BMS电池管理系统讲解

文章来源：智享汽车圈发布时间：2021-03-08

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BMS是电动汽车电池管理系统是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带。

BMS是电动汽车电池管理系统是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带。BMS实时采集、处理、存储电池组运行过程中的重要信息，与外部设备如整车控制器交换信息，解决锂电池系统中安全性、可用性、易用性、使用寿命等关键问题。主要作用是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。通俗的讲，就是一套管理、控制、使用电池组的系统。

一、什么是BMS系统

1、锂离子电池使用范围受限；

对于锂离子电池，其理想的工作范围受限很大，并不宽泛.因此，锂离子电池在应用过程中必须进行管理，尤其在动力电池的应用场景下.

2.安全问题

Distortion 变形
Swelling 鼓胀
Flaming 着火
Explosion 爆炸

过压(过充)、过流和过温，会给锂离子电池带来一系列的安全隐患。

3.性能管理

锂电池电池的外特性表现与其自身的状态（ SOC/SOH/温度）及环境温度有很大的关系。

4.寿命

Temperature factor 环境因素
Voltage factor (SOC & ∆SOC) 电压因素（SOC窗口）
Current factor 电流因素

高SOC及高温环境下，会加剧电池不可逆的容量损失

5.一致性

Capacity 容量
Impedance 阻抗
Self-discharge rate 自放电率

要求电池包内所有的电芯完全一致是几乎不可能的事情，这就意味着各电芯间会存在着不一致的工作条件（内阻/发热量/SOC区间）及不同的老化率，所以需要均衡管理。

二、BMS主要任务是什么？

BMS主要任务：
电池状态监测
电池状态分析
电池安全保护
能量控制管理
电池信息管理
……

BMS需要避免动力电的超范围滥用，保证动力电池安全可靠、高效及长寿命的运行。

三、BMS系统简介

1.1 BMS系统架构

一种典型BMS系统架构

BMS系统架构

主从式BMS拓扑结构

Local ECU layer

Management of 6-12 cells in a module
Communication via CAN or daisy-chain
Voltage monitor for every cells
Multi-points temperature monitor
Passive balance or active balancing
Function realization by MCU or ASIC

是否采用菊花链式通讯?

Advantages

No isolator for each LECU
Easy harness for system
Low cost

Disadvantages

EMI/EMC problem for vertical bus
Limited range
Break on daisy-chain cause the interruption of whole communication

两种方案成本对比

四、BMS功能清单和数据采样要求

熊猫个人习惯上把BMS功能分为三大部分

BMS基础功能:V/I/T采样，保护功能（过压、过流、过温、绝缘电阻），继电器驱动，状态采样，继电器粘连检测，CAN通信；
BMS核心功能：电芯均衡、SOP（功率）、SOE（能量）、SOC（荷电状态），SOH（健康程度）；
BMS应用相关：碰撞信号检测、交/直流充电、充电器状态检测、热状态、加热/冷却需求、预充、唤醒/休眠、与VCU通信；

BMS的剩余容量估算是BMS的核心内容也一直是业界难点。首先它是一个估算值，根据电池组电压，电流，放电倍率，温度等因素经过算法计算得出的值，这就要求你的系统先要采集的足够准，足够快才能保证最后的结果准确。可是这又和你主控芯片的处理速度，AFE的精度，采集电流的方案选择，温度传感器的精度。还有从系统整体考量采样频率的大小诸多因素有关。选用高处理速度高精度的芯片势必会增加成本，采样频率越快系统负荷也越大，所以目前技术条件下大家都是参考自己具体项目来权衡各方面因素。