1、EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -1-电池管理系统用户手册 EK-FT-21 BMS Special for Electric Vehicle 安徽力高新能源技术有限公司 AHHUI LIGOO NEW ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD.EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -2-前前 言言 非常感谢您选择了力高新能 EK-FT-21 电动汽车电池管理系统（BMS:Battery Management System），为了使您能够更好地安装、使用和维护本产品，请在安装和使用前仔细阅读本用户手册（以下简称手册）。EK-FT-21 是力高新能针对快速换电模式电动汽车发展
2、需求开发的新一代电池管理系统。根据电动车运行的强干扰、高电压、高稳定的需求特点，EK-FT-21 的设计具有极强的适用性。根据组件的不同选择及配置，可满足客户各种不同应用需求，提供优异的产品性能。EK-FT-21 通过有效的隔离及设计方式可较好的屏蔽电动车上较强的电磁干扰，通过汽车级处理器芯片、CAN 总线通信方式及高冗余度性的硬件及软件设计，显著提高了系统的安全性、稳定性、可靠性。1.1 提示 本手册包含客户必须掌握的重要信息，如客户未严格按照本手册安装、使用和维护本产品，本公司将不承担相关后果或责任。1.2 企业资质及相关认证 1.3 声明 为求准确，本手册已经过复审和验证。本手册包含的指
3、导和描述对 EK-FT-21 电池管理系统是准确的，但是由于技术的改进，后续的 EK-FT-21 电池管理系统及手册可能变动。EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -3-EK-FT-21 产品突出优势产品突出优势 全温感设计领先的全温感检测技术，实现温度检测点与电池串数分辨率达到 1:1，全面实时监控每串电池的工作温度，为系统的安全工作保驾护航；高安全性多重主动保护技术，有效保障系统自身及电池系统安全可靠运行；支持烟雾传感器信号检测，有效预防极端安全事故；支持硬件充电连接确认，确保充电设备连接正常；高灵活度主控模块与检测模块可组合实现电池系统的全面检测及控制；检测模块可单独实现对电池模块的全
4、面检测及控制；灵活的软硬件设计，全面服务快速换电模式；高准确率采用独有 Vmin-EKF 算法（业界最精确的 SOC 的估计算法），电池剩余容量估计 SOC精度已达到 95%以上，业界领先；高精确度基于独有的D-Filter算法高精度采集系统，系统参数（如单体电压）采集误差均在0.2%以内；温度采样误差1（-2085），电流采样误差1A；强可靠性创新优化结构设计；采用多重电源隔离方案，使得系统采样和通信的可靠性大大提高；通过 EMC 测试、高低温老化、盐雾测试及振动实验等，保证系统可靠运行；BMUBMUBMUBMUBCU充电机仪表Battery module 1 Battery module
5、2 Battery module 3 Battery module n CAN BUSCAN BUSCAN BUSCAN BUSMOD BUS电机控制器整车控制器 EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -4-EK-FT-21 产品典型应用产品典型应用 在快换电动汽车中，BMS 是快换系统的重要组成部分。EK-FT-21 系统具有较强的可扩展性，从快换型电动轿车到快换型电动大巴车，全方面满足不同客户的各种需求。快换电动汽车在整车系统工作时，BMS 通过 CAN 总线与整车控制器、智能充电器、仪表进行通讯，对电池系统进行安全、可靠、高效的管理。整车控制器通过 CAN 总线读取 BMS 数据，通过
