如何有效地保證BMS上的穩(wěn)定供電？

電動汽車儲能系統(tǒng)中BMS的安全和穩(wěn)定性是保障其性能的決定性因素，其供電的穩(wěn)定在其中更是起到較為關(guān)鍵的作用，如何有效地保證BMS上的穩(wěn)定供電呢？

BMS整體架構(gòu)

電池管理系統(tǒng)（BMS）作為實時監(jiān)控、自動均衡、智能充放電的電子部件，起到控制充放電、保障安全、延長壽命、計算剩余電量等重要功能，是動力電池和儲能電池組中必不可少的重要部件，通過一系列的控制，保障儲能系統(tǒng)的正常運(yùn)行。BMS電池管理系統(tǒng)通過對電流、電壓、溫度以及SOC等參數(shù)的采集計算，對電池的充放電過程進(jìn)行監(jiān)控和控制，對電池狀態(tài)進(jìn)行分析，從而實現(xiàn)對電池安全的保護(hù)，提升電池綜合性能。

如今，隨著儲能技術(shù)的發(fā)展，BMS的發(fā)展也進(jìn)入到新的領(lǐng)域，通常BMS系統(tǒng)主要由三大部分構(gòu)成，BMS控制器、電池包、以及BDU管理單元。

BMS硬件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要為集中式和分布式：

●   集中式：將所有的電氣采集部件連接到總控上，電壓、電流溫度等都傳輸?shù)街骺刂破鳎杉K和主控模塊的信息交互在電路板上直接實現(xiàn)，電路設(shè)計相對簡單，BMS的安全、穩(wěn)定性相對較低，易受到干擾。 

●   分布式：分為主控制器和從控制器，一個電池包模組配一個從控制器，主控制器只和通訊線連接，主控負(fù)責(zé)采集的信號線，給從板提供的電源線等必須線束。采集溫度、電壓的電池模組附件由從控制器負(fù)責(zé)，最終把采集到的信號通過CAN總線傳輸給主控模塊。通道利用率較高，配置靈活。

圖 1 BMS框架

隔離及通信穩(wěn)定性對BMS系統(tǒng)的重要性

在儲能產(chǎn)業(yè)鏈中，為保證BMS高效、安全、可靠運(yùn)行，一套完善的系統(tǒng)隔離及通信解決方案是至關(guān)重要的。

1. 電源隔離

電動汽車動力電池BMS系統(tǒng)中，一臺車?yán)镉泻芏郆MS模塊，每個模塊都集中從蓄電池里取電，由于各個模塊之間的通信容易相互干擾，為保證BMS單個模塊的供電獨立性，主控制器與顯控單元、高低壓控制器、各從控模塊接口端通常都需隔離器件來保證供電的連續(xù)和穩(wěn)定。從而保證BMS系統(tǒng)正常工作，防止電池過放過充，并進(jìn)行溫度控制，保障電池組件電壓和溫度的平衡。

因此，BMS系統(tǒng)對電源模塊的要求：

●   電池供電，寬輸入電壓范圍；

●   模塊溫升小；

●   長期使用，對可靠性要求高；

●   小體積，低重量，兼容性強(qiáng)，方便方案升級。

2. 通信隔離

基于CAN/485總線在數(shù)據(jù)通信中的可靠性和實時性，通常BMS通過CAN或485總線與整車控制器（VCU)等其他控制模塊進(jìn)行通信。而由于在動力電池組BMS中節(jié)點較多，CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆绞揭脖容^復(fù)雜，易導(dǎo)致整個系統(tǒng)的通信故障，導(dǎo)致BMS對電池實時監(jiān)測、狀態(tài)統(tǒng)計、在線診斷與預(yù)警、充放電與預(yù)充控制等受到影響。電池組的相互連接以及逆變器等串?dāng)_會對CAN總線產(chǎn)生很大信號干擾；當(dāng)電池組負(fù)載節(jié)點過多時，也會導(dǎo)致通信產(chǎn)生擁堵發(fā)生通信堵塞的情況。為保證通信質(zhì)量，在CAN收發(fā)器與微控制器之間通常也需要加入隔離器件。

圖2 隔離器件方案框圖

BMS電源與信號隔離推薦方案

致遠(yuǎn)電子提供多種形式的總線隔離產(chǎn)品包括全隔離CAN/RS-485/RS-232收發(fā)器模塊、隔離DC-DC模塊等?？蔀锽MS系統(tǒng)提供隔離電源模塊作為節(jié)點設(shè)備的供電以及隔離。按照不同節(jié)點設(shè)備的供電、隔離需求，選取不同參數(shù)型號的隔離電源模塊。

1. 電源隔離電源方案

E_UHBDD-6W電源模塊，產(chǎn)品性能提升，適用于絕大多數(shù)復(fù)雜惡劣的工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用，是BMS系統(tǒng)直流供電的理想解決方案，采用業(yè)內(nèi)先進(jìn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案，大幅提升電源轉(zhuǎn)換效率，效率最高可達(dá)86%，有效降低電源溫升，大程度保證用戶產(chǎn)品的可靠性，是板級直流供電的理想解決方案。

2. 通信隔離方案

致遠(yuǎn)電子超過二十年的電源設(shè)計及工藝經(jīng)驗積累，將自主電源IC與成熟SiP工藝結(jié)合，推出高集成度總線隔離方案，能有效解決總線干擾、通信異常等問題。產(chǎn)品有“三合一”全隔離芯片以及DC-DC電源隔離芯片不同方案，滿足不同客戶的需求。

SM15xx系列全隔離CAN收發(fā)芯片相較于傳統(tǒng)模塊方案，在超小、超薄的DFN封裝內(nèi)部集成完整的CAN總線隔離電路，支持CAN及CAN FD協(xié)議，波特率覆蓋40K~5Mbps，工作溫度覆蓋-40℃~125℃，滿足各類復(fù)雜惡劣的工業(yè)現(xiàn)場CAN總線隔離需求。

SM45xx全隔離RS-485收發(fā)芯片基于ZLG自主電源IC設(shè)計實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，相較于常規(guī)產(chǎn)品，其內(nèi)置短路保護(hù)、過溫保護(hù)等保護(hù)電路，并且支持3.3V~5V寬壓輸入，結(jié)合產(chǎn)品優(yōu)異的收發(fā)器電平兼容特性，可兼容3.3V和5V系統(tǒng)，滿足絕大多數(shù)RS-485總線隔離設(shè)計需求。

全工況隔離P0505FT-1W電源芯片，超高集成度，僅為9.00*7.00*3.00mm；效率高達(dá)83%；超低靜態(tài)功耗，低至10Ma；支持持續(xù)短路保護(hù)，自恢復(fù)，能夠為用戶I/O及通信隔離等應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)、可靠的供電解決方案。