【AUTOSAR】BMS开发实际项目讲解（三十一）----电池管理系统电池热管理功能-编程知识

1. 电池热管理功能
  1. 关联的系统需求

Sys_Req_4101、Sys_Req_4102、Sys_Req_4103、Sys_Req_4104、Sys_Req_4105;

1. 1. 功能实现描述

为保证电池系统的热安全，以及电池系统不同温度环境下的工作性能，本车型具备热管理功能。

表-热管理功能配置

	功能	功能描述	备注
加热	充电加热	AC、DC充电时进行加热	充电桩提供能量
	放电加热	行车、外接放电时进行加热	电池系统提供能量
	加热方式	水暖PTC	/
	加热源功率	/	/
	加热源控制方式	BMS请求，VCU控制	/
制冷	充电制冷	AC、DC充电时进行制冷	充电桩提供能量
	放电制冷	行车、外接放电时进行制冷	电池系统提供能量
	制冷方式	液冷	/
	制冷源功率	/	/
	制冷源控制方式	BMS请求，VCU控制	/

1. 1. 1. 电池热管理系统拓扑
    2. 热管理总体流程

ID	Description	ASIL	Ref.
THM-101	热管理使能判断热管理使能状态包含：使能、禁止（初始为：使能）当前不存在禁止热管理的故障（包括系统内部、外部）时，则为“使能”，否则为“禁止” 上述故障参见5.15.3.4.. 故障处理流程	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-102	热管理请求热管理请求状态包含：请求加热、请求制冷、请求停止、无请求（初始为：无请求） BMS进行温度阈值判断，并发出“热管理请求”到VCU	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-103	VCU热管理信号 HeatM_VCUCon为热管理控制指令，对应三种状态：允许、禁止、无指令； HeatM_VCUReq为热管理请求指令，对应三种状态：制冷、加热、无需求；	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-104	BMS热管理状态 BMS热管理状态：加热、制冷、空闲、故障停止（初始为：空闲）	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102

热管理逻辑判断矩阵表

判断条件			执行状态
BMS热管理使能	BMS热管理请求	VCU热管理控制指令	BMS热管理执行状态
禁止	任意请求，或任意请求的组合	禁止/允许/无指令	故障停止
允许	任意请求，或任意请求的组合	禁止	空闲
允许	任意请求，或任意请求的组合	无指令	空闲
允许	请求加热	允许	加热
允许	请求加热 && 无请求	允许	加热
允许	请求制冷	允许	制冷
允许	请求制冷 && 无请求	允许	制冷
允许	请求停止	允许	空闲
允许	请求停止 && 无请求	允许	空闲
允许	无请求	允许	空闲
注：1、“BMS热管理请求”会由两个子模块输出，会涉及到仲裁，对应优先级如下：请求停止＞请求制冷=请求加热＞无请求 2、其他状态组合，均认为无效组合，并做超时判断，当无效组合存在5s，上报“指令状态不符”故障，“BMS热管理执行状态”置为：故障停止

1. 1. 1. 数据处理流程

ID	Description	ASIL	Ref.
THM-201	Tcell_up和Tcell_down求解 Tcell_max：电芯单体最高温度； Tcell_min：电芯单体最低温度； Tcell_diff：单体最大温差（Tcell_max-Tcell_min）； Tcell_avg：电芯单体平均温度； Tcell_down：热管理单体最低温度； Tcell_up：热管理单体最高温度；当Tcell_diff＞5℃时，Tcell_up=Tcell_avg; Tcell_down=Tcell_avg; 当Tcell_diff≤5℃时，Tcell_up=Tcell_max; Tcell_down=Tcell_min;	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-202	B_max和B_min求解 B_max：电芯单体最高温度温升速率； B_min：电芯单体最低温度温升速率；温升系数B的求解：系统上电B初始值为：0；之后每5min一个时间节拍进行计算（B=△t/5），单位℃/min	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-203	VCU热管理信号 HeatM_VCUCon为热管理控制指令，对应三种状态：允许、禁止、无指令； HeatM_VCUReq为热管理请求指令，对应三种状态：制冷、加热、无需求；	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-204	BMS热管理状态 BMS热管理状态：加热、制冷、空闲、故障停止（初始为：空闲）	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102