6、智能电机控制器控制电机，并将数据显示在仪表盘上，同时通过 BMS 与智能充电器的通讯实现智能充电控制。快换电动汽车在电池模块单独充电时，BMS 通过 CAN 总线与智能充电桩通讯，对电池模块进行安全、可靠、高效的管理。智能充电桩通过 CAN 总线读取 BMS 数据，实现智能充电控制。典型的快换电动汽车 BMS 主要由 1 个电池串管理单元（BCU），若干个（最多 25 个）电池检测单元(BMU)，1 个绝缘检测模块（LDM）组成。系统管理示意图 模块管理示意图 EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -5-安全指导 安全标记说明：危险危险：由于没有按要求操作造成的危险，可能会导致火灾、人身严重
7、伤害，甚至死亡。注意注意：由于没有按要求操作造成的危险，可能会导致人身中等程度的伤害或轻伤，以及发生系统损坏。请用户在安装、使用和维修本系统时，仔细阅读本章，务必按照本章内容所要求的安全注意事项进行操作。如出现因违规操作而造成的任何伤害和损失均与本公司无关。用途 危险 本系列电池管理系统必须用指定的电压供电，否则可能造成系统损坏。本系列电池管理系统用于电池组信息的监控和管理，不能作为它用，否则可能引起系统故障或火灾。到货检验 注意 若发现系统受损或缺少部件则不可安装，否则可能发生事故。装箱单与实物名称不符时，请不要安装并及时和本公司取得联系（见本手册附件）。安装 注意 搬运、安装时，请轻抬轻放
8、，以免砸伤脚或损坏产品。本系统要远离易燃物体，远离热源。安装本系统时切勿将杂物落入其内部，否则可能引起系统的故障。安装本系统时，切勿淋雨或进水，否则可能导致内部短路，系统损坏。绝缘检测模块外壳必须与车体保持良好的导通，否则可能导致绝缘监测模块失效。接线 危险 必须由合格的电气工程人员进行接线工作，否则有触电或损坏系统的危险。接线前必须确定电源处于断开状态，否则有触电或火灾的危险。注意 严格按照电池检测单元地址序号进行安装，否则采集到的数据和控制平台显示不对应。确认电池串数是否与电池检测单元串数是否相同，否则可能导致采集数据不完整。确认电压检测排线线束接线顺序是否正确，否则可能导致系统损坏。确认
9、控制继电器接线是否正确，否则可能导致系统和电池组损坏。运行 危险 所有模块和显示屏正确连接后方可通电，通电状态下严禁拔插线，否则有触电的危险。设置页面的参数不可轻易更改，否则可能对电池造成不可修复的损坏。注意 运行前，请确认本系统是否在允许使用的范围内，否则可能引起系统的损坏。运行前，请确认系统控制策略是否正确，否则可能导致电池损坏。维护、检查 危险 如果要拆卸系统，请务必断电，否则有触电的危险。本系统由大量高精度器件组成，非我司指定人员严禁拆卸外壳。请指定合格的电气工程人员进行系统维护、检查或更换。其他 危险 禁止自行改造本系统，以免造成严重事故。EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -6
10、-目 录 目 录.6 第一章 EK-FT-21 电池管理系统介绍.8 1.1 产品结构.8 1.2 系统配置.8 1.3 功能简介.9 1.4 技术规格参数.9 1.5 电池串管理单元 BCU.9 1.6 电池检测单元 BMU.10 1.7 绝缘检测模块 LDM.11 1.8 强电控制系统 HCS.11 1.9 电流传感器 CS.12 1.10 显示屏 LCD.12 第二章 系统的安装.15 2.1 产品安装尺寸及重量.15 2.2 外观尺寸示意图.15 2.3 接口说明.18 2.4 系统接线图.21 2.5 BMU 接线说明.22 2.6 BCU 接线说明.24 2.7 LDM 接线说明.
11、26 2.8 LCD 接线说明.27 2.9 安装环境和要求.27 第三章 系统的配线.28 3.1 线缆种类.28 3.2 线缆图示.29 EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -7-3.3 线缆数量.31 第四章 显示屏使用与参数设置.32 4.1 参数释义.32 4.2 显示屏主界面.32 4.3 本机配置.33 4.4 电池单体信息的显示.33 4.5 充电机信息显示.34 4.6 事件信息.35 4.7 配置界面.36 第五章 上位机软件使用.39 5.1 BMU 配置上位机.39 5.1.1 上位机软件的功能.39 5.1.2 软件安装.39 5.1.3 上位机的使用.39 5.
