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第二代BMS包括功能安全等级由ASIL C升级到ASIL D，第三代BMS的规划考虑域控制器概念的引入，可支持800V电压平台。同时48V BMS也在升级中。

本文为励展博览集团及NE时代于8月28-29日联合主办的 "第二届AWC2019新能源汽车关键元器件技术大会" 演讲嘉宾的现场实录。

演讲嘉宾：熊祥 上海度普新能源科技有限公司控制器总监

演讲主题：先进BMS设计与开发

熊祥：大家下午好，可能大家对上海度普比较陌生，我们公司是2017年成立的，专业做BMS出身的。今天我主要会详细讲一下我们的一些开发理念以及应用理念。今天主要从三个方面去讲，第一个是度普2.0的BMS，第二个我会讲48V BMS，是比较新的一款BMS，现在做48V BMS的人比较少，第三个就是全新的48V BMS SOC算法。

首先我会讲整个BMS的Road，第二个是软件架构及开发。我们在2017年8月份的时候有了第一代BMS，今年5月份有第二代，BMS我们设计方式是分布式的，但是会有一点不一样，采集板会有两种配置。功能安全等级我们做是ASIL C，其实大家也知道，刚才刘总讲了，国内对功能安全来讲要求的是ASIL C，对外国外的BMS要求，要做要ASIL D，比如：国外很多的房子是木制的房子，在充电过程中如果出现起火的话会影响人的生命安全，我们做HARA分析这一点的时候，在这种情况下安全等级必须要从C到D，在今年下半年，我们会升级我们第二代BMS，做一个小改动，其中就包括功能安全等级由ASIL C升级到ASIL D。

第三代BMS的规划考虑域控制器概念的引入，我们做动力域控分析的时候，域控制器的引入，VCU将是不存在的，会被域控制器所替代。另外域控制器会把Cover BMS的一些功能，比如SOC算法全会由现在的BMU的控制版会移植到域控制器。

稍微补充一下，不管是高压BMS还是其他，一定离不开半导体的技术，不管高压BMS，还是48V BMS，我们的设计都是基于NXP方案，因为我们和NXP是战略伙伴。CMU我们采用的是集中式，两种配置方式，第一种配置有四个MC33771，第二配置我们做的是两个MC33771加上一个MC33772。CMU采集板我们可支持CAN2.0 和CAN FD通讯方式，设计支持CAN FD的原因是：在2021年之后，部分的BMS的功能会移植到域控制器，CMU的电压和温度数据会上传给域控制器，考虑实时性和通讯带宽的要求，所以普通CAN2.0是满足不了需求的，需升级CAN FD。

同时，我们BMS电压可支持800V平台。后期整车电压会升上去的可能性，最主要之一原因：快充的要求，因为现在新能源发展最大的瓶颈就是充电的问题，快充可以通过解决提升电流或者提高电压，提升电流会带来一些的问题，目前比较可行的方法就是把电压由当前的400V平台升级到800V平台。我们支持普通的AC充电和DC充电，同时我们也支持欧标充电，大家知道欧标充电跟普通国内标准是不一样的，欧标是PLC通讯方式的。

这是我们主要设计的功能指标，高压BMS我们采用的是分布式方案，这是我们控制主板的架构，控制主板BMU框架，我们采用的是5774，主板有低压和高压部分，针对于800V电压平台标准，绝缘耐压等级一定要做到3500V以上，这是我们大概的一个架构。

这是我们的采集板，CMU框架，支持两种方式，第一种方式我们支持普通的方案，同时如果要考虑成本的情况下，可以采用菊花链的方式，根据我们的经验，目前33771B版本，最好控制在10个节点以下，超过10个节点的话，大家知道33771B衰减还是比较厉害的，超过10个节点的话整车性能保证不了。

第二个采集版支持34串电芯采样。为什么我们会采用这样的方式？其实整车OEM的每个电量需求是不一样的，方案都是主推BMU和CMU。目前我们跟很多的主机厂对接下来之后基本上可以满足85%以上OEM的电量配置需求，设计之初的时候要考虑频台性，灵活配置，定制化开发的产品的性价比低。现在做BMS的话门槛会很高，比如要求的功能安全，如果定制为他开发的话每一个成本会非常高，初步估计了一下，我们公司大概为BMS投入了三千万元投入，这个投入还是非常巨大的。我们所有的开发，不管硬件还是软件开发全是基于模块化开发的。应用层的模块，包括主控制，高压回路，SOC，安全监控等等基本上都是由模块来设计的。

48V BMS起源于欧洲，新能源还有一些安全、充电的问题，因为48V恰好弥补了这个空间，在传统车上只需要大概一个成本5000块钱就ok，所以我们开发了48V BMS。现在开发到1.0代，同时预研究的2.0代的，包括后面3.0代，奔驰目前在3.0代的48V系统，目前测试下来节油率已经达到了15%，做的还是比较好的。

这是功能性指标，SOC标称是5%，其实我们测过，在我们实验室的数据，随着老化一定会慢慢往下降的，全寿命周期做到5%是没有问题的。

这个是我们整个的48V的设计架构，我们采用的是S32K1XX+MC33664+MC33771方案，不算真正定义为高压产品，考虑到产品的可靠性，避免有高压产品串进来的，设计上做了高低压隔压。这是我们跟高压架构一样的。这是48V应用层的功能列表。

最后一块，大概讲一下我们SOC的算法，我们就应用在48V BMS上的，传统的BMS上用的是AH积分为基础，在此基础上我们增加了扩展卡尔曼滤波算法，依靠电池模型对当前SOS进行校正，从而达到实时准备修整SOC的目的，确保SOC精度。

讲得深入一点，就是我们怎么去做的呢？在小电流情况下采用扩展卡尔曼滤波算法，可以把积分累计误差消除掉，当电流大于5A以上，我们会把算法切换到传统的积分，由此可以确保算法既有AH积分算法和扩展卡尔曼滤波算法优点。扩展卡尔曼滤波采用的传统的二阶模型，EKF算法以电流和电压为输入，R1、R2等这些数据，当时我们测电芯的话测了四个月，在不同的温度下，不同的倍率下要测量这些数据，大概花了50多万，困难点不于的算法，在开发的工作量上，包括你怎么处理这些标定的模型。

这是我们当时算法，在仿真的数据精度控制在0.5%以内，这是我们整个仿真数据，实际测数据的话会在下一页显示，这是整个产品装配好后测试的数据，选择8C的复杂工况进行电池包的SOC的精度验证，测试数据初始误差为5%，经过10次脉冲循环之后，SOC误差在1%以内。

我就讲到这里，谢谢大家。

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