1. 1. 1. 故障处理流程

ID	Description	ASIL	Ref.
THM-301	故障处理流程当BMS热管理使能为“禁止”时，不论系统当前处于热管理的何种阶段，强制将BMS热管理请求置为“请求停止”，强制将BMS热管理执行状态置为“故障停止”，同时使能“加热控制（关闭）”和“制冷控制（关闭）” 具体的故障处理如表7	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-302	进/出水口温度过高故障进/出水口温度≥125℃，且持续10S，则上报进/出水口温度过高故障进/出水口温度＜120℃，且持续10S，则解除进/出水口温度过高故障	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-303	进/出水口温度采样故障故障确认进/出水口温度采样短路到地：AD采样电压≤200mV，debounce时间为：5S 进/出水口温度采样断路：AD采样电压≥4970mV，debounce时间为：5S 故障解除 AD采样电压∈（200mV，4970mV），debounce时间为：5S，则解除短地和断路故障	QM	Sys_Req_4104
THM-304	加热/冷却超时故障加热/冷却持续时间超过3h	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-305	进/出水口温度采集系统具备2路冷却液温度检测资源温度采集范围满足-40~125℃的要求温度采集精度满足如下要求： 1）<±1℃（-20℃~65℃）； 2）<±2℃（-40℃~-20℃）； 3）<±2℃（65℃~125℃）进/出水口温度传感器为NTC，型号及R-T表参见《103KT1608T-1P规格书》	QM	Sys_Req_4103

热管理故障列表处理
故障名称	处理方式（热管理使能：允许/禁止）		备注
故障名称	充电模式	放电模式	备注
单体电压过低二级	允许	禁止
单体电压过低三级	允许	禁止
单体压差过大三级	允许	禁止
总电压过低二级	允许	禁止
总电压过低三级	允许	禁止
温度过高三级	禁止	禁止
温度过低三级	禁止	禁止
温差过大三级	禁止	禁止
SOC过低二级	允许	禁止
绝缘故障二级	禁止	禁止
整车CAN通信故障	禁止	禁止
内部CAN通信故障	禁止	禁止
继电器粘连故障	禁止	禁止
高压互锁故障	禁止	禁止
指令状态不符	禁止	禁止	详见5.15.3.2热管理总体流程中“热管理逻辑判断矩阵表”
BMS硬件故障	禁止	禁止
加热超时	禁止	禁止
冷却超时	禁止	禁止
碰撞故障	禁止	禁止
进水口温度过高	禁止	禁止
出水口温度过高	禁止	禁止
电芯温度采样断线	禁止	禁止

1. 1. 1. 放电热管理

ID	Description	ASIL	Ref.
THM-401	放电制冷-1 条件： 50℃≥Tcell_up＞45℃，且持续5s BMS热管理使能为“使能” VCU指令HeatM_VCUCon为允许动作：计算并发出空调功率请求持续监控Tcell_up温度值，当Tcell_up≤25℃且持续5S时，制冷达到目标温度，请求退出制冷	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-402	放电制冷-2 条件： 35℃＜Tcell_up≤45℃，且持续5s B_max≥0.6℃/min，且持续5s BMS热管理使能为“使能” VCU指令HeatM_VCUCon为允许动作：计算并发出空调功率请求持续监控Tcell_up温度值，当Tcell_up≤25℃且持续5S时，制冷达到目标温度，请求退出制冷	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-403	放电制冷-3 条件： 35℃＜Tcell_up≤45℃，且持续5s VCU指令HeatM_VCUReq为“制冷” BMS热管理使能为“使能” VCU指令HeatM_VCUCon为允许动作：计算并发出空调功率请求持续监控Tcell_up温度值，当Tcell_up≤25℃且持续5S时，制冷达到目标温度，请求退出制冷	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-404	放电加热-1 条件： 0℃＞Tcell_down＞-20℃，且持续5s BMS热管理使能为“使能” VCU指令HeatM_VCUCon为允许动作：计算并发出PTC功率请求持续监控Tcell_up温度值，当Tcell_down＞15℃且持续5S时，加热达到目标温度，请求退出加热	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-405	放电加热-2 条件： 0℃≤Tcell_down≤15℃，且持续5s B_min≤-0.6℃/min，且持续5s BMS热管理使能为“使能” VCU指令HeatM_VCUCon为允许动作：计算并发出PTC功率请求持续监控Tcell_up温度值，当Tcell_down＞15℃且持续5S时，加热达到目标温度，请求退出加热	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-406	放电加热-3 条件： 0℃≤Tcell_down≤15℃，且持续5s VCU指令HeatM_VCUReq为“加热” BMS热管理使能为“使能” VCU指令HeatM_VCUCon为允许动作：计算并发出PTC功率请求持续监控Tcell_up温度值，当Tcell_down＞15℃且持续5S时，加热达到目标温度，请求退出加热	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102

