全功能黑马BMS电池管理系统，能显示电池健康状况，每节电芯容量，单体可充电

(原)frh206

zhangfanlei 发表于 2018-7-17 21:42
主动均衡是飞度电容 还是单片反激的dc/dc转换器

这个问题比较专业。主动均衡是反激变压器（flyback）方案。架构类似Ti EMB1428 mos阵列方案。因为无论主动均衡还是电阻均衡，均衡都是根据电芯容量和电芯电量差异均衡，不是单纯看电压。所以不可能用飞度电容。这种只能是电压均衡，并且压差越小，电流越小。

yang9845

对于新产品推广来说，价还是高了，毕竟买蚂蚁，基本肯定钱出去板是好的，回来能正常用，并且蚂蚁兼容铁锂三元，对于以后换电池板还有用。而新产品，不得不承认，肯定会有一些风险，比如力恒的BMS初期板。

选智能保护板最重要的一项是，要能实时提示功率管好坏情况，傻板不可靠的原因就是功率管短路了而你根本不知道，所以最后造成保护板拖坏电池。

(原)frh206

冰雪天堂 发表于 2018-7-18 10:15
用MCU自带ADC去采电池电压，扫描式的，没看出比蚂蚁先进多少，做不到同步采集电压，就别说你的均衡、电量计 ...

看上去你很了解bms。我比较喜欢和专业性强人交流。你的观点我基本同意。但好像没方案是同步采集的。全是扫描式的，即使用了汽车级芯片ltc6804或6811，它也是扫描式，只是速度问题。所以这个问题不成立。另外即使非同步也和均衡或电量计算没关系（起码我程序算法这部分不要求完全同步，或许你的算法需要同步，我就不了解了）。您说的软件稳定性好不好是时间积累的，我太同意了。现在最新软件版本是1.2.40或2.2.40.就是已经改版40次了（并且每次都是建立在bms能基本工作前提下，就是改版时出现明显错误不算一次改版，要简单测试没发现错误才会计算一次改版）。当然改版40次绝对不是终点，没有完美说法，完美只是一种追求。我大多数电动车理论知识都是通过本论坛学习和坛友讨论得来的，所以我本身就是一个用户。只是近几年很少来论坛了。闲暇时间没前些年多了。所以用户需要稳定可靠更是我的努力目标和方向。举例来说，我下次硬件改版的mos驱动和保护上。做到驱动电流比现款更大，开关速度更快。短路保护做到发生即保护，不等电流增大。另外短路保护时有加慢降栅压技术（很多igbt驱动保护上用到技术），漏源钳位技术等。全方位保护mos。 另外我们设计这个bms不和任何人比，不借鉴任何人的产品，从锂电池自身需求出发来设计产品，不是看别人怎么设计我也这样设计。所以和任何其它产品都没啥好比的。不知道是否回答了你的疑问，如果还有疑问，可以买个用用。希望把产品缺点多吐槽下，我们好改善。

(原)frh206

zouyi801031 发表于 2018-7-18 11:49
论坛元老级锂电玩家上海傅工做的板，支持一下。要不是手头还有几块闲置板子，也想吃个螃蟹

谢谢支持！老坛友了

(原)frh206

sqc84 发表于 2018-7-18 14:15
仔细看了下这板子，电压采集与功率MOS在同一块板(也只有一块板)，感觉略显单薄。不过设计理念不错，各种实 ...

现款的主动均衡是分开板子的，后面再改版也是变一个板子了。这样有利于生产，降低成本。两个板子组装太麻烦了。2个板子叠加好处是面积小，一个板子缺点是面积大些。

(原)dvds12345

zhangfanlei 发表于 2018-7-17 21:42
主动均衡是飞度电容 还是单片反激的dc/dc转换器

如果不是dc/dc方案好像对不起这价

(原)frh206

yang9845 发表于 2018-7-18 14:25
对于新产品推广来说，价还是高了，毕竟买蚂蚁，基本肯定钱出去板是好的，回来能正常用，并且蚂蚁兼容铁锂三 ...

谢谢。我们也开发了简化版的程序，支持所有锂电池组。只是这样会少了bms高级功能（不能做到电芯容量，电量，自放电，内阻衰减检测这些功能，均衡也就没办法按照电芯容量和电量差异均衡，所以有明显不足)，所以暂时没上架推广。如果可以做到我们现在版本功能，同时又兼容所有锂电池当然是非常理想情况，只是这个对我们现在来说还是有不少难度，但也是我们追求。
这个产品说新不新（在论坛上算新的），去年做的主动均衡的算比较新的，那个也是测试1-2年后才出的。