12、2 LDM 上位机.41 第六章 故障诊断.43 6.1 故障及告警信息列表.43 6.2 故障诊断流程.44 第七章 日常保养及维护.45 第八章 服务指南.46 8.1 联系方式.46 附录 系统配件清单.47 EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -8-第一章第一章 EK-FT-21 电池管理系统电池管理系统介绍介绍 1.1 产品结构产品结构 EK-FT-21 电动汽车电池管理系统（以下简称 EK-FT-21 系统）典型应用采用了分布式两级管理体系，由一个电池串管理单元（BCU）和多个电池检测单元(BMU)、显示屏（LCD）、绝缘检测模块（LDM）、强电控制系统（HCS）、电流传感器（
13、CS）以及线束组成。图 1-1 产品结构 1.2 系统配置系统配置 图 1-2 系统配置 EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -9-1.3 功能简介功能简介 EK-FT-21 系统中 BCU 模块通过 CAN 总线与多个 BMU 模块及 LDM(绝缘检测模块)实时通信，获取单体电压、箱体温度、绝缘阻值等系统参数；通过电流传感器采集充放电电流；动态计算 SOC，并且通过触摸屏显示相关数据。BCU 计算分析得出电池组综合信息后，仲裁进行系统管理，通过独立的 CAN 总线分别与 ECU、电机控制器及充电机等智能交互，并可通过继电器控制实现对充放电的二级保护，满足客户多样化的安全控制需求，保障系统
14、稳定高效地运行。1.4 技术规格参技术规格参数数 种类种类 规格规格 备注备注 电压采集范围 05V 电压采集 5mV 总压 0.2%电流采集 1%500A 电流传感器 SOC 估计误差 5%温度采集 1-3075 温度采集范围-40125 均衡电流 500mA（常温）同时开启 2 路均衡 BMU 工作功耗 3W 1 个 BMU 模块，均衡不开启 BCU 工作功耗 2.8W 工作输入电压 DC 12/24V 系统工作温度范围-3075 系统存储温度范围-4085 重量 BCU:4805g BMU:6405g 单模块 充电控制方式 CAN 通信、有源/无源输出 根据实际情况确定 放电控制方式 C
15、AN 通信、有源/无源输出 根据实际情况确定 1.5 电池串管理单元电池串管理单元 BCU BCU 功能功能 SOC 估计：采用 Vmin EKF 算法，对电池组 SOC 进行动态估计 电流检测：通过霍尔电流传感器，实现对充放电回路电流的实时检测 通信功能：外带 3 路 CAN 接口，可实现与 BMU、整车控制器、充电机等进行通信，交互电压、温度、故障代码、控制指令等信息 报警与保护：当出现过充、过放等故障时，BCU 可根据故障状态实行相应的报警与保护，同时在 LCD 屏上显示 系统扩展：BCU 支持多路有源/无源节点输出，可通过 CAN 通信和继电器实现两级控制管理，确保强弱电有效隔离，满足
16、客户多样化的安全控制需求 数据存储：支持 8G 的数据存储容量，可记录动力电池组长期运行的全部性能参数和电池模块的调度及故障事件 系统自检：系统上电后，对自身和 BMU 工作状况进行检测，保证系统工作正常 远程管理：BCU 自带无线通信接口，可通过外部 DTU 模块实现四遥功能 系统升级：程序下载口外置，可实现系统 30 秒内升级 EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -10-BCU 模块参数模块参数 项目项目 性能概要性能概要 工作电压 DC 12V/24V 电流检测范围 500A（可选）电流检测误差 1%SOC 估计误差 5%显示 总电压、总电流、最高最低电压及编号、单节电压、箱体温度、
