BMS开发课程笔记-BMS设计需求及功能定义

hudaren43

前言

本文简单介绍下电池管理系统开发中的设计需求及功能定义。

全文分两部分内容：

一是需求分析，主要介绍如何从整车需求分解出BMS设计需求，并简单介绍BMS的分层需求结构；

二是介绍BMS基于设计需求的功能模块定义及分类。

设计需求分析

BMS作为电池系统的重要组成部分，其设计需求来自于电池系统需求的分解，而电池系统的需求又来自于客户对整车需求的分解。从整车、电池系统、电池管理系统三个层面看，其需求关系如下图所示。



从整车层面，与电池相关的性能主要体现在动力性、经济性、安全性及使用便利性四个方面。

将整车需求分解到电池系统层面，：

①动力性：要求电池系统具备足够的功率储备，以满足车辆加速及高速行驶等要求。

②经济性：要求电池系统储备足够的能量，以满足整车续航需求。

③安全性：要求电池系统自身电芯的安全性及成组后pack的安全性，以防止产生爆炸、自燃的安全事件。

④便利性：要求电池充电时间短，同时使用寿命长。这是因为随着电池使用次数的增加，其性能会有所衰减，当性能衰减过快时，对用户的使用就会造成很大的影响。

将电池系统需求分解到电池管理系统层面，即得到电池管理系统的主要需求，那么我们认为一个电池管理系统应该至少包含以下五个功能：功率管理、能量管理、安全管理、充电管理、寿命预测。



当然这五个基本的功能需求也需要依赖于其他的功能来实现，例如能量管理需要依赖于SOC估计及寿命估计，安全管理需要依赖于绝缘检测、均衡控制以及电池状态监控等。

BMS这五个基本的功能需求可以认为是最顶级的需求，需要依靠下一级的功能支撑。所以电池管理系统的功能是一个分层的结构，其分层功能及联系可如下图所示。



物理层是最基本的结构，其直接与电池系统交互，获取电池最基本的电压、电流、温度等信息。

中间层是通过物理层得到的电池信息，进行电池的核心状态的估计，包括SOC、SOE、SOP以及SOH等，同时支撑应用层面向整车控制的五大功能需求的实现。

BMS系统主要功能模块

基于以上功能需求，可以将BMS主要功能分为以下几个功能模块：采样及测量功能、状态估计及预测功能、控制及管理功能、通讯及诊断功能。

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采样及测量功能

采样及测量功能进一步细分可分为：基础信息采样、功能扩展采样、电安全采样。

基础信息采样主要完成：单体电压采样、单体温度采样、PACK电压采样、PACK电流采样，这其实就是前面所介绍的BMS物理层的基本功能需求。

功能扩展采样主要完成：热管理系统水温采样、充电枪温度采样、供电电源电压采样、高压回路电压采样，这里主要为了满足车辆某些特定功能需求。

电安全采样主要完成：绝缘电阻监测、高压互锁监测。绝缘电阻严格意义来讲并不是直接测量得出的，通常是通过测量电压后计算得出。

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状态估计及预测功能

状态估计及预测功能进一步细分可分为电特性状态估计、安全特性估计。

电特性状态估计主要完成：SOC估计、SOP估计、SOH估计、SOE估计，这其实就是BMS中间层的基本功能需求。

安全特性估计主要完成：电池内部温度估计、漏电流估计。
我们采样得到的电池温度信息通常是电池表面温度，由于工作时电池内部温度要远高于表面温度，因此需要根据电池工作状态对电池内部温度进行准确估计，以避免发生热失控。电池在生产或使用过程中，若产生锂的堆积，则有存在微短路的风险。当内部微短路持续一段时间，漏电流就会增加，漏电流的增加则会导致电池发热，增加热失控风险。
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控制及管理功能

控制及管理功能可以细分为：均衡管理、热管理、充放电管理。

均衡管理主要完成：被动/主动均衡、均衡策略。被动均衡做的是能量释放，主动均衡做的是能量转移。无论被动均衡还是主动均衡，均需要BMS系统判断在什么时候开始均衡，均衡到何种程度既可以关闭均衡，均衡时如何开启几个均衡通道等等，这就是均衡策略。

热管理主要完成：电池冷却、低温加热。

充放电管理主要完成：继电器控制、充电管理、功率限制。

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通讯及诊断功能

通讯及诊断功能可以细分为：通讯功能、故障诊断功能。

通讯功能主要完成：内部通讯、整车通讯、充电通讯。内部通讯分为板内和板外通讯。如果采用的是分布式的BMS架构，通常采用的就是板外通讯，或称板间通讯，通常采用CAN通讯。板内通常指的单片机与外围之间的通讯，通常采用SPI通讯。

