BMS电池管理系统技术探析—功能篇
一、引子
妙益是做车身控制和汽车仪表的传统厂商，09年妙益电子开始介入新能源汽车领域，初期角色就是为新能源车辆做车身控制、配总线仪表。新能源车的主角是电池和电机控制系统，所以初期我们仅仅是新能源车的配角而已。在此过程中接触了不少BMS厂家，发现BMS厂家真是良莠不齐。当时，在我们看来技术应当不是十分复杂的BMS系统，往往成为新能源车的技术瓶颈，很多车辆安全隐患大多数是由BMS的“不作为”造成。由于BMS隐身在后，结果往往是位于视线之下的电池厂家或电机厂家背了黑锅。鉴于这种情况，业内的朋友，基于长期以来对妙益的信赖，建议我们来开发BMS系统。没想到，无心插柳柳成荫。
BMS最早在混合动力车上得到大量使用。早期，国家把混合动力车也归于新能源汽车，后来把混合动力车从新能源汽车中分离出来，仅把混合动力归于节能车型。混合动力车一直是很多汽车厂家热衷开发的新能源车型，原因很简单—风险小，电机不起作用了，还有发动机嘛。就因为这种心理，让汽车厂疏于对电池及ＢＭＳ的把关，让一些技术上不怎么样的电池厂、BMS商家在市场上反而“脱颖而出”。我们都知道，新电池其储能作用和一致性大多是不错的，所以在车辆营运的初期，混合动力车节能效能应当能表现出来。但随着时间的推移，电池本身的性能差异及BMS的功效就显现出来了。不知道还有多少混合动力车还如初期一般节能？如果ＢＭＳ不作为，随着电池一致性越来越差，电池实际效能会大幅下降，同时安全隐患会陡增。很多早期投入运营的车辆接二连三出现的烧车现象，多少不同暴露这方面的一些问题。我在汽车电子领域打拼了十多年，每个新产品的推出后都让我寝食不安很长一段时间，但看着那么多实验室阶段的ＢＭＳ产品也堂而皇之的“跻身车上”，如此商家又安得心安的？！
那么ＢＭＳ究竟在新能源车上究竟充当什么角色？该完成哪些功能呢？今天就和大
家一块儿探讨这个问题，共同来完善ＢＭＳ的功能。
二、BMS电池管理系统功能介绍
１．BMS是什么？
首先做个概念声明，这里所指的电池均是指充电式锂电池。
ＢＭＳ是做什么的，到百度里搜一下，答案会有一大把，从中能了解个大概，但能有助您精确把握ＢＭＳ功能的介绍并不多。
首先ＢＭＳ就是英文电池管理系统（Battery Management System）的的缩写。那么电池为什么需要管理呢？
１）安全需要，这也许是诞生电池管理系统最主要原因。没有ＢＭＳ会有什么安全隐患？――燃烧啊、爆炸啊。电池工作都有一定使用条件的――充电电流限制、放电电流限制、工作温度限制、单体电压限制等等。参见图2-1，电池工作条件分“合理区域”和“临界区域”，当电池工作条件越过“临界区域”时，事故概率就会大增。这时，BMS 就必须果断采取措施，以避免事故的发生。就安全这一条，ＢＭＳ必不可少。
２）延长电池使用寿命。怎么延长使用寿命？上面说了，电池工作都有一定使用条件的。当电池工作状态位于“合理区域”时，电池寿命最大。进入“临界区域”寿命会显著降低，越过了“临界区域”有安全隐患。为了提高电池的使用寿命尽量让电池工作在“合理区域”，当电池越过“合理区域”后要给使用者报警提示，让电池回归“合理区域”。
图2-1电池部分参数工作区域
（参数因电池厂家而异）
３）提高电池组有效储能。注意这里说的是“电池组”，而不是“单个电池”。单个电池能量有限，所以大多是N多个电池串联在一起使用，我们称串在一起的电池为电池串。由于电池总是存在差异，储存的能量有差异。而电池的过放和过充是电池的两种极度危险状态。放电时，当某个电池达到放电下限时，即使其他电池仍有能量，放电也不得不结束。反之，充电时，当某个电池电压已经达到上限，即使其他电池尚未充足，充电不得不中止。因而，放电受限于串中电压最低的电池，充电受限于电压最高的电池。
可见，“有效储能”小于“理论储能”。在没有ＢＭＳ情况下，电池间储能差异化会越来越大，因而“有效储能”会越来越少。电池价值就在于其“有效储能”。如果BMS能抑制电池“一致性”变差的趋势，就意味着“有效储能”更加接近“理论储能”，延长电池放电时间。
４）估算电池剩余能量。没有ＢＭＳ，无法知道电池还有多少剩余能量，剩余能量和常规车辆的剩余油量一个意思。不知道剩余能量，就无法预测车辆还能行驶多少里程。不知道续驶里程，司机就会担心车辆的抛锚。
从上面分析看，可以用几句话来概括BMS：BMS通过测量，获取电池的工作状态，并把这种状态显示出来。紧急情况下，利用声光手段来提醒使用者，使得电池工作在“合理区域”，从而延长电池的使用寿命。危险情况下，自动采取措施，避免事故的发生。另外为电池提供能量均衡功能，提高电池的“有效储能”，进而延长放电时间。
由此看来ＢＭＳ某种程度上看，更像电池的“保健医生”。有人说，以前用铅酸电池没大听说有ＢＭＳ啊。其实铅酸电池也是需要ＢＭＳ的，只是，铅酸电池一因便宜，故而请不起“保健医生”（ＢＭＳ比电池还贵），二因铅酸电池没锂电池那么“火爆”，所以不管的话，也没那么大安全隐患。
ＢＭＳ这么重要，那它都应有哪些具体功能呢？让我们从介绍妙益ＢＭＳ的功能开吧始。
2．妙益ＢＭＳ电池管理系统功能简介
图２－１位妙益ＢＭＳ电池管理系统的功能组成图。整个系统由终端模块、中控模块、显示模块三大部分组成，如图２－２所示。
终端模块与电池直接打交道，完成下列功能
（1）电池电压精密测量。
（2）电池温度测量。
（3）能量均衡。
（4）热管理。
（5）CAN通信。
顾名思义，电池中控模块为ＢＭＳ系统的核心，主要完成下列功能：
（1）总电压测量。
（2）总电流测量。
（3）绝缘电阻测量。
图２-1 电池管理系统功能示意图
图２-2 妙益电池管理系统组成示意图（4）SOC计算。
（5）数据分析及分级报警。
（6）保护控制。
（6）CAN通信。
显示模块主要人机界面作用，主要完成下列功能：
（1）常规数据采集。℃
（2）实时数据显示。
（3）语音报警。
（4）数据记录及图表显示。（可选）
（５）远程通信。（可选）
（６）OBD数据显示。
（７）CAN通信功能
妙益经过２年多的探索，总结出ＢＭＳ的这些功能，有些功能为大家所共同接受，有些功能是仁者见仁，智者见智，褒贬不一。
下列功能应当没有异议，大家觉得是ＢＭＳ必须的：
１）单体电压测量
２）温度测量
３）总电压测量
４）总电流测量
５）ＳＯＣ计算
６）报警
７）热管理
下列功能是有分歧的：
１）单体电压测量精度
２）单体温度测量
３）绝缘测量
４）分级报警
５）保护控制
６）能量均衡
下列功能是可选的：
１）记录功能
２）远程通信
本文就不去赘述BMS必备的基本功能了，先就有分歧的地方分析，然后再探讨可选功能，下面章节就展开论述。
三、BMS电池管理系统功能探析
1．分歧探析
1）单体电压测量精度
电压是表征电池状况最重要的参数之一。
一方面，电池充电状态SOC与电压存在一定关系，通过观测电压，可以大致了解电池的充电状态：
SOC=f(V,I,T)