17、充放电状态、过充报警提示、欠压报警提示、过放报警提示、过温报警提示、绝缘度报警提示等 报警 级报警：显示屏上出现提示报警信息，不采取控制措施：单体电压3.0V；100/V绝缘度500/V。级报警：显示屏上出现提示报警信息和蜂鸣声，切断充放电回路：单体电压2.5V 或单体电压3.9V；延迟：5-30S；箱体温度75；绝缘度100/V。充电控制方式 通过 CAN 总线和高压继电器控制：当单节电芯电压3.65V 时，与充电器进行 CAN 通信，电流值按平滑曲线逐渐减小；当单节电芯电压3.9V 时，延时 30S 后，切断充电器输出；当单节电芯电压3.4V 时，充电器可以继续充电；当箱体温度75时，充电
18、器不充电或切断充电回路。放电控制方式 通过 CAN 总线和高压继电器控制：当单节电芯电压3.0V 时，与电机控制器进行 CAN 通信，发出降低输出功率指令；当单节电芯电压2.5V 时，延时 510S 后，切断电机控制器功率输出；当单节电芯电压2.6V 时，电机控制器可以继续输出功率；当箱体温度75时，切断放电回路。注注）*表格内所有表格内所有报警及控制报警及控制参数均可配置。参数均可配置。1.6 电池检测单元电池检测单元 BMU BMU 功能功能 BMU 通过电压检测排线与电池组连接，最多采集 25 串电池电芯的电压，并可根据电池单体电压信息对电池进行均衡；通过温度检测排线与电池组连接，最多采
19、集 25 个温度检测点。充电时，当最高单体电压与最低单体电压压差在 20mV 到 800mV 之间，且最高一节单体电池的电压高于 3.55V 时，均衡将自动开启，每个电池检测单元最多可以同时开启 2 路均衡。BMU 通过最多 25 个温度传感器采集箱体模块温度，并可根据温度状态进行主动冷热管理，保证电池使用容量，延长电池寿命。BMU 需通过外部的 12V（9V18V 自适应）或 24V（18V31V 自适应）DC 电源为其提供工作电源，它将采集到的电池电压、箱体温度等信息通过 CAN 总线传输到电池串管理单元。单体电压检测：通过对串联单体电压进行隔离采集处理，实现对各个单体电压的实时检测。温度
20、检测：在电池模组的箱体内放置 125 个温度传感器，实现对箱体温度的实时检测。总线通信：通过 CAN 总线将电池组内各单体的电压、箱体温度以及其它信息传送到 BCU。SOC 估算：通过与智能充电桩交互数据信息，充电期间实时估算电池模块 SOC。均衡功能：可以按照均衡管理控制策略对电芯进行充电均衡，提高单节电芯的一致性，提高整组电池的使用性能。热管理功能：BMU 可根据电池箱温度状态，对电池进行主动式冷热管理，保证电池使用容量，延长电池寿命。EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -11-烟雾传感器检测功能：检测烟雾传感器输出信号，对可能出现的极端事故进行预判，及时终止电池充放电，防止意外发生。
21、充电连接确认功能：设计与充电机的硬件连接确认，确保 BMU 与充电机可靠连接。故障报警：声光报警。出现故障时，蜂鸣器发出声音报警，LED 灯指示故障状态代码。系统升级：程序下载口外置，可实现系统 30 秒内升级。BMU 模块参数模块参数 项目项目 参数参数 备注备注 最大采集串数最大采集串数 25 串 电压和温度 工作电压工作电压 DC9V31V 电压采集范围电压采集范围 05V 单体电压采集单体电压采集误差误差 5mV 温度采集范围温度采集范围-40125 温度检测温度检测误差误差 1-3075 通讯接口通讯接口 CAN 电压采样周期电压采样周期 200ms 制冷制冷/制热制热电流电流 1.