故障诊断主要完成：诊断策略、故障处理、故障数据记录。诊断策略指的主要是如何判断一个故障、以及故障的消除等。故障处理可以认为是我们常说的故障的分级，如一级故障报警、二级故障降功率、三级故障断高压等等。故障数据记录指的不仅仅是记录故障，还需要记录故障发生的场景，以便于后续进行故障的分析。

以上功能结构可用下图表示：



以上就是本文全部内容，希望对铁子们有所帮助。

zy_wawj

关于电池管理系统（BMS）设计需求及功能定义的课程笔记，简要概述如下：

一、设计需求分析：

BMS的设计需求源于整车需求的分解。整车对电池系统的需求主要体现在动力性、经济性、安全性和使用便利性等方面。分解到BMS层面，需求涉及电池状态监测、能量管理、安全性保障和通信功能等。需求结构分层，涵盖功能层、性能层和硬件层等。

二、功能定义：

基于设计需求，BMS的功能模块主要包括电池状态监测、能量管理、安全保护和通信等。电池状态监测负责对电池的电压、电流和温度等进行实时监控；能量管理负责电池的充电和放电控制，以优化整车性能；安全保护包括过充、过放和短路保护等；通信功能实现与其他车载系统的数据交互。

以上是电池管理系统（BMS）设计需求及功能定义的简要介绍，对于详细设计和开发，还需进一步深入研究和分析。

yuanyou

关于电池管理系统（BMS）设计需求及功能定义的笔记如下：

一、设计需求分析：

BMS的设计需求源于整车需求的分解。从整车层面，与电池相关的性能主要体现在动力性、经济性、安全性及使用便利性。这些需求进一步细分为电池系统的需求，最终构成BMS的设计需求。BMS的需求分层结构清晰，确保系统满足整车各项性能要求。

二、功能定义：

基于设计需求，BMS的功能模块主要包括电池状态监测、安全管理、能量管理和通信交互等。电池状态监测实现对电池性能的实时评估；安全管理则确保电池运行的安全；能量管理优化电池使用，提升整车经济性和动力性；通信交互则实现与其他系统或设备的信息互通。

以上是简单的介绍，后续将详细阐述各部分的细节和实现方法。

yuanyou

您的课程笔记简述了电池管理系统（BMS）的开发背景和设计需求。针对您的内容，我作为汽车工程师提供以下专业回复：

您的笔记概述了从整车需求到BMS设计需求的分解过程，这是非常重要的第一步，为后续的BMS设计提供了明确的方向。关于功能定义，基于设计需求，BMS应具备监控电池状态、管理电池充放电、保障电池安全以及提供故障诊断与通信等功能模块。这些功能对于确保电池系统的性能，如动力性、经济性、安全性及使用便利性至关重要。

希望以上回复对您有所启发，期待您后续关于BMS开发的更多内容。

mengmianren

关于电池管理系统（BMS）设计需求及功能定义的课程笔记，简要概述如下：

一、设计需求分析：

BMS的设计需求源于整车需求的分解。整车对电池系统的需求主要体现在动力性、经济性、安全性和使用便利性等方面。这些需求进一步细化为电池系统的性能要求，再逐步分解到BMS的设计需求。BMS的需求结构呈现分层特点，包括基础功能需求、安全需求、性能需求等。

二、功能定义：

基于设计需求，BMS的功能模块主要包括电池状态监测、电池安全管理、能量管理及通信接口等。其中，电池状态监测负责监控电池状态，确保电池工作在最佳状态；电池安全管理则负责在电池出现异常时及时采取保护措施；能量管理则关注电池的充电和放电控制，以提高电池的使用效率；通信接口实现与其他系统或设备的通信，确保信息的实时传递。

以上是有关BMS设计需求及功能定义的简要介绍，具体内容还需结合实际情况进行深入研究和探讨。

zy_wawj

关于电池管理系统（BMS）设计需求及功能定义的笔记如下：

一、设计需求分析：

BMS的设计需求源于整车需求的分解。从整车层面，与电池相关的性能主要体现在动力性、经济性、安全性及使用便利性。这些需求进一步细分，形成对电池管理系统的高层次需求。在电池系统层面，需要考虑电池的充放电性能、寿命、安全等。最终，这些需求转化为对BMS的具体设计需求。

二、功能定义：

基于设计需求，BMS的功能模块主要包括电池状态监测、电池安全管理、能量管理及通信接口等。状态监测负责对电池的电压、电流、温度等参数进行实时监测；安全管理则涉及到电池的过充、过放、过温等保护；能量管理旨在优化电池的充放电过程，以提高整车的经济性和动力性；通信接口则实现BMS与整车的其他控制系统以及外部设备的通信。