这里V代表电池的电压，I代表充放电电流，T代表电池温度，图3-1为40AH锂电的充电曲线，图3-2为40AH锂电放电曲线。
图3-1 40AH磷酸铁锂电池充电曲线
图3-2 40AH磷酸铁锂电池放电曲线
另一方面，参见图2-1，电池电压也存在“临界工作状态”，当电池越过“临界工作状态”时，危险性大增。所以单体电池电压必须监视。
真正的分歧在于电压的测量精度？市场上大部分BMS系统制定的通信协议数据单
位为0.01V，由此推断其展示的测量精度不会超过0.01V。而很多电池厂家对BMS提出了更高的精度，有的要求是0.005V，更有的达到0.002V。理论上讲，精度越高越好啊。那么究竟多大的精度合适呢？
我们知道，决定参数的技术等级，一是看参数的作用，二要看技术条件，三要看成本控制，其中第一项是主要的。
在BMS里，测量单体电压的作用是什么？一是由电压大体了解电池的充放电状态，二是根据电压提供安全保护。
为什么说，通过电压大体了解电池的充放电状态呢？这是因为电池状态还与电流、温度相关，实际上不同个体电池间这种函数关系差异也是显著的，所以无法单纯通过电压计算出SOC的。由此看，此时电压精度太大了没有意义，因为这个关系本来就已经是个“大概”了。实际应用看，0.02V的差异，是可以大致分辨出电池充电状态。精度超过0.05V，充电状态差异就比较大了。所以，本人觉得，从估计充电状态角度看，
0.01V的精度是足够了。
那么从提供安全保护的角度看多大的精度是合适呢？从图2-1可以看出，“临界区”
其实有挺大一个范围。实际应用中，同样是磷酸铁锂电池，“临界区”的两个边界—上边界（图中3.8V）和下边界（图中2.5V）不同厂家有不同的设置，上边界一般在3.8V
至4.0之间，下边界在2.5V至2.3之间。显然，提早、或滞后个0.1V保护都没什么大碍。所以，从保护角度看，0.05V的测量精度肯定就满足需要了。
测量电池电压如果抛开BMS的角色，从研究电池性能而言—尤其在观查、测绘充放电曲线时，0.001V的精度还是需要的。所以高精度需求，更多来自生产、研究场合。
那么从技术角度看，制约精度的环节是什么？
主要是系统选的AD模数转换位数的限制，测量数据的理论最高分辨率，就是AD转换的1个比特代表的意义。拿10位AD来说，满量程设定在4.5V，最高数据精度就是
4.5mV。12位AD理论上获得的数据精度最大可达1.12mV。一般来说，AD位数越高，
价格也越高。
其他影响精度的环节就是信号传递、放大回路带来的误差。如果电路设计合理，这种误差是可以矫正的，但这种矫正过程颇费人力成本的。电路设计越不合理，校正越费工时。
本人认为，就BMS而言，数据精度0.01V足够，但为了给未来预留提升空间，在BMS 协议上可以规定数据分辨率0.001V。关于协议的探讨参见我们的另一篇文章《BMS电池管理系统技术探析—协议篇》。
２）温度
温度的分歧，不是温度的精度而是温度测量的个数。
市场上有两种做法，一种是设固定数量的温度探头，将其分散在“电池丛”中。一种是将探头置于电压采集线的接线鼻上（图3-3所示），每个电池的温度都测。哪种合理，还得看测温度是为了啥？
图3-3 温度探头和电压接线鼻合二为一
图3-4 磷酸铁锂电池内部结构
为什么要测温度？因为温度高了，有电池有燃烧、爆炸的危险。我们知道，在电池正极材料（一般为石墨）和负极材料（磷酸铁锂）间有一层塑料隔膜，“隔膜”阻断正极和负极的直接接触，但可允许锂离子从隔膜上的细孔来回穿越。当温度升高到一定程度后，“隔膜”软化易于被晶状负极材料磷酸铁锂刺破，造成正负极短路而引发爆炸。
那么引起温升的因素又是什么呢？一是电池内阻，二是外部接线柱与线束接线鼻之间的接触电阻。由欧姆定律公式
可知，两者会产生热功率。
电池在使用老化过程中，内阻会升高。如果接线柱不够牢靠，在车辆的运行颠簸过程中，接触电阻也会增大。在大电流放电情况下，会释放大量的热量。
了解温升缘由后，两者优劣不言自明。其实我们在现场就遇到由于个别电池质量原因造成温度异常的险情。很多BMS厂家仅把探头粘在电池塑料壳体上，或压根就没和电池
接触，这样测得的温度仅是电池的环境温度，而不是电池本身的温度。测环境温度意义不大，往往那是灾后诸葛，有什么用呢？
3）绝缘测量
电动车辆或油电混动与传统车辆显著区别之一就是前者有高压存在了。现在通行做法将高压回路与低压回路彻底隔离。低压回路沿用传统做法，汽车大梁为公共地。很多裸露在外的金属部件都和大梁相连。所以高低压之间的绝缘就显得非常重要，高压一旦窜到低压，就会有致人触电的安全隐患。由此看出绝缘测量在电动车或油电混动车上是必须的。
绝缘测量精度多大合适呢？
按照电动汽车标准规定，绝缘电阻必须大于100Ω/V才算合格。我认为只要所测绝缘电阻在国家规定的报警门槛周围保持一定的精度即可，其他范围没必要做精度要求。
举例来说，对于一个装有160串电池的纯电动车来说，其总电压范围是400V至608V(160X2.5V,160X3.8V)，绝缘电阻应按其最高电压算，100ΩX608=60.8kΩ。所以在60.8K Ω周围，其测量精度做出要求。
绝缘电阻本身没有任何研究价值，但却是牵涉到人身安全的一个重要参数。测量值可以做负差要求，即测量值不能大于实际值，这样保证能够提前报警。国际上对机动车的车速数据也是做类似规定的，只不过，车速数据只允许正差。
绝缘电阻可以这么规定：
Rp’=（Rp-Rp*20%，Rp）
Rn’=（Rn-Rn*20%，Rn）
其中Rp、Rn分别代表正极对地、负极对地绝缘电阻，Rp’、Rn’分别代表测量出的正极对地、负极对地绝缘电阻。
4）分级报警
早期BMS报警都是在电池状态越过“临界区”外边界（参照图2-1），同时保护输出动作，车辆“趴窝”，这对公交乘客来说是不可忍受的。所以妙益提倡的分级报警方法逐步得到大家的认同。具体做法是，当电池状态越过“合理区”边界时，给出一级报警，且报警时间控制在一定长度以内（太长会让司机烦心，影响驾驶安全，妙益目前设定在3秒），此时意味着，情况并不十分严重，车辆仍可继续行驶，但让司机有一定思想准备或者通过做一定操作调整规避更严重的状况发生。当电池工作状况越过“临界区”后，给出二级报警，此时声音可以连续不间断，表明严重情况发生，司机应当立即靠边停车。此时自动保护控制仍没动作，当严重报警达到一定时间后，保护控制动作。
5）保护控制
从目前使用情况看，BMS的保护控制应当有过充、过放、过流、过热几方面保护。控制信号分过、过放两路，或过充、过放合并成一路总控信号。
6）能量均衡
能量均衡至今仍是争议最多的地方，问题主要体现在下面两方面：
A．均衡概念不清
B．均衡重要性认识不够
首先了解一下为什么要均衡，我们知道电池多少不同都存在一致性差异，这种差异来自电池负极材料的浓度差异、电池负极材料晶格形态、涂布均匀差异、隔膜厚薄、隔膜细孔均匀性等诸多因素。新电池可以靠筛选（所谓成组配对）来实现一车电池的高度一致。但经过若干充放电循环后，这种一致性不复存在，表现在单体电池间的剩余能量相差甚大。