(原)setyg

蚂蚁有竞争对手了

(原)frh206

黑马BMS前因后果

Frh206


我为啥要自己设计一个BMS

09年开始接触锂电池是源于接触电动车。我前前后后组装过6组锂电池自己用，全是a123 磷酸铁锂电池。刚开始2组是普通电瓶车上。当时价格挺贵。所以要多学锂电池知识，否则电池提前寿命终止就等于浪费了很多钱。所以学习锂电池知识原动力是钱的问题。不想花钱打水漂。当时市场上可能bms很少，反正我还不知道有这种东西，只知道有硬件保护板。硬件保护板保护电压和均衡电压参数全部不合理。导致前2组锂电池1-2年后衰减明显。所以后来换了一个电动车（迅鹰电摩）又组装了4组a123锂电池。当时也是挑选了很多保护板，最后找到一个相对感觉靠谱点的。然后买回来4个板子，全部把均衡电压给改了（改上面电阻就可以改变均衡起始电压）。尽管我不能改保护电压，但我可以把充电器充电电压调低。所以我把充电器最高电压调的每节大概3.45v左右（均衡是3.4左右）。这样即使插着充电器。好歹满电电压不是很高了。这个办法是有效的，这4组电池（4并或2并2串使用）用了几年衰减不明显。其中1组有个体出问题换了个体。我只是把最高充电电压限制住了。电池寿命就比前2组大大延长。前2组纯粹是被保护板搞坏的，但不用保护板更不安全。

市场上的保护板保护参数不理想，均衡参数也不理想，mos还容易坏（mos驱动和保护电路一看就太简单，和电机控制器上驱动差距很大）。所以我就想自己做个保护板，14-15年做出来了，保护电压和均衡参数都比当时市场上低。Mos驱动和保护能力也和常见板子完全不一样。但这个板子当时设计失误，忘了考虑mos开关瞬间对线路冲击了，这种冲击造成板子元件工作不正常，甚至可能损坏。所以后来16年做了完美改版型号，各种测试都很理想。但是没再生产，也就没上市。因为我此时突然放弃做硬件保护板了，我要设计智能bms，而促使我下这个决心的触发因素，就是我买了比亚迪秦。

14年9月提车。15年，16年每年换一次电池，电池是相当的严重不均衡（13度电，电池半年后可用电量就达到11度电，换了某些电池组后，稍微好转，但一年又变10度了），秦的BMS有明显的设计缺陷，它对我车上电池均衡毫无作用，并且有负作用，不均衡还好，越均衡越差。并且从买车后我就关注电动汽车了，15年参加了很多电动汽车知识技术相关沙龙或培训活动，加入了很多新能源微信技术群。然后我慢慢发现汽车上的bms不只是比亚迪差，其它大多数也不是很理想（很多工程师认知比较片面，这个行业竟然这么不成熟）。我越来越感觉这是个问题，2轮电动车保护板或bms比较低级就算了，电动汽车行业竟然也这么差，远没想到这个现象。于是我越来越有自己要做bms想法，我要尽量把我的对电池理解和管理通过bms实现出来。于是即使硬件保护板改版后已经理想了。我却没动力继续生产它出来。因为即使理想了，又能怎样？它还是个简单的保护板。于是我要做BMS，做一个我比较理想的BMS。因为秦的均衡太差了。（当然这个不是它硬件能力不足，硬件好歹40ma均衡电流，而是程序有问题，导致无效均衡或错误均衡）我相对比较关注均衡功能。行业里主动均衡难搞，电阻均衡容易，所以我先做难搞的主动均衡（可能是个性问题，我就想先把难的搞定）。我用了和TI主动均衡类似的mos阵列方案。但是却不需要Ti那种价格昂贵的芯片（否则一个bms，光那种芯片几百元），设计出来，测试没问题。写了专利。后面硬件改版十多次，基本成熟。就有了现在的主动均衡的bms（但是这个还有点设计缺陷，我后面改版解决了），主动均衡搞好后，毕竟市场主流是电阻均衡（尤其是电动汽车上，几乎95%车（特斯拉，比亚迪，上汽，北汽，江淮，吉利等）都是电阻均衡，所以我又设计了电阻均衡的bms，这个性价比更高。

上面介绍了bms诞生原因，后面介绍下这个bms有啥地方与众不同。

1：它可以关机时彻底断电，支持电池长期放置。
BMS供电部分被切断。BMS没任何部分工作。如果电池长期不用，只需要断开负载就可以了（比如电动车上空开断开就可以长期放置），因为bms上电唤醒电路会检测负载，所以不断开负载会有一点电流。断开负载后整个bms功耗为0，和普通保护板完全从电池拆下效果一样。上电唤醒通过负载（电门）或插充电器都可以上电唤醒。
做这个原因是大多保护板或BMS都无法做到关机完全0功耗，如果长期不用，比如半年或一年不用，电池电量会被板子消耗光，如果不及时充电，电池可能一次性报废（比如大疆无人机电池要几个月充电一次，否则就坏了）。所以就做了这个功能，主要是长期放置不用时优点很突出。不用担心电池很快被板子电消耗光。当然不排除个别电芯自放电大可能，这种可能也要几个月充电一次。一般电池组，可能1-2年充电一次存放足够。