1. 1. 1. 直流充电热管理

ID	Description	ASIL	Ref.
THM-501	直流充电制冷-1 条件： 55℃≥Tcell_up＞45℃，且持续5s BMS热管理使能为“使能” VCU指令HeatM_VCUCon为允许动作：计算并发出空调功率请求持续监控Tcell_up温度值，当Tcell_up≤25℃且持续5S时，制冷达到目标温度，请求退出制冷	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-502	直流充电制冷-2 条件： 35℃＜Tcell_up≤45℃，且持续5s B_max≥0.6℃/min，且持续5s BMS热管理使能为“使能” VCU指令HeatM_VCUCon为允许动作：计算并发出空调功率请求持续监控Tcell_up温度值，当Tcell_up≤25℃且持续5S时，制冷达到目标温度，请求退出制冷	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-503	直流充电加热-1 条件： 10℃＞Tcell_down＞-15℃，且持续5s BMS热管理使能为“使能” VCU指令HeatM_VCUCon为允许动作：计算并发出PTC功率请求持续监控Tcell_up温度值，当Tcell_down＞15℃且持续5S时，加热达到目标温度，请求退出加热	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-504	直流充电加热-2 条件： 10℃≤Tcell_down≤15℃，且持续5s B_min≤-0.6℃/min，且持续5s BMS热管理使能为“使能” VCU指令HeatM_VCUCon为允许动作：计算并发出PTC功率请求持续监控Tcell_up温度值，当Tcell_down＞15℃且持续5S时，加热达到目标温度，请求退出加热	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102

1. 1. 1. 交流充电热管理

ID	Description	ASIL	Ref.
THM-601	交流充电制冷-1 条件： 55℃≥Tcell_up＞45℃，且持续5s BMS热管理使能为“使能” VCU指令HeatM_VCUCon为允许动作：计算并发出空调功率请求持续监控Tcell_up温度值，当Tcell_up≤22.5℃且持续5S时，制冷达到目标温度，请求退出制冷	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-602	交流充电制冷-2 条件： 35℃＜Tcell_up≤45℃，且持续5s B_max≥0.6℃/min，且持续5s BMS热管理使能为“使能” VCU指令HeatM_VCUCon为允许动作：计算并发出空调功率请求持续监控Tcell_up温度值，当Tcell_up≤22.5℃且持续5S时，制冷达到目标温度，请求退出制冷	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-603	交流充电加热-1 条件： 5℃＞Tcell_down＞-15℃，且持续5s BMS热管理使能为“使能” VCU指令HeatM_VCUCon为允许动作：计算并发出PTC功率请求持续监控Tcell_up温度值，当Tcell_down＞10℃且持续5S时，加热达到目标温度，请求退出加热	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102
THM-604	交流充电加热-2 条件： 5℃≤Tcell_down≤10℃，且持续5s B_min≤-0.6℃/min，且持续5s BMS热管理使能为“使能” VCU指令HeatM_VCUCon为允许动作：计算并发出PTC功率请求持续监控Tcell_up温度值，当Tcell_down＞10℃且持续5S时，加热达到目标温度，请求退出加热	QM	Sys_Req_4101 Sys_Req_4102