串联的电池，在充放电都一样的情况下，为什么最终剩余能量相差越来越大呢？主要原因是电池内阻不一致造成，内阻是有热功率损失的。由于内阻不一致，热功率损失就不一样，最终导致单体电池的剩余能量不一致。
那是不是在筛选时，尽量选取内阻一致的电池配对，就能解决这个问题呢？实际上讲要保证内阻一致几乎是不可能的事。为什么？因为电池在使用过程中，其负极材料晶态会发生变异，隔膜细孔也会发生阻塞，这些变化是和使用情况（温度、振动、电流）相关联的，很难量化下来，内阻变化趋势也只能有个大概估计。图3-5就是电池内阻随充放电次数变化的一个大致趋势图。所以说，在自然使用情况下，一致性变差是一个必然的过程。
图3-5 内阻随充放电循环次数变化趋势图
另一个引起能量不平衡的因素就是电池本身的自漏电。因为自漏电不等，所以导致电池剩余能量差异变大。
前面说了，放电时，当某个电池达到放电下限时，即使其他电池仍有能量，放电也不得不结束。反之，充电时，当某个电池电压已经达到上限，即使其他电池尚未充足，充电不得不中止。因而，放电受限于串中电压最低的电池，充电受限于电压最高的电池。充电时总有充不满的，放电时总有没法放空的。这就导致电池的“有效储能”总是低于“理论最大储能”。
而要使得“有效储能”达到“理论最大储能”，就必须通过某种手段，来促使各单体电池的剩余能量趋于一致，使得各单体电池基本上同时放空、同时充满，这就是所说的BMS均衡功能。
均衡方式都有哪些呢？
适合大规模、高容量电池组的均衡方式有主要有二类：充电式，利用辅助电源对能量低的补充，向高的看齐。放电式，将能量高的放电，使其向低的看齐。
还有很多其他均衡方法，比如利用电容作为中转站，进行能量搬移的均衡方式。这种方式不适合拥有大量单体电池的电动车和油电混动车。因为能量搬移被局限在同一终端模块管理的电池间，不同模块管理的电池间无法实现能量搬移。由于这些均衡方法不适合大规模、高容量电池组，所以这里就不一一介绍了。
充电式均衡和放电式均衡各自有什么优缺点呢？
乍从名字上看充电式一定比放电式优越，因为放电式将多余能量纯粹浪费掉。其实看问题要一分为二，下面看看双方可有那些优缺点：
第一，从能量损耗角度比较，充电式优于放电式，因为放电式是把差异部分能量彻底浪费掉，但不要以为充电式就没有能量损耗。
我们就来分析一下，各自损耗的能量到底多大。我们以损耗能量与满充能量的比率来衡量各自的均衡效能。
假定最低单体电池的满充能量为En，最高单体电池的满充能量为Em，系统中电池总数为n。在没有均衡条件下，各电池能量与最低电池能量的差为δEn（i）, 各电池能量与最高电池能量的差为δEm（i），i为电池编号。
记电池组的总能量为Esum
Esum=∑()∑()采用充电式向高看齐需要补充的能量与采用放电而向低看齐时需要泄放的能量显然是相等的。
δEsum=∑()=∑()
对放电式而言，δEsum就是要全部浪费掉的能量。
对充电式而言，又有多少能量被浪费掉呢？有两个环节要造成能量浪费：辅助DC-DC 转换电源和充电控制电路。一般辅助DC-DC转换电源的效率为70%左右。充电控制电路效率一般为50%左右。总的效率=70% X 50%=35%。
所以综合看，放电式均衡与充电式均衡相比较而言，要多损失35%的能量。
再看看均衡损失的能量与有效总能量比率--能量损耗比Epercent大概是什么样子。
对于放电式均衡
Epercent=δEsum /(nEn)=()∑()
对于充电式均衡
Epercent=65%XδEsum /(nEm)= ()∑()
()∑()，() ∑()分别代表了平均能量偏差比率（能量差与有效能量的比），假设一次充放电引发的平均能量偏差比率为1%。对放电式均衡而言，就有1%的能量浪
费掉，对充电式而言有0.65%的能量浪费掉。
可见，虽然放电式均衡比充电式均衡多浪费35%的能量，但与实际“有效储能”比，相差微不足道。
第二，均衡时效比较，放电式均衡要优于充电式均衡。
放电式均衡时，由于所有电池上均有放电回路，所有能量高的电池可以同时放电向低看齐。对充电式均衡而言，由于充电电路比较复杂，在模块内不可能集成多个充电电路，一般一个模块只能置入一套充电电路，在通过控制电路，向指定的电池充电。所以，均衡时效性差别很大。
第三，均衡成本比较，放电式均衡要优于充电式均衡。
放电式均衡电路较简单，因而实现成本较低。
对于能量均衡必须避免几个认识上的错误：
第一，认为均衡电流越大越好。
首先必须明确锂电池本身的一致性本来是不错的，如果电池的一致性发散趋势非常大，这样的电池本身有严重质量问题，这种问题不仅体现在一致性发散，还会有其他涉及安
全的隐患存在，理应从系统中剔除出来。
其次，从刚才的分析知道，无论哪种能量均衡，整个过程是要浪费能量的，这些能量会都是以热量的形式散出去，这些热量会引起电池工作环境温升的。而过高的温度环境
本身也影响电池的工作寿命，甚至产生安全隐患。
那么多大的均衡电流合适呢？
这主要取决于电池的容量、电池单次循环产生的能量偏差与有效储能的比率、电池的充放电周期，另外均衡时还要考虑环境温度，环境温度过高时要适当控制均衡电流大小，严重情况下甚至要暂时关闭能量均衡。
由于没有电池单次循环产生的能量偏差与有效储能的比率这一参数，所以很难量化均衡电流大小。妙益总结了一个经验值，供大家参考，均衡电流为100mA/100Ah。对于比
较差的电池可以适当提高均衡电流大小，但一定要兼顾环境温度。
第二，认为无论电池能量多么不平衡都能靠均衡来快速恢复平衡。
BMS均衡应该是为消除电池使用过程中日积月累产生的能量失衡，所以初期的电池组配对工作还是要做的。不应把能量已经相差太大的电池相互配组，而想靠过于强烈的外部能量均衡来保证其能量平衡。
6）数据记录
新能源产品应用时间不长，相关产品多处于不成熟阶段，出现问题时往往互相推诿，责任难于界定。但有了数据记录功能后，通过查询历史数据，了解相关产品实际使用性能，有助界定质量责任，促使相关产品方精益求精，提高产品品质功能推动行业进步。
那么那些数据需要记录、记录的频度设置多大合适呢？
从监视电池的性能看，这些数据是要记录的：各单体电池的电压、各单体电池的温度、电池的SOC。由于这些数据的变化是缓慢渐进的，每分钟记一次就可以了。图3-6为妙益记录的BMS数据图表。
跟整车相关的BMS数据如总电压、总电流、BMS报警数据、SOC，变化比较快，可以和电机转速打包一起记录，每1-2秒记录一次。图3-7为妙益仪表记录的整车控制数据图表。
另外车辆运行的传统数据如车速、加速踏板位置、刹车位置、电机温度、灯光信号等等可以打包一起记录，记录间隔1-2秒一次。图3-8为妙益仪表记录的一般车辆行驶数据图表。
图3-6 BMS数据记录图表
图3-7 VCU数据记录图表
图3-8 车辆行驶数据图表