22、2A 峰值 4A 1.7 绝缘检测绝缘检测模块模块 LDM LDM 功能功能 绝缘检测模块的功能是检测电池组对车体是否漏电。绝缘检测模块通过串行总线接收电池串管理单元发出的命令，并将检测到的数据信息发送到电池串管理单元，由电池串管理单元将绝缘监控的状态发送到显示屏。通过检测车载电池正负极分别与车体外壳之间绝缘度是否大于 100/V，来判断电池对车体是否漏电。绝缘度绝缘度 系统状态系统状态 显示屏显示屏表示表示 绝缘度100/V 系统显示正常（无图标）总压检测异常 系统报警 母线异常 绝缘度100/V 系统报警 显示绝缘漏电（红色），系统切断回路 1.8 强电控制系统强电控制系统 HCS 强电控
23、制系统包含强电控制模块、充放电控制回路、预充回路等。HCS 功能功能 充、放电控制：通过高压继电器闭合/切断来控制电池的充/放电，防止电池的过充和过放，并带有继电器触点检测功能，防止回路继电器粘点。预充电回路：在闭合主回路放电高压继电器前，先闭合预充电回路，给电容进行充电，判断电容两端的电压达到设定阈值后，闭合主回路高压继电器，保证主回路高压继电器可靠性。CAN 和 RS485 通讯：通过 CAN 或 RS485 总线与电池串管理单元进行通信，上传继电器状态等信息，并接受电池串管理单元控制命令。EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -12-继电器选型表继电器选型表 项目项目 编码编码 具体参
24、数具体参数 继电器型号继电器型号 01 EV200AAANA 02 400V/10A 03 400V/80A 04 400V/120A 强电模块功率电阻选型表强电模块功率电阻选型表 项目项目 编码编码 具体参数具体参数 功率型号功率型号 00 50W 01 75W 02 100W 04 300W 电阻型号电阻型号 01 50 02 75 03 100 07 240 1.9 电流传感器电流传感器 CS CS 功能功能 本系统电流检测采用霍尔开环电流传感器，量程 50A1000A 可选。CS 选型表选型表 项目项目 编码编码 具体参数具体参数 电流电流类型类型 01 50A 02 100A 04
25、200A 05 300A 07 500A 10 1000A 1.10 显示屏显示屏 LCD LCD 功能功能 显示屏是显示系统运行状况的人机交互界面，所有型号均按工业标准设计，适合在各种环境中使用。显示屏的显示界面可以显示系统的各种运行参数及故障情况。EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -13-LCD 状态说明状态说明 显示屏的运行状态指示灯包括电源（PWR）、运行（RUN）、通讯（COM）三个指示灯。显示屏通电时电源指示灯（PWR）是常亮；指示灯（RUN）是常亮的黄色表示显示屏正常运行；运行指示灯（RUN）不亮表示显示屏故障；已经连接上 BMS 时，通讯指示灯（COM）是闪烁的黄色。图
26、1-3 运行状态指示灯 下表为显示屏各情况下三个 LED 灯的显示状态：设备状态设备状态 绿灯绿灯 LED（PWR）黄灯黄灯 LED(RUN)黄灯黄灯 LED（COM）无电源 电源接通，无通信 3.5 寸屏 5.7 寸屏 与连接设备发生通信 LED 灭 LED 亮 闪烁 LCD 显示说明显示说明 显示屏的界面完整信息显示如下图：图 1-4 显示屏显示界面图 LCD 选型表选型表 项目项目 编码编码 具体参数具体参数 显示屏显示屏型号型号 01 显示屏 3.5 寸 显示 SOC 显示电压 显示报警信息 显示温度 显示电流 EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -14-02 显示屏 5.7 寸
27、EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -15-第第二章二章 系统的安装系统的安装 2.1 产品安装尺寸及重量产品安装尺寸及重量 产品类别产品类别 外形和安装尺寸（单位：外形和安装尺寸（单位：mm）重量重量(KG)W H D W1 H1 D1 d 电池串管理单元 165 106 43 100 50 M4 0.64 电池检测单元 241 145 32 134.5 136 12 4.5 0.92 绝缘检测模块 165 120.5 25 105.5 85 15 4.5 1.05 强电控制系统 260 240 100 130 225 26 6 显示屏 96 81 47 90 75 5 4 0.186