2：它均衡支持电芯电量差异均衡，而不是根据电芯电压差异均衡（杜绝无效错误乱均衡）。

电芯存在电压差不代表不均衡，按照电压差均衡有原理缺陷，尤其是电池衰减老化后会做无效均衡。因不同电芯内阻不同，假如已经是理想均衡电芯，同样电量充电时，会表现电压不同，内组大的电压高，内阻小的电压低，但它们电量确是一样的，如果充电时按照压差均衡，会导致内阻大电芯因电压高被放电。当停止充电时，它电压反而变低，内阻小电芯此时因没被放电电量高，此时电压也高，此时又要对内阻小电芯放电。这样就导致重复无效均衡(之前给内阻大电芯放电均衡是错误均衡，当时不该给它均衡）。就是在刚才这个举例过程中，均衡本不应该开启。因为举例电芯本身就是电量均衡的电芯。如果是放电时均衡也同样这个问题。
因为电压均衡理论依据是电池电量和电压有关。但是因内阻不同，在充放电时不同内阻导致压降对电压影响不同。这种电压均衡策略往往忽略了不同内阻影响。或者说它有效前提是所有电芯的内阻是一致的。这个前提对新电池组来说基本成立。对使用过的老化电池组来说就不成立。所以这种电压差均衡方式对新电池组基本有效，这种均衡方式比较适合一致性好的新电池组。对老化大容量电池组容易会做错误均衡，重复均衡，无效均衡。

3：它可以做到全时均衡。
不会因充放电或其它因素停止均衡，直到完成均衡目标。因为bms会检测每个电芯的容量和当前电量，它就可以根据容量和电量计算电芯需要均衡量，然后完成这个均衡目标（即使放电也可以不停止均衡）。
全时均衡更有利于提高均衡效率，满足衰减的电池组或大容量电池组均衡需求。

4：它可以测量小电流，也可以测量大电流。（几十ma的待机电流，900a以下的充放电大电流都可以测量）。这样不让库仑计功能丢失部分采集数据，更准确。

5：可以针对特定电池模型（需要针对某个电池建模，适合企业用户），结合卡尔曼滤波和模糊神经网络法精确修正因其它因素导致电池电量误差。

6：它可以在电池组使用过程中，因电池温度改变，电池衰减老化等因素导致电池组实际容量改变做自动修正，而不需要用户人为设置这个容量，单体电芯容量，自放电以及健康状况评估。时刻守护监测电池，不需要用户花费很多精力了解电池状况。

7：它支持电池保养模式（也是建议的常规使用模式），可以设置不同截止充电和放电量。比如充电到80%停止，放电到20%停止，避免电池经常满电和亏电。

8：它支持电池组加热和冷却控制。目的是为了更好控制电池组温度。（这个功能需要电池组自身有匹配加热和冷却系统。BMS可以控制这个系统工作）

9：它的充放电mos驱动和保护电路类似电机控制器上设计要求，目的是特殊严峻情况下安全可靠。后面改版型号超越电机控制器对这部分要求（改版型号mos控制电池正极。属于高边驱动。mos驱动能力足够强，短路保护灵敏。短路保护时慢降栅极电压功能，源漏钳位技术，电流释放回路，电流吸收功能。这些都具备）。

10：这个bms不同电池种类不同程序。就是三元或磷酸铁锂电池程序独立。不能通用。这个在电动汽车上都是毫无例外的符合这个特点。但低压bms上往往程序搞成所有锂电池通吃。但这样会牺牲掉bms高级功能。（后面附件表格里面高级功能是不能用这种通吃程序搞定的）为了考虑少数用户不同种类电池经常切换使用，所以我们也做了简化版的程序（程序复杂性大概是正常版本的20%），它所有电池通吃（只需要用户设置几个基本参数）。但基本失去了高级功能。单体电芯容量，自放电，内阻变化，单体可充电量等信息就没了。均衡功能也不能做到按照单体电芯电量差异均衡了，也做不到全时均衡。

附件表格：

(原)frh206

刚才这段描述主要是它起源。就是设计这个bms驱动力在哪。如果大家看了，就基本了解了。设计bms。我是纯爱好和兴趣，绝对没这方面的知名的公司行业背景。所以我们也不和任何大公司或小公司产品比较。就纯粹是把这个产品做到尽量让自己满意。
我10多年从事行业是半导体行业，芯片制造业。像我们熟悉的MOS，IGBT，单片机，存储芯片，交通卡芯片，身份证芯片等芯片制造。