7）远程通信
足不出户就能了解车辆的运营情况当然是个诱人的想法，蓬勃发展的无线通信网络已使这种愿望变成现实。下面唯一需要解决的是运营费用由谁承担，数据服务中心由谁来
维护，数据安全性如何保证，法律层面的认证如何做，商业营运的隐私如何保证。相信在不久的将来，这些都不在是问题。
如何重新定义电动汽车电池管理系统 （BMS ）？ 来源：英飞凌公司 作者：Klaus & Bj?rn2013年12月13日 12:01 0 分享 订阅 [导读] 无论是简单的充电控制器还是复杂的控制单元，对于电池管理系统 （BMS ） 的需求都在迅速增长，尤其是电动汽车领域。除了传统的充电状态监控外，BMS 系统还必须遵守日益严格的安全法规，注重控制和待机功能、热管理和用于保护 OEM 车厂电池的加密算法。 关键词：电池管理处理器英飞凌电动汽车 随着电气化动力系统变得日益复杂，BMS 需要执行的功能增多，承受的负担之重前所未有。 无论是简单的充电控制器还是复杂的控制单元，对于电池管理系统 （BMS ） 的需求都在迅速增长，尤其是电动汽车领域。除了传统的充电状态监控外，BMS 系统还必须遵守日益严格的安全法规，注重控制和待机功能、热管理和用于保护 OEM 车厂电池的加密算法。未 来，甚至车辆控制单元 （VCU ） 的部件和功能也会与 BMS 相关联。 图1 配备所有相关部件的电动汽车电池管理系统 （BMS ）
未来，BMS 将在电动汽车领域发挥重要作用。然而 BMS 的各个子功能往往由 OEM车厂定制，会因系统配置不同而存在很大差异。因此，不可能制定出适用于每一个电动汽车制造商的完整的 BMS 要求列表。然而，电池管理系统处理的任务范围不断扩大，这一事实毋庸置疑。BMS 最常见的要求包括安全要求、控制和监控功能、待机功能、热管理、加密算法和预留可扩展接口增加新功能。 安全要求 在 ISO 26262 安全标准范围内，如 BMS 等特定的电气和电子系统将被归类为从 ASIL C 至 ASIL D 的高安全类别。与之对应的故障检测率至少为 97% 至 99%。电池系统中最危险的故障来源有：因电缆磨损或事故而导致车辆底盘出现高电压漏电而未被发现；各种引起高电压电池起火或爆炸的原因：例如对电池过度充电（例如在公用电网上或因停电恢复引起）、电池过早老化（例如爆炸性气体泄漏）、液体进入和短路（例如因雨水引起）、滥用（例如维修不当）和热管理错误（例如冷却失效）等。 在安全方面，主开关（主继电器）在避免与高电压相关的事故中起到了重要的作用，它可确保 BMS 电子系统能够作出充分的故障反应。发生故障时，BMS 模块会在适当的故障反应时间内断开开关（例如 10ms 以内）。非关键故障安全条件的特征通常是：如果 BMS 微控制器（MCU）失效，甚至在控制器逻辑完全失效的情况下，独立的外部安全元件（例如窗口看门狗）仍可确保主开关继电器可靠地打开逆变器（正/负）的两个高电压触点。BMS 系统中还集成了其他安全功能，包括漏电电流监控和主开关继电器监控。 控制和监控功能： 其他 BMS 功能包括对电动汽车中昂贵的高电压电池的监控、保养和维护。BMS 控制和监控功能来源于安装于电池包中的电子平衡单元。管理各个电池组内（battery slave pack）的平衡，同时精确地感测各个单电池的电压。平衡芯片通常可管理多达 12 个单电池组成的群组。相关数量的电池群组串联后可产生高达数百伏的高中间电路电压以供逆变器控制之用，这是电动汽车的逆变器电驱动所必需的。 位于主开关对所有高电压电池的总电流的测量，以及从芯片对各个单电池电压的单电池精确同步监控，BMS 可使用特定算法（例如，基于电池化学 Matlab Simulink 模型）评估充电状态及健康状态等电池参数。BMS 通常不会安装在非常靠近高电压电池的位置，但是通常会通过冗余的流电去耦总线系统（比如 CAN 或其他适合的差分总线）与电子平衡从动元件相连接。它由汽车电压（12 伏电池）供电，因此可通过现有的网络架构与现有的控制单元群组结合使用，无需进一步的流电去耦措施。最后，它还改善了安全性，因为它让 BMS 能够在高电压电池发生机构或化学缺陷时确保功能正常并且安全地断开主开关。 随着电池专用的化学/电气算法日益复杂，预计 BMS 将需要使用拥有 2.5MB 至 4MB 闪存和强大的多核处理器架构的 AURIX 等微控制器（MCU）。这种组合可以保证有足够的内存用于全面校准参数并提供足够的计算能力（图 2）。
BMS硬件技术要求 MA/SIR X.X.X 编制 审核 会签 批准
1. 产品技术要求 硬件选型要求 BMS 的主控单元微处理器必须满足如下的性能要求： 序号项目主板MCU性能要求 1 处理器类型16位汽车级芯片 2处理器总线时钟频率≥80MHz 3Internal RAM（随机读写存储器）≥64Kbyte 4Flash（存储器）≥1Mbyte 5EEPROM (电可擦除读写存储器)≥4Kbyte 电池管理系统关键元器件要求采用汽车级产品并满足汽车电子相应的测试标准。 环境要求 相对湿度15% ～90%RH； 海拔高度-100～5000m； 气压范围56.9～106.3kPa； 工作环境温度范围为－40℃～＋85℃。 序号项目主板MCU性能要求 1 相对湿度15% ～90%RH 2海拔高度-100～5000m 3气压范围56.9～106.3kPa 4工作环境温度－40℃～＋85℃ 电源管理要求 1.3.1 基本功能要求 N o. 序 Cont ents 目录 Description 描述 R&D Requirements 设计要求 Remar ks 说明
1.3.2 供电要求 1).BMS应支持6V-32V常火供电，工作模式下功耗（不含外部继电器）不超过 0.5A@12V，系统应用仅支持12V系统； 2).BMS应支持12V/24V（±15%）A+供电； 3).BMS应支持钥匙信号唤醒、VCU信号唤醒、A+信号唤醒、CC唤醒、预留定时唤醒、CAN唤醒，并预留1路硬线唤醒，内部应具备唤醒源识别功能；在无唤醒信号的情况下进入休眠模式，功耗要求不高于1mA。CC在线不充电状态系统进行低功耗模式，功耗要求不高于5mA。 4).在汽车启动电池出现馈电异常情况时，BMS内部供电电路应避免出现充电系统相关接口（A+或CP）向汽车启动电池补电而导致硬件损坏的风险； 5).在供电系统9V-16V范围内，BMS的所有功能模块应能正常工作； 6).在供电系统6V-9V范围内，BMS的对外通讯功能正常工作，能判断电源欠压状态； 7).在供电系统16V-32V范围内，BMS的对外通讯功能正常工作，且能正常检测充电连接信号和电源过压状态，12V系统应用时为保护外部高压继电器，在24V A+供电时BMS 应进入保护状态，严禁常火24V系统应用环境；
项目编号： 项目名称：电池管理系统（BMS）文档版本：V0.01 技术部 2015年月日
