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解读《T∕CAAMTB XX -2022 电动汽车用电池管理系统设计规范》---第一部分

2023/08/23
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秋天了,明显感觉到了凉意,最近准备找时间回趟东北老家,好久没看过老家的秋天了。

最近看到一个车用BMS的设计标准,标准名称为《T/CAAMTB XX-2022 电动汽车电池管理系统设计规范_征求意见稿》,如下图所示:目前还是征求意见稿阶段,不像我们熟知的《GB/T38661-2020 电动汽车用电池管理系统技术条件》这种国家标准,它是一个团体标准,由中国汽车动力电池产业创新联盟提出、由中国汽车工业协会归口,是一个推荐性标准。(标准下载链接见文末)

下图为此标准的起草单位与人员,都是主流厂家,看到朱工也在里面,哈哈。

这次的目的是学习与了解这个标准的内容,另外看下有哪些点可以指导我们工作;整个标准的目录如下,可以看到设计规范里面涉及了底层软件硬件以及算法的内容,尤其是最后的附录,有5个实际的故障案例分析,等后面总结下;这次主要学习与了解前6章的内容。

第1、2章略过。

第3章-在术语定义章节,明确定义了控制板为BMU,采集板为CMC,而且还定义了高压采样板为HVMU,这些与GB/T 38661的定义有些差别,感觉更贴近实际。

第4章-在BMS的边界、接口章节,首先总体上将BMS的外部约束条件做了定义与解释,如下图(这个图参考功能安全标准GB/T 34590),将BMS与电池、整车部件、高压部件等的交互行为做了阐述。

然后定义了BMS的6大类别功能,即电池状态检测、电池状态分析、控制功能、电池安全保护、能量控制管理和信息管理,这里功能分得挺全的,软硬件功能都包括了。

最后介绍了BMS的拓扑结构分类,这个内容在以往的任何标准中都没有定义过;标准里面将BMU和CMC之间的通信方式分成了三种拓扑架构:星型分布式BMS、总线式BMS和菊花链分布式BMS。

下图为星型拓扑,BMU处于中央位置,每个CMC通过通信总线单独连到BMU,BMU上面有一个总线集中模块,可以与每个CMC单独进行通信;这个拓扑实际见得比较少,ADIAFE可以实现拓扑方案(LTC6804)。

下图为总线式,其实就是CAN总线式结构,每个CMC上面有个小MCU,可以与BMU之间进行CAN通信,每个CMC都独立处理自己的数据,因此所有的CMC功率消耗基本一致;目前这个拓扑已经很少在新产品看到了。

最后就是大家比较熟悉的菊花链式,下面图示是单方向菊花链,缺点是靠近BMU的CMC处理数据任务比较中,其上的AFE功耗相对大一些。

所以,又定义了双向的菊花链,不仅可以改善AFE功耗差异问题,还可以提供菊花链通信的鲁棒性

第5章-BMS安全设计章节中,首先介绍热失控的概念以及诱发热失控的原因,对于BMS来讲,只能对电池滥用做预防,其他两个无法通过BMS解决。

后面就是围绕如何防止电池滥用问题,提供了两个方向:一是对热失控事件发生前进行预防,二是对热失控事件发生后进行预警。

BMS对于热失控事件的预防措施主要有4个方面,即防止电池过充、防止电池过放后再充电、防止过温、充放电功率限制。

BMS对热失控事件进行预警的内容,又分为了4部分:信号的采集和处理、报警成熟条件的判断、休眠状态下异常唤醒BMS。

其中信号的采集和处理这个部分比较重要,具体包括了温度信号、电压信号、气体压力信号和其他成分信号;内容有点多,举几个关键例子吧,例如温度信号的采样要求如下:尤其是对NTC数量的要求,这里定义了减少NTC数量可行性的前提条件。

标准中对气体压力信号检测要求如下:电池包内可以只放置一个气压测量点,但建议同时使用两个不同型号的压力传感器

最后,对电池漏液、爆喷、电池包进水或冷却液泄露也提供了检测方案,不赘述,具体查看原文。

第6章-BMS硬件设计章节,这一个章节反倒是内容比较少,只对几个关键模块做了设计建议,例如唤醒模块,这个具体看原文吧。

(标准下载链接:https://pan.baidu.com/s/1jBwovTCHFaFAkbEgKVlI0w提取码:pnq9)

总结:

这个标准编写得很好,另外它有一个更大的用处是可以让初学者人深入了解BMS的关键需求,而且知识点的逻辑顺序整理得很清晰;以上所有,仅供参考。

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公众号“新能源BMS”主笔,从事新能源汽车电池系统设计工作,具体为BMS硬件设计工作将近10年,在几个大的主机厂都工作过;希望通过文字,把一些设计经验和总结分享给大家,共同成长。