以上是简单介绍，详细的解析和定义还需要结合实际情况进行深入研究。

hk4835

关于电池管理系统（BMS）设计需求及功能定义的课程笔记已经简明扼要地概述了相关内容。对于设计需求分析，BMS的设计需求源于整车需求的分解，这些需求涵盖了动力性、经济性、安全性和使用便利性等方面。具体到功能定义，BMS需要包括能量管理、状态监测、故障诊断与保护等核心功能模块。这些模块协同工作，确保电池系统的稳定运行和车辆的高效性能。此外，为了满足日益增长的市场需求和技术进步，BMS的设计还需注重智能化和集成度的提升。总之，BMS的设计需紧密结合整车需求，确保电池系统的安全、可靠和经济性。

shinch

关于电池管理系统（BMS）设计需求及功能定义的笔记如下：

一、需求分析：

电池管理系统（BMS）作为电池系统的大脑，其设计需求源于整车需求之分解。整车对电池系统的要求主要集中在动力性、经济性、安全性及使用便利性等方面。这些需求进一步细分为电池管理系统的具体设计需求，如电池状态监测、能量管理、安全保护等。

二、功能定义：

基于上述设计需求，BMS的功能模块主要包括电池状态监测、能量管理、热管理、故障诊断与通信等。其中，电池状态监测用于实时监测电池性能参数；能量管理则负责电池的充电与放电控制，以优化整车动力性及经济性；热管理则确保电池工作在适宜的温度范围内；故障诊断与通信模块则负责系统故障诊断及与整车控制器进行通信。

以上是简要介绍，详细的开发过程还需要结合实际情况进行深入研究和实践。

lihu35

关于电池管理系统（BMS）设计需求及功能定义的笔记如下：

一、设计需求分析：

BMS的设计需求源于整车需求的分解。从整车层面，与电池相关的性能主要体现在动力性、经济性、安全性及使用便利性。这些需求进一步细分为电池系统的需求，最终落实到BMS的设计需求。BMS的分层需求结构包括硬件需求、软件需求以及与其他系统的协同需求。

二、功能定义：

基于设计需求，BMS的功能模块主要包括电池状态监测、电池安全管理、能量管理与热管理等。电池状态监测负责实时监测电池的状态参数，如电压、电流和温度等；电池安全管理则负责对电池的充放电、均衡等进行管理，确保电池的安全运行；能量管理主要优化电池的充放电策略，以提高整车的经济性；热管理则负责对电池的热环境进行控制，保证电池的工作温度在一个合适的范围内。这些功能模块共同协作，确保电池系统的正常运行。

babylemon828

关于电池管理系统（BMS）设计需求及功能定义的课程笔记已经概述完毕。针对所提到的内容，我简要回复如下：

首先，对于需求分析部分，电池管理系统的设计需求确实源自整车需求的分解。从整车层面来看，与电池相关的性能主要包括动力性、经济性、安全性和使用便利性。其中动力性涉及到电池的电量输出和续航能力；经济性关注电池的寿命和成本；安全性涉及电池系统的稳定性和安全性；使用便利性则与电池的充电速度、重量、体积等息息相关。因此，在设计BMS时，必须充分考虑这些整车需求。其次，关于功能定义部分，BMS的功能模块需要根据设计需求来定义和分类，包括但不限于电池状态监测、能量管理、故障诊断和安全保护等。这些功能模块共同确保电池系统的正常运行和整车性能的实现。

以上回复基于专业的汽车工程师角度阐述，供您参考。

随风1

针对上述关于电池管理系统（BMS）设计需求及功能定义的描述，以下是专业的回复：

关于电池管理系统开发中的设计需求及功能定义，其重要性不言而喻。设计需求分析中，BMS的设计需求源自整车需求的分解，而最终体现的是客户对整车的期望。从整车层面考虑，与电池相关的性能主要包括动力性、经济性、安全性及使用便利性。对于功能定义，BMS需根据设计需求分为几大功能模块，如能量管理、电池状态监测、故障诊断与保护等。在设计过程中，我们需要根据具体需求对每个功能模块进行详细定义和分类，确保BMS的性能能够满足整车的实际需求。总之，合理的设计需求和功能定义是确保电池管理系统高效、安全运行的基石。

希望对你有所帮助。

xiaocheng

回复如下：

本文所介绍的电池管理系统（BMS）设计需求及功能定义对于电动汽车的开发至关重要。文章首先阐述了如何从整车需求中分解出BMS的设计需求，并简要介绍了其分层需求结构。接着，基于设计需求，对BMS的功能模块进行了定义和分类。其中，BMS作为电池系统的重要组成部分，其设计需求源于电池系统需求的分解，而这些需求最终都来自于客户对整车的期望。在整车层面，与电池相关的性能主要体现在动力性、经济性、安全性和使用便利性。准确理解并满足这些性能要求，是开发一个优秀BMS的关键。后续将详细介绍各功能模块的详细设计和实现方法。