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目录 1.前言 (4) 2.名词术语 (5) 3.概要 (6) 4.总体要求 (7) 5.系统原理图 (9) 6.模块的构成 (10) 6.1BMS程序模块图 (10) 6.2整体方案图 (10) 7.电池串管理单元BCU (11) 7.1模块的概述 (11) 7.2模块的输入 (11) 7.3模块的功能 (11) 7.4模块的输出 (11) 8.电池检测模块BMU (11) 8.1模块的概述 (11) 8.2模块的输入 (11) 8.3模块的功能 (11) 8.4模块的输出 (12) 9.绝缘检测模块LDM (12) 9.1模块的概述 (12) 9.2模块的输入 (12) 9.3模块的功能 (12) 9.4模块的输出 (12) 10.强电控制系统HCS (12) 10.1模块的概述 (12) 10.2模块的输入 (12) 10.3模块的功能 (12) 10.4模块的输出 (13) 11.电流传感器CS (13) 11.1模块的概述 (13) 12.显示屏LCD (13) 12.1模块的概述 (13) 13.后记 (14) 14.参考资料 (15)
1.前言 开发电动汽车电池管理系统，此系统的全面实时监控，具有良好的电池均衡性能，检测精度高。
2.名词术语 BMS：电池管理系统 BCU：电池串管理单元 BMU：电池检测单元 LDM：绝缘检测模块 HCS：强电控制系统 SOC: 电池荷电状态
3.概要 电动汽车电池管理系统（BMS），管理系统状态用于监测电动汽车的动力电池的工作状态，从而采集动力电池的状态参数，实现动力电池的SOC状态、温度、充放电电流和电压的监控。电池管理系统主要是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、高效管理。电池管理系统包括BCU和BMU，BCU主要作用是：根据动力电池的工作状态，对电池组SOC进行动态估计，通过霍尔电流传感器，实现对充放电回路电流的实时监测，保护电池系统，可以实现与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；BMU的功能是通过对各个单体电压的实时监测、对箱体温度的实时监测，通过CAN总线将电池组内各单体的电压、箱体温度以及其他信息传送到BCU，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，对电芯进行充电均衡，提高单节电芯的一致性，提高整组电池使用性能，对电池进行主动式冷热管理，保护电池使用寿命，延长电池寿命。
动力电池管理系统(BMS)的核心技术 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 什么是BMS的核心技术? BMS系统通常包括检测模块与运算控制模块。 检测是指测量电芯的电压、电流和温度以及电池组的电压，然后将这些信号传给运算模块进行处理发出指令。所以运算控制模块是BMS的大脑。控制模块一般包括硬件、基础软件、运行时环境(RTE)和应用软件。其中最核心的部分——应用软件。对于用Simulink 开发的环境的一般分为两部分：电池状态的估算算法和故障诊断以及保护。
状态估算包括SOC(State Of Charge)、SOP(State Of Power)、SOH(Stateof Health)以及均衡和热管理。 电池状态估算通常是估算SOC、SOP和SOH。SOC (荷电状态)简单的说就是电池还剩下多少电;SOC 是BMS中最重要的参数，因为其他一切都是以SOC为基础的，所以它的精度和鲁棒性(也叫纠错能力)极其重要。如果没有精确的SOC，加再多的保护功能也无法使BMS正常工作，因为电池会经常处于被保护状态，更无法延长电池的寿命。此外，SOC的估算精度也是十分重要的。精度越高，对于相同容量的电池，可以有更高的续航里程。所以，高精度的SOC估算可以有效地降低所需要的电池成本。比如克莱斯勒的菲亚特500e BEV，可以一直放电SOC=5%。成为当时续航里程最长的电动车。下图是一个算法鲁棒性的例子。电池是磷酸铁锂电池。它的SOCvs OCV曲线在SOC从70%到95%区间大约只变化2-3mV。而电压传感器的测量误差就有3-4mV。在这种情况下，我们有意让初始SOC有20%的误差，看看算法能不能够把这20%的误差纠正过来。如果没有纠错功能，SOC会按照SOCI的曲线走。算法输出的SOC是CombinedSOC也即是图中的蓝色实线。CalculatedSOC是根据最后的验证结果反推回去的真正SOC。 SOP是下一时刻比如下一个2秒、10秒、30秒以及持续的大电流的时候电池能够提供的最大的放电和被充电的功率。当然，这里面还应该考虑到持续的大电流对保险丝的影响。 SOP的精确估算可以最大限度地提高电池的利用效率。比如在刹车时可以尽量多的吸收回馈的能量而不伤害电池。在加速时可以提供更大的功率获得更大的加速度而不伤害电池。同时也可以保证车在行驶过程中不会因为欠压或者过流保护而失去动力即使
电池管理系统BMS的常见测试方法 一、BMS是什么？ BMS全称BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统。BMS是电池与用户之间的纽带，其主要目的是提高电池的利用率，防止电池的过度充电和放电。 二、BMS要实现哪些功能？ 一般对电池管理系统BMS而言，需要实现以下几个功能： 对电池组的工作状态的监测与管理——单体和电池组的电压监测、电流监测、温度监测、SOC （荷电状态State of Charge））估算，均衡控制等 对电池组异常状态的管理——单体和电池组的过充、过放、过流、温度超限、失衡等 对电池组故障的管理——传感器丢失、单体故障等 三、BMS测试的必要性及测试方法 BMS是个功能特别复杂的电子设备。在其设计阶段，需要对原型的功能进行验证；在生产阶段，需要对产品的功能进行测试；如果设备出现故障，需要进行检修。在这些阶段都需要有对应的测试设备来支持。 BMS的各项功能涉及到包括数据采集、数据通讯、过程控制等多种技术，需要用ADC、DIO、PWM、CAN、继电器等多种端口和设备，功能和算法都比较复杂。为了对这些复杂的功能进行全面的测试（很多情况还要进行性能测试和评估），目前的测试方法主要有两种： 1、通过实物进行测试：将被管理的电池组实物与BMS对接进行测试。 这种测试方法最直接，所有的测试参数都与实际情况一致，看似比较理想，但是从实际应用上来看还是存在比较多的问题： 1)测试时间长：电池组的充放电都会需要比较长的时间，在测试循环中需要等待的时间比 较长，难以进行批量测试。 2)需要的辅助设备多：为了模拟各种环境状态，需要大型恒温箱等辅助设备。 3)调整参数困难：如果用于BMS单项功能的验证和调试，在开始实验之前要通过充电和 放电来调整电池组的状态。 4)可控性差：单体的容量、内阻等重要参数都会受到实物的限定，没有调整空间。受制于 电池组装配工艺等多方面因素的影响，无法调整任意一个单体的SOC等运行状态，另外随着循环次数的增加，电池组自身的装填也会发生变化。 5)存在安全隐患：电池组本身就是一个储存了很大能量的装置，这种测试方法虽测试人员 的人身安全存在威胁。 6)能源消耗大：电池组的充电和放电需要很大的能源。
