BMS目前的不足与应对

随着电池包向更高的800V电压发展，电芯的数量也达到200以上，釆集电压,温度的线束数量也增加到3,400之多，这对电池包的装配及后期维护增加了不少难度，而且线束间存在几伏到上百伏的压差也是个不小的潜在隐患。另外电池包退役后会拆散再次利用，而此时电芯与bms板己分离，存于bms板中电芯的各种参数也变得毫无用处，不得不花费人力物力重新对电芯分容测试。

要解决上述问题最好的办法是给每个电芯都装上一块bms从板，bms主板用双绞线与每个电芯的bms从板进行通讯。这样不但能摒弃所有的采样线束提高装配效率，还能更便捷的在退役后二次利用（每个电芯的bms从板上都存有参数不必再分容测试）。要做到这点首先bms从板电路要简洁成本低，其次bms从板功耗要低以减少对电芯的影响。这其中的关键在通讯总线上，CAN与RS485由于需要隔离DCDC电源,在成本与功耗上都不适合，菊花链通讯虽不需要隔离DCDC电源，但它是串联结构应用灵活性欠佳也不合适。对此我设计了一种新的通讯总线电路。

图一

图左边为bms从板电路，BAT1–BATn为通道1的电芯，BATn+1–BAT2n为通道2的电芯，n取值视情况在30-50之间，因为bms主板驱动每个bms从板需要约十几mA的电流，所以为了避免在单条通讯线上因电流产生较大压降而分成多个通道。

图右边为bms主板总线驱动，其中M1,M2,M3,M4组成通道1，M2,M4,M5,M6组成通道2，如需更多通道以此类推。二极管D1,D2,D3,D4用来隔离通道之间的相互影响（主要是容性负载）。U9当作2.5V稳压管用于钳位光耦U1避免过流。S1,S2为通道选择，高电平有效。

釆用250KHZ方波（500kbps），双绞线长约4m，25个bms从板，测得波形如下:

图二 黄色为bms主板TX发送 蓝色为bms从板RX1接收

图三 黄色为bms主板TX发送 蓝色为bms从板RX1端经74HC14整形后波形

工作原理，S1拉高选择通道1通讯，bms主板向bms从板发送数据。当bms主板的发送端TX输出低电平，光耦U2的6脚输出低电平，M1,M3导通，电流从+5V→M3→D5→U13→R6→M1→GND，U13的6脚输出低电平。当bms主板的发送端TX输出高电平，因没有电流流过光耦U13初级，故U13的6脚输出高电平。

图四 黄色为bms从板TX1发送 蓝色为bms主板RX接收

bms从板向bms主板发送数据，此时bms主板的TX发送端为高电平，M1,M3关断，M2,M4导通。当bms从板的TX1发送端输出低电平，光耦U12导通（其5，6脚流过几mA的电流，压差从5V拉低到约4V)，电流从+9V→R2→U1→R3→M2→D1→

D7→U12→D2→M4→GND，U1的6脚输出低电平。bms从板的TX1发送端输出高电平，光耦U12关断，无电流流过U1，U1的6脚输出高电平。D6,C1用来给光耦U12内的光敏二极管提供一约5V的偏压，D5,D6,D7用于减少bms从板的容性负载。U10,R9用于电压测量，RA端输出低，此时RA端电压=电芯电压（4.2V～2.7V)-2.5V=1.7V~0.2V，釆用10位A/D分辨率2mV。温度测量利用单片机内的测温功能。

功耗方面，先设定bms主板收2/3，发1/3（因主要是接收bms从板的电压温度数据），每通道40个bms从板，分5个通道共计200个bms从板，发送时电流每个bms从板算15mA，接收算10mA，高低电平各占一半。bms主板功耗=5V*15mA*40*1/3*1/2+9V*10mA*2/3*1/2=530mW，特殊情况下5个通道会同时发送功耗会增加5倍，隔离DCDC电源取3W容量足够。设定bms从板RX1下拉电流6mA，TX1发送电流15mA，接收1/3，发送2/3，高低电平各半，则bms从板电流=6mA*1/3*1/2*1/5（5个通道轮流收发）+15mA*2/3*1/2*1/200=0.225mA，加上单片机电流（一般小于1mA），bms从板工作电流约1mA左右。当总线空闲时，bms从板转入睡眠模式，此时总线电路不消耗电流，6206稳压约有5uA，单片机约10uA，睡眠模式下耗电15uA。通常情况下通讯由bms主板发起，bms从板的RX1在接收到跳变电压时唤醒。bms从板也可主动唤醒bms主板（这需要bms主板维持5V与9V电压)。

成本方面就说一下单个bms从板的物料情况，单片机一个（现在大量的国产价格才几毛钱）算0.8元，6206稳压0.1元，2个6N136算1元，其它电阻电容二极管算0.2元，PCB扳0.1元，共计2.2元。这其中6N136单价较高0.5元，采购量上去了价格应该会有较大下降空间，每个bms从板成本可控制在2元内。以800V电池包为例，约250个电芯，250个bms从板不到500元，约占电芯成本的1% ，相比其它方案成本更低，可靠性更高，应用更便捷灵活。