间的均衡。

2、本文主要结合过流过压成功应用案例，围绕BMS的安全设计，进一•步说明AEMFUSE/PPTC/TVS被动保护元件的应用。BMS技术原理图电池纣I电池怜冏系统通信e元均衙炽元慎元=三_〒——丄一三三O总正极线柱塔站监控系统O总负极线柱图一：BMS原理框图BMS单元电路的保护应用如上图一，一般电动汽车BMS均包含有数据釆集、均衡单元，控制单元，CAN通信单元和显示单元等。在产品设计之初，必须要符合车用ISO26262标准，通过EMC测试。为避免单元模块Z间出现短路、过载、浪涌以及静电冲击，这就耍在各功能单元选择FUSE、TVS、PPTC等元件來进行保护线路的功能和安全。1）主控制单元BMU的电源输

3、入保护图二：DCin位置的过流保护目前常用的规格有V3A,推荐SolidMatrixHISeriesFuse保护。部分厂商采用1颗PTC进行过流防护。2）从控制器BCU的保护由于各BMS厂家的方案技术有所不同，BCU模块包含数据采样单元和均衡电路等。该部分基木总接与动力电池组相连，类似如下的连接示意图：-220V主充电器220V1控制模块检测模块昌昌电流计电池模组电池模组电池模组电池管理系统令.负载图三：检测板与电池模组pintopin连接检测模块检测模块I任何线路的直接短路都会造成电池直接短路，対车辆和人身安全造成危害，故对功能的安全性要求非常高。业界常见的保护方案主要对采样板的每条电压检测

4、线和均衡线上各串接1颗fuse,防止线与线Z间因各种不可控因素造成短路。例如下图:图四：单个BMU的fuse用量，与其控制的电池节数有关目前，市场上乘用轿布对电池组的耍求是满足300V以上才能驱动电机工作，若单颗电池电芯约3.3V,即至少需要100颗电芯组成的多个电池组才能满足要求，按此对应的每颗电芯有两条检测线，故fuse*2约200颗/车的用量；按此类推，电动大巴的BMS也类似此保护，其驱动电压在500^600V不等，fuse用量超过400颗/车。在选型fuse时，了解到采样电流很小只有mA级，常用的电流规格有1206FA0.5A/0603HI1A,均衡线路乂有主被动之分，电流存在变化，规

5、格1~5A均有选择。我们认为，在实际选型吋，应充分考虑温度的影响，fuse的分断能力在线束短路吋承受能力,在釆样线路t,fuseDCR内阻的影响等。总体來说，BMSS于电动汽车内部，靠近电池组相连，夏犬空间温度会对PTC的工作状态存在较人影响，IT电流变小，触发动作。AEMSolidMarix陶瓷保险丝具备较好的耐温特性，故适合侦测板等位置的过流保护。3）CAN总线的过流、浪涌、静电防护BMS中，各单元模块之间通信，完成信息的传递。主要采用CANbus接口协议。为了防止CANbus在实际应川屮偶然出现的发送输出级对电源及地或负载短路及瞬态电压干扰等现象，在设计过程中，有客八采用fuse或PPT

6、C串联和TVS并联组成保护电路，保护各种短路和其他过电流的情形，考虑CANbus的通用性，其工作电流通常为儿ImA,通常选用低安培电流规格即可满足要求，也可以推荐AEMTF系列低安培规格fuse。图五：CAN总线接口的防护上述保护器件中，HSP（AEM高能保护器）可以替代常见的GDT,防浪涌保护，常用为HSP1206SN/HSP1210SN系列，颇具性价比优势。TVS器件考虑数据传输速率的耍求，TS04021C系列低容值的优势十分适合CAN线的数据传输。fuse应用防浪涌型,常用F1206HI0.5TA。结论当今社会人们对严重的环境污染和气候变化问题的担忧，世界各国纷纷把发展可再生能源与新能源

7、，作为未來能源战略的重要组成部分。山于环境形势的压力和国家政策的支持,电动汽车在能源多元化、动力电气化、排放洁净化的优点，具有鮫广阔的发展前景。AEM产品实现完全表贴化，在BMS实际应用屮也以线路接口位置为主，

8、-分契合客户的操作要求，在保障客户BMS产品功能和安全性上有着非常高的性价比优势。