BMS电池管理系统说明书 BMS Battery Mnagement System Specification 概述 深圳市沃特玛电池有限公司动力电池组OPT电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）主要由功能模块（主机模块、采集模块、显示屏模块）和附件（线束、霍尔、直流继电器、主控箱等）组成，外加绝缘检测模块做监测装置，完成对动力电池的管理和应用。 OPT电池管理系统作为电动汽车电源的重要零部件，其主要任务是：监测动力蓄电池组的单体电压、温度、总电压和总电流的状态，车体绝缘性能，与整车进行数据通讯，预测蓄电池的荷电状态（State Of Charge，简称SOC），与充电机通讯并对充电状态进行控制，热管理，存储电池单体电压等运行数据、故障报警和继电器控制记录，对电池出现的故障进行诊断和报警，最终达到防止电池过充和过放，延长其使用寿命等功能。 OPT电池管理系统一般是由一个主机模块，一个显示屏模块，一个绝缘检测模块和多个采集模块组成，各个组成模块之间通过CAN通讯进行信息交换和控制管理，每个采集模块能采集12串电池，可根据电池组型号和电池包结构等条件配置采集模块数，采集模块把采集到的单体电压、温度、电流等信号上传到主机模块处理和显示屏模块显示，显示屏模块能显示BMS状态信息和进行参数配置，主机模块通过CAN总线与整车控制器通讯上报电池组信息和继电器控制状态，并且能在充电时与充电机通讯，控制充电电压和电流进行充电管理。 OPT BMS系统运行拓扑图如下：
图1 OPT BMS拓扑图 1.系统结构示图 OPT电池管理系统一般分一体箱和分体箱，根据客户需求和电池型号配置而设计。 一体箱是主机模块、采集模块等组件都放置于同一个箱体，统一的对外接口，比较典型的一体箱结构示意图如下： 图2 BMS一体箱示意图 分体箱是由主控箱和电池箱组成，主控箱一般配置主机模块、霍尔传感器、控制继电器、保险丝、线束等，主要负责系统控制管理、总电流与总电压采集、系统供电、配电和通讯控制等，以下为典型的一个主控箱示意图： 图3 BMS主控箱结构示意图 电池箱是根据客户需求和电池型号，配置不同的采集模块和风扇数量，实现采集单体电压、温度并通过CAN总线上报主机，并能进行热管理，其中典型的一个电池箱结构示意图如下：
引言 电池的性能和使用寿命直接决定了电动汽车的性能和成本，因此，如何提高电池的性能和寿命得到了各方面的重视。电动汽车上使用的动力电池是由多个电池单体通过串并联方式组成电池组，电池单体都紧密地布置在一起，在进行充放电时，各个电池单体所产生的热量互相影响，如果散热不均匀，将造成电池组局部温度快速上升，使电池的一致性恶化，使用寿命大大缩短，严重时会造成某些电池单体热失控，产生比较严重的事故。当动力电池处于低温环境中，电池的充放电性能会大大降低，导致电池无法正常工作。为了使动力电池组保持在合理的温度范围内工作，电池组必须拥有科学和高效的热管理系统。目前，国内外的许多研究人员对电池组的热管理系统做了大量的研究，进行了一些新的探索，以期提高热管理系统的控制效果，从而提高电动汽车电池组的性能和使用寿命。 国内外汽车动力电池管理系统（BMS）发展概况 目前，影响电动汽车推广应用的主要因素包括动力电池的安全性和使用成本问题，延长电池的使用寿命是降低使用成本的有效途径之一为确保电池性能良好，延长电池使用寿命，必须对电池进行合理有效的管理和控制，为此，国内外均投入大量的人力物力开展广泛深入的研究。 日本青森工业研究中心从1997年开始至今，持续进行（BMS）实际应用的研究,丰田、本田以及通用汽车公司等都把BMS纳入技术开发的重点；美国Villanova大学和USNanocorp公司已经合作多年对各种类型的电池SOC进行基于模糊逻辑的预测； 韩国Ajou大学和先进工程研究院开发的BMS系统的组成结构及其相互逻辑关系。该系统在上述结构中进行功能扩展，即增设热管理系统、安全装置、充电系统以及与PC机的通信联系。另外还增加与电动机控制器的通信联系，实现能量制动反馈和最
电池管理系统（BMS） 电池管理系统（BMS）概述电池管理系统（BMS）为一套保护动力电池使用安全的控制系统，时刻监控电池的使用状态，通过必要措施缓解电池组的不一致性，为新能源车辆的使用安全提供保障。 恒润科技作为国内优质的动力系统供应商，在控制系统开发方面拥有雄厚的实力和丰富的经验，可以为客户在电池管理系统开发方面提供优质的工程和配套服务。 BMS 的硬件拓扑 BMS 硬件的拓扑结构分为集中式和分布式两种类型。集中式是将电池管理系统的所有功能集中在一个控制器里面，比较合适电池包容量比较小、模组及电池包型式比较固定的场合，可以显著的降低系统成本。 分布式是将BMS 的主控板和从控板分开，甚至把低压和高压的部分分开，以增加系统配置的灵活性，适应不同容量、不同规格型式的模组和电池包。 恒润科技可以提供上述集中式或分布式的各种BMS 硬件方案。 BMS 的状态估算及均衡控制
针对电池在制造、使用过程中的不一致性，以及电池容量、内阻随电池生命周期的变化，恒润科技团队创造性的应用多状态联合估计、扩展卡尔曼滤波算法、内阻/ 容量在线识别等方法，实现对电池全生命周期的高精度状态估算。经测算，针对三元锂电池，常温状态下单体电池SOC 估算偏差可达最大2%，平均估算偏差1%。 同时针对电池单体间的不一致性，使用基于剩余充电电量一致等均衡策略，最大程度的挥电池的最大能效。 电池内短路的快速识别 电池内短路是最复杂、最难确定的热失控诱因，是目前电池安全领域的国际难题，可导致灾难性后果。电池内短路无法从根本上杜绝，目前一般是通过长时间（2 周以上）的搁置观察以期早期发现问题。 在电池的内短路识别方面，恒润科技拥有10 余项世界范围内领先的专利及专利许可。利用对称环形电路拓扑结构（SLCT）及相关算法，可以在极短时间内（5 分钟内）对多节电池单体进行批量内短路检测，能够识别出0~100kΩ量级的内短路并准确估算内短阻值。这种方法可显著降低电芯生产企业或模组组装厂家的运营成本，提高电池生产及使用过程的安全性。 恒润科技正在开发的电池内短路检测设备，可以达成如下指标： ? 检测范围：0~100kΩ量级内短路 ? 内短路阻值估计：规定区间内精度达±5% ? 单次检测时长：1~5min（根据精度需求调节） ? 检测对象：电池（无体系容量限制）、电容等 ? 单台设备年监测能力：
