【解决方案】如何有效地保证BMS上的稳定供电？

 

电动汽车储能系统中BMS的安全和稳定性是保障其性能的决定性因素，其供电的稳定在其中更是起到较为关键的作用，如何有效地保证BMS上的稳定供电呢？

 

  BMS整体架构

电池管理系统（BMS）作为实时监控、自动均衡、智能充放电的电子部件，起到控制充放电、保障安全、延长寿命、计算剩余电量等重要功能，是动力电池和储能电池组中必不可少的重要部件，通过一系列的控制，保障储能系统的正常运行。BMS电池管理系统通过对电流、电压、温度以及SOC等参数的采集计算，对电池的充放电过程进行监控和控制，对电池状态进行分析，从而实现对电池安全的保护，提升电池综合性能。如今，随着储能技术的发展，BMS的发展也进入到新的领域，通常BMS系统主要由三大部分构成，BMS控制器、电池包、以及BDU管理单元。BMS硬件的拓扑结构主要为集中式和分布式：

• 集中式：将所有的电气采集部件连接到总控上，电压、电流温度等都传输到主控制器，采集模块和主控模块的信息交互在电路板上直接实现，电路设计相对简单，BMS的安全、稳定性相对较低，易受到干扰。 

• 分布式：分为主控制器和从控制器，一个电池包模组配一个从控制器，主控制器只和通讯线连接，主控负责采集的信号线，给从板提供的电源线等必须线束。采集温度、电压的电池模组附件由从控制器负责，最终把采集到的信号通过CAN总线传输给主控模块。通道利用率较高，配置灵活。

图 1 BMS框架

 

  隔离及通信稳定性对BMS系统的重要性

在储能产业链中，为保证BMS高效、安全、可靠运行，一套完善的系统隔离及通信解决方案是至关重要的。

1. 电源隔离

电动汽车动力电池BMS系统中，一台车里有很多BMS模块，每个模块都集中从蓄电池里取电，由于各个模块之间的通信容易相互干扰，为保证BMS单个模块的供电独立性，主控制器与显控单元、高低压控制器、各从控模块接口端通常都需隔离器件来保证供电的连续和稳定。从而保证BMS系统正常工作，防止电池过放过充，并进行温度控制，保障电池组件电压和温度的平衡。因此，BMS系统对电源模块的要求：

• 电池供电，宽输入电压范围；

• 模块温升小；
• 长期使用，对可靠性要求高；

• 小体积，低重量，兼容性强，方便方案升级。

2. 通信隔离

基于CAN/485总线在数据通信中的可靠性和实时性，通常BMS通过CAN或485总线与整车控制器（VCU)等其他控制模块进行通信。而由于在动力电池组BMS中节点较多，CAN网络拓扑的方式也比较复杂，易导致整个系统的通信故障，导致BMS对电池实时监测、状态统计、在线诊断与预警、充放电与预充控制等受到影响。电池组的相互连接以及逆变器等串扰会对CAN总线产生很大信号干扰；当电池组负载节点过多时，也会导致通信产生拥堵发生通信堵塞的情况。为保证通信质量，在CAN收发器与微控制器之间通常也需要加入隔离器件。图2 隔离器件方案框图

 

  BMS电源与信号隔离推荐方案

致远电子提供多种形式的总线隔离产品包括全隔离CAN/RS-485/RS-232收发器模块、隔离DC-DC模块等。可为BMS系统提供隔离电源模块作为节点设备的供电以及隔离。按照不同节点设备的供电、隔离需求，选取不同参数型号的隔离电源模块。

1. 电源隔离电源方案

E_UHBDD-6W电源模块，产品性能提升，适用于绝大多数复杂恶劣的工业现场应用，是BMS系统直流供电的理想解决方案，采用业内先进的拓扑结构方案，大幅提升电源转换效率，效率最高可达86%，有效降低电源温升，大程度保证用户产品的可靠性，是板级直流供电的理想解决方案。

2. 通信隔离方案

致远电子超过二十年的电源设计及工艺经验积累，将自主电源IC与成熟SiP工艺结合，推出高集成度总线隔离方案，能有效解决总线干扰、通信异常等问题。产品有“三合一”全隔离芯片以及DC-DC电源隔离芯片不同方案，满足不同客户的需求。

SM15xx系列全隔离CAN收发芯片相较于传统模块方案，在超小、超薄的DFN封装内部集成完整的CAN总线隔离电路，支持CAN及CAN FD协议，波特率覆盖40K~5Mbps，工作温度覆盖-40℃~125℃，满足各类复杂恶劣的工业现场CAN总线隔离需求。

 

SM45xx全隔离RS-485收发芯片基于ZLG自主电源IC设计实现技术创新，相较于常规产品，其内置短路保护、过温保护等保护电路，并且支持3.3V~5V宽压输入，结合产品优异的收发器电平兼容特性，可兼容3.3V和5V系统，满足绝大多数RS-485总线隔离设计需求。

全工况隔离P0505FT-1W电源芯片，超高集成度，仅为9.00*7.00*3.00mm；效率高达83%；超低静态功耗，低至10Ma；支持持续短路保护，自恢复，能够为用户I/O及通信隔离等应用提供标准、可靠的供电解决方案。

 

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