28、177 140 40 160.6 130.5 6 4 0.5 注注)*W、H、D 为外部结构尺寸，为外部结构尺寸，W1、H1、D1 为内部结构安装尺寸，为内部结构安装尺寸，d 为安装孔宽度为安装孔宽度 2.2 外观外观尺寸尺寸示意图示意图 电池串管理单元电池串管理单元（BCU）EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -16-图 2-1 BCU 外观尺寸 电池检测单元电池检测单元（BMU）图 2-2 BMU 尺寸 绝缘检测模块绝缘检测模块（LDM）EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -17-图 2-3LDM 尺寸 显示屏显示屏（LCD）图 2-4英寸 LCD 外观尺寸 电流传感器（电流传感器
29、（CS）EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -18-图 2-CS 外观尺寸 强电控制盒强电控制盒 图 2-强电控制盒外观尺寸 2.3 接口说明接口说明 BCU 接口接口 12111213142728对内接口 图 2-BCU 正面接口 EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -19-弱电接口1219201112127812系统供电及输入输出接口通信及开关量输出接口 图 2-BCU 背面接口 BMU 接口接口 图 2-9正面接口 LDM 接口接口 负极（黑色）正极（红色）图 2-10 LDM 正面接口 电压检测接口 温度检测接口 烟感检测接口 供电、通信、热管理及充电连接确认接口 EK-FT-
30、21 电池管理系统用户手册 -20-RS485 通讯接口RS485 通讯接口 图 2-11 LDM 背面接口 5.7 英寸英寸 LCD 接口接口 图 2-12 5.7 英寸 LCD 接口 CS 接口接口 图 2-13 CS 接口 EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -21-2.4 系统接线图系统接线图 图 2-14 安装示意图 注）注）*产品的功能与设定会因型号不同而有所差异，特殊的连接线和转接头会由产品的功能与设定会因型号不同而有所差异，特殊的连接线和转接头会由本公司本公司单独提供安装方法。单独提供安装方法。EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -22-2.5 BMU 接线说明接线说明
31、 电压检测排线线束连接（以电压检测排线线束连接（以 25 串为例）串为例）B1+接第一节电池的正极（红色线）；B1-B24-依次接到串联的各节电池的负极（黑色线）；B25-接最后一节电池负极（绿色线）。电池模组正极电池模组负极B1+B1-B2-B3-B25-图 2-15 电压检测排线线束与电池的连接示意图 图 2-16 电压检测排线线束与电池的连接实例图 注意：电压检测排线线束顺序不能接错，否则会导致电压采集不正确，并可能烧坏均衡电路注意：电压检测排线线束顺序不能接错，否则会导致电压采集不正确，并可能烧坏均衡电路、损毁电池！损毁电池！把温度传感器固定到电池组上把温度传感器固定到电池组上 图 2
32、-17 温度传感器连接实例图 EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -23-将电压检测排线线束和温度检测排线线缆插到电池检测单元将电压检测排线线束和温度检测排线线缆插到电池检测单元 BMU 上上 图 2-18 电压检测排线线束和温度检测排线连接实例图 烟雾传感器连接线烟雾传感器连接线 图 2-19 烟雾传感器连接线实例图 CAN 通信线通信线的连接的连接 CAN 通信线为电池检测单元与电池串管理单元的通信介质，本系统采用 3 芯屏蔽线作为通信线缆，接头使用 MOLEX12pin接插件和 AMP 6PIN 汽车接插件（孔式和针式）。离 BCU 最远的 BMU 接 2 号线，其他 BMU 接 1
33、 号线。图 2-20 BMU 间的通讯线连接实例图 EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -24-2.6 BCU 接线说明接线说明 连接连接 BCU 与与 BMU 间通讯线间通讯线 图 2-21 BCU 与 BMU 间通讯线连接图 连接电流传感器连接电流传感器 电流传感器穿在电池组输出正极或负极的回路线缆上，有两种接线方式，如下图（注意电流传感器上的箭头指向）：图 2-22 电流传感器安装的连接示意图 EK-FT-21 电池管理系统用户手册 -25-图 2-23 电流传感器连接实例图 连接充放电继电器控制线，红色线接继电器线圈正极，黑色线接继电器线圈负极。连接充放电继电器控制线，红色线接继电器线圈正极，黑色线接继电器线圈负极。图 2-24 继电器控制线连接实例图 连接充电机和整车系统连接充电机和整车系统/电机控制器电机控制器 CAN 通讯线。（三芯屏蔽线红色为通讯线。（三芯屏蔽线红色为