看到最近电池管理系统（BMS）好像挺火的，尤其是电动汽车电池管理系统。但是看到好多网上的资料大都谈论的都是比较宽泛，涉及到具体设计及控制策略方面的比较少。所以结合以前做过的产品的一些经验，将一些具体设计发出来，抛砖引玉，还希望能有高手出来指点。每天时间比较少，可能需要一段时间才能写完。对于其中的内容，主要以电动汽车的BMS为例。 BMS：battery management system电池管理系统是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池。二次电池存在下面的一些缺点，如存储能量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池电量估算困难等。电池的性能是很复杂的，不同类型的电池特性亦相差很大。电池管理系统（BMS）主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。-------引自百度百科名片：） 电池管理系统（BMS）主要涵盖以下几个功能 1）电池工作状态监控：主要指在电池的工作过程中，对电池的电压，温度，工作电流，电池电量等一系列电池相关参数进行实时监测或计算，并根据这些参数判断目前电池的状态，以进行相应的操作，防止电池的过充或过放。 2）电池充放电管理：在电池的充电或放电的过程中，根据环境状态，电池状态等相关参数对电池的充电或放电进行管理，设置电池的最佳充电或放电曲线（如充电电流，充电上限电压值，放电下限电压值等） 3）单体电池间均衡：即为单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。均衡器是电池管理系统的核心部件，但目前国内在这方面的技术还不成熟。 注：目前很多电动汽车上都会专门区分BMS和BBS（BATTERY BALANCE SYSTEM），这很容易让人产生一种误解，觉得是两个各自独立的部件，实际上是一种从属关系。且当前国内汽车上在充放电管理和均衡器这两个部分的功能上比较弱，BMS实际上仅仅是进行电量的计算和实现一个过欠压（组与单体）保护及通信的功能。 电池管理系统主要包括以下几个部分 1）信号采集模块：主要用于对电池组电压，充电电流，放电电流，单体电压，电池温度，等参数进行采集。通常采用隔离处理的方式。（除温度信号） 2）电池保护电路模块：通常这部分是采用软件控制一些外部器件来实现的。如通过信号控制继电器的通断来允许或禁止充放电设备或电池的工作以实现对电池保护。 3）均衡电路模块：主要用于对电池组单体电压的采集，并进行单体间的均衡充电使组中各电池达到均衡一致的状态。目前主要有主动均衡和被动均衡两种均衡方式。（实在想不出来还会有第三种么？不主不被的？）也可称之为无损均衡和有损均衡。 4）下位机模块：信号处理，控制。通讯。
解读电池管理系统（B M S）的现状与未来 导读：在新能源电动汽车上也有俗称的“三大件”：电池、电机和电控，由于新能源电动汽车在全球范围内仍是较新的行业，各国企业的起步相差并不大。本文重点给大家介绍新能源电动汽车“三大件”里的电控(业内普遍称之为电池管理系统BMS)。 随着新能源概念的普及推广，新能源汽车也逐步走入了千家万户，新能源汽车作为寻常百姓的新购车选择已经开始侵占着原本属于传统燃油汽车的市场，作为目前新能源汽车最大的市场，中国的企业依靠着新能源汽车首次与国外企业站在同一起跑线，不断涌现的新技术新工艺，让中国的新能源汽车行业有了更充足的底气去放眼世界，心系未来。 提到传统燃油汽车的核心关键自然离不开俗称的“三大件”：发动机、底盘以及变速箱，在这“三大件”上，中国技术落后以德日美为首的国外汽车厂商已是共识。而在新能源电动汽车上也有俗称的“三大件”：电池、电机和电控，由于新能源电动汽车在全球范围内仍是较新的行业，各国企业的起步相差并不大，这也让我国企业在汽车这个1886年发明至今的多用途动力驱动工具上拥有了与国外企业一较高下的条件。本文重点给大家介绍新能源电动汽车“三大件”里的电控(业内普遍称之为电池管理系统BMS)。 新能源电动汽车与传统燃油汽车最大的区别是用动力电池作为动力驱动，而作为衔接电池组、整车系统和电机的重要纽带，电池管理系统BMS的重要性不言而喻，国内外许多新能源车企都将电池管理系统作为企业最核心的技术来看待，最著名的例子就是大家耳熟能详的特斯拉，特斯拉的电动汽车“三大件”中，电池来自于松下，电机来自于台湾供应商，而只有电池管理系统是特斯拉自主研发的核心技术，2008年-2015年期间特斯拉所申请的核心知识产权大都与电池管理系统相关，由此可见电池管理系统对于新能源汽车的重要性。而国内，电池管理系统BMS的研发生产主要集中在这三类企业： 1、新能源汽车厂商，代表企业：比亚迪 2、电池PACK厂商，代表企业：沃特玛、普莱德 3、专业BMS厂商，代表企业：惠州亿能、深圳国新动力 电池管理系统BMS到底有什么作用？ 电池管理系统BMS是一个本世纪才诞生的新产品，因为电化学反应的难以控制和材料在这个过程中性能变化的难以捉摸，所以才需要这么一个管家来时刻监督调整限制电池组的行为，以保障使用安全，其主要功能为： 1、准确估测动力电池组的荷电状态 准确估测动力电池组的荷电状态 (State of Charge，即SOC)，即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池的损伤，从而随时预报混合动力汽车储能电池还剩余多少能量或者储能电池的荷电状态。 2、动态监测动力电池组的工作状态 在电池充放电过程中，实时采集动力电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池，
电池管理系统（BMS）开发咨询服务 背景 背景背景电池管理系统(Battery Management System,BMS)，通常被业内称为新能源汽车电池的“大脑”，与动力电池组、整车控制系统共同构成新能源汽车的三大核心技术。 动力锂离子电池的高能量密度特性使其成为新能源车辆的主要动力源，但由于生产工艺、使用环境的差异导致电池组的不一致性在使用过程中逐渐扩大，可能出现过充、过放和局部过热的危险，严重影响电池组的使用寿命和安全。BMS作为保护动力锂离子电池使用安全的控制系统，时刻监控电池的使用状态，通过必要措施缓解电池组的不一致性，为新能源车辆的使用安全提供保障。 服务内容 电池管理系统拓扑结构如下图所示： 电池管理系统拓扑结构 ? BMU：BMS 总控制器 , 电池组状态计算、充放电控制等 ? BCU：BMS 从控制器，电池单体电压、温度采集，主动/ 被动均衡电路 ? IVU：电池组电流、总电压采集 ?绝缘模块：电池组绝缘电阻采集 , 可以与 IVU集成 电池管理系统咨询服务包含以下内容： 1.电池管理系统硬件开发
