大学生电动方程式赛车电池管理系统架构

电池管理系统分为硬件部分和软件部分，首先需要对电池管理系统的架构进行初步认知。

图9－38　TUM－19电池模组

硬件方面，电池管理系统一般分为主板、从板（LCU）、高压分断器（BDU）、高压控制板等（图9－39）。主板是电池管理系统的大脑，收集各个从板的采样信息，通过低压电器接口与整车进行通信，控制BDU内继电器的动作，实时监控电池各项状态，保证电池在充、放电过程中的安全使用。LCU实时监控模组单体电压、温度等信息，将信息传递给主板，具备电池均衡功能，从板与主板的通信方式通常是CAN通信或者菊花链通信。BDU是电池包电能进出的大门，通过高压电气接口与整车高压负载和充电线束连接，包括预充电路、总正总负继电器、快充继电器等，受到主控板的控制。高压控制板起到实时监测整包电压、电流的作用，同时包括预充检测和绝缘检测的功能。

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图9－39　电池管理系统硬件架构

AUTOSAR（AUTomotive Open System ARchitecture，汽车开发系统架构）是在汽车实现电动化、智能化、网联化过程中出现的开发系统架构，它的分层架构使得主机厂、供应商、科研机构可以联合开发、高效配合，构造出强大的软件系统。成熟的BMS软件开发通常是基于AUTOSAR架构开发。AUTOSAR架构将运行在微控制器上的ECU软件分为应用层（Application）、运行环境（Running Environment）和基础软件层（Basic Software），如图9－40所示。

图9－40　BMS软件架构

应用层中的功能由各软件组件（Software Component）实现，包括硬件无关的应用软件组件、传感器软件组件、执行器软件组件等。对于电池管理系统，功能的大部分算法逻辑都是在应用层进行的，也是BMS软件开发的核心工作。运行环境旨在提供基础的通信服务，支持软件组件之间和软件组件到基础软件层的通信（包括ECU内部程序调用、ECU外部总线通信等情况），运行环境使得应用层的软件架构完全脱离于具体的ECU和基础软件层。基础软件层可以细分为服务层、ECU抽象层、微控制器抽象层和复杂驱动，如图9－41所示。