? BMU 硬件开发：BMS 总控制器 ? BCU硬件开发：电池单体电压采集、温度采集、主动/ 被动均衡电路 ? IVU 硬件开发：电池组电流、总电压采集 ?绝缘模块开发：电池组绝缘电阻采集 2.电池管理系统控制算法开发 基于Matlab/Simulink 开发BMS 控制算法模型，并一键生成代码和可执行文件。BMS 控制算法主要功能如下图所示。 BMS 控制算法开发 3.电池管理系统模型在环（MIL）测试 ?电池管理系统 MIL 测试环境开发 ?电池本体及高压箱模型开发 ?充电机及负载模型开发 ?均衡电路模型开发 ?驾驶员模型开发 ?电池管理系统 MIL 测试
如何仿真电池特性进行电池管理系统（BMS）的测试？——之一 不间断电源(UPS)、混合动力电动汽车(HEV)、绿色能源系统（太阳能、风能等）以及各种大功率电池供电系统，都离不开可再生的电能储蓄和释放单元，也就是我们通常说的可充电电池。以锂电池为例，电池必须配合相应的充放电管理系统（BMS）才能保证正常的工作特性和安全，如何仿真电池的特性以进行BMS性能的评估，往往变得非常的困难和复杂。特别是这些系统的功率往往在上百瓦甚至上千瓦，在进行研发和生产过程中的测试时，就需要有更大功率的电源和负载，为BMS提供功率输入，并且吸收它们释放出来的能量。对于测试工程师来说，这是一项极其艰巨的挑战。 最常用的方法，是使用单独的电源供电，再使用负载吸收被测件释放的能量。但是这种方法存在很大的缺陷。主要问题是，这种方法无法实现电源和负载功能的连续转换，与系统实际工作条件大相径庭; 而且，必须在系统中使用大功率的开关、继电器等，系统非常复杂，可靠性和可重复性往往无法达到要求。因此，只有将电源输出和功率吸收的功能完全集成到单一仪器或系统中，而且可以实现源与负载功能的无缝转换，才能克服这些缺陷。 接下来我给大家分析和比较三种电池管理系统BMS测试电池仿真的方案！ 方案一、使用直流电源和电子负的方法，电源或负载单独工作 工程师往往使用单独的直流电源提供所需的功率，配合电子负载吸收被测件的输出功率，用于其双向再生能源系统和器件的测试。单独而言，直流电源可连续地输出功率，而电子负载可以连续地吸收，并且都有出色的直流精度、稳定性和快速的动态响应，无论被测件是什么。在测试过程中，这种性能是必需，因为被测件是有源和动态的，根据其状态和工作条件，在输出功率和吸收功率之间转换。 图 1 所示的一套电池仿真器系统(BSS)，就是将直流电源和电子负载组合起来，进行供电和吸收。 图 1 常用直流电源和电子负载测试方案，集成电池仿真器系统(BSS) 直流电源处于输出状态，被测件吸收功率：V 被测件= (V 直流电源– V 二极管) 被测件处于输出状态，电子负载吸收电流：V 被测件= V 负载 电池仿真系统是典型的电压系统；直流电源和电子负载都工作在恒压(CV) 模式下。电子负载的电压设置要
解读电池管理系统B M S的现状与未来 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
解读电池管理系统（BMS）的现状与未来 导读：?在新能源电动汽车上也有俗称的“三大件”：电池、电机和电控，由于新能源电动汽车在全球范围内仍是较新的行业，各国企业的起步相差并不大。本文重点给大家介绍新能源电动汽车“三大件”里的电控(业内普遍称之为电池管理系统BMS)。 随着新能源概念的普及推广，新能源汽车也逐步走入了千家万户，新能源汽车作为寻常百姓的新购车选择已经开始侵占着原本属于传统燃油汽车的市场，作为目前新能源汽车最大的市场，中国的企业依靠着新能源汽车首次与国外企业站在同一起跑线，不断涌现的新技术新工艺，让中国的新能源汽车行业有了更充足的底气去放眼世界，心系未来。 提到传统燃油汽车的核心关键自然离不开俗称的“三大件”：发动机、底盘以及变速箱，在这“三大件”上，中国技术落后以德日美为首的国外汽车厂商已是共识。而在新能源上也有俗称的“三大件”：电池、电机和电控，由于新能源在全球范围内仍是较新的行业，各国企业的起步相差并不大，这也让我国企业在汽车这个1886年发明至今的多用途动力驱动工具上拥有了与国外企业一较高下的条件。本文重点给大家介绍新能源电动汽车“三大件”里的电控(业内普遍称之为电池管理系统BMS)。 新能源电动汽车与传统燃油汽车最大的区别是用动力电池作为动力驱动，而作为衔接电池组、整车系统和电机的重要纽带，电池管理系统BMS的重要性不言而喻，国内外许多新能源车企都将电池管理系统作为企业最核心的技术来看待，最着名的例子就是大家耳熟能详的，的电动汽车“三大件”中，电池来自于松下，电机来自于台湾供应商，而只有电池管理系统是特斯拉自主研发的核心技术，2008年-2015年期间特斯拉所申请的核心知识产权大都与电池管理系统相关，由此可见电池管理系统对于新能源汽车的重要性。而国内，电池管理系统BMS的研发生产主要集中在这三类企业： 1、新能源汽车厂商，代表企业：比亚迪 2、电池PACK厂商，代表企业：沃特玛、普莱德 3、专业BMS厂商，代表企业：惠州亿能、深圳国新动力
一.电池电压问题 电池电压是和所用的电机配套的，根据《GB/T 18488.1-2001电动汽车用电机及其控制器技术条件》的标准中，目前的电机所用的电源的电压等级为120 V、144 V、168 V、192 V、216 V、24O V、264 V、288 V、312 V、336 V、360 V、384 V、408 V。 二.BMS完成的功能 BMS主要完成的功能有：电池电源的开关（电池紧急情况断开）管理、电池充电和放电管理、电池充电放电状态管理、电池状态管理和SOC检测、主动式平衡充、电池温度电流电压监控(过温过流过压保护)、高阻抗负载断开管理、电池泄漏检测、BMS的通信、延长电池寿命、优化电池容量、补偿电池的差异、补偿电池的新旧、监控电池的温度、降温和加热控制。 1)电池连接方式:多组串联达到电机所用的电压（图一）、多节串联未达到电机所用的电压通过DCDC升压(图二)。 图一 图二 2)电池块管理:多节锂电串并联(图三)
目前找到的对多节电池串联管理的芯片有OZ890(最多支持16颗串联可支持208节的应用)图四所示. 图三 图四
图五 2)电池充电电路:主动式平衡充 为什么使用平衡充? 图六图七 从图六看出在充电时最上面的一节已经充满，而下面的还没有满；图七的放电过程中最下面的已经放完了,最上面的还有很多。这样电池寿命变短了。 平衡充的方法：被动式平衡充、主动式平衡充。 平衡充电效果如图八所示 说明：该图是旧的十节电池放电的测试，电池充电的截至电压为3.4V，放电电流1.8A，到达2V时停止放电。45分钟后黄色线和蓝色线停止放电(上面的图)。下面的图是使用主动平衡充的效果（不同颜色的代表不同节电池的电压）