动力电池的电池管理系统(BMS)简介

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 & Björn2013年12月13日 12:01

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[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。

电动汽车动力电池管理系统（BMS）设计

发表时间：2018-08-13T14:37:23.510Z 来源：《基层建设》2018年第21期 作者： 林清峰

[导读] 摘要：本文主要从硬件系统设计、软件系统设计两个方面，对电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）综合设计，进行了深度的分析与研究，以通过不断地实践研究，积极探索出电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）最具高效性的综合设计方案，以充分提

升电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）的设计水准，确保电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）各项功能能够满足于电动

汽车实际的应用需求，为我国电动汽车行业

东莞钜威动力技术有限公司 广东东莞 523000

摘要：本文主要从硬件系统设计、软件系统设计两个方面，对电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）综合设计，进行了深度的分析与研究，以通过不断地实践研究，积极探索出电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）最具高效性的综合设计方案，以充分提升

电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）的设计水准，确保电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）各项功能能够满足于电动汽

车实际的应用需求，为我国电动汽车行业的长期发展奠定基础。

关键词：电动汽车；动力电池；管理系统（BMS）；设计

前言：

电动汽车（battery electric vehicle；BEV），主要是指以车载类电源为基本动力，利用电机来驱动车轮达到行驶目地，符合于我国安全法规与交管各项规定的车辆。基于电动汽车有着环保性特征，所以，其在国内的发展前景相对较为良好。但是，基于国内电动汽车相关

技术还处于初步探索阶段，各项技术还不够成熟，若想实现突破性发展还需作出更多的努力。电动汽车，它与传统汽车最大的不同之处就

在于电动汽车内部包含着一种动力的电池。在一定程度上，通过该动力电池可实现电动汽车节能化、环保化的行使。那么，为了能够更好

地助推我国电动汽车行业的发展，就需从其内部的动力电池入手，对其所在的管理系统（BMS），进行系统化的分析与研究。从而能够设

电动汽车动力电池管理系统（BMS）设计

摘要：本文主要从硬件系统设计、软件系统设计两个方面，对电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）综合设计，进行了深度的分析与研究，以通过不断地实践研究，积极探索出电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）最具高效性的综合设计方案，以充分提升电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）的设计水准，确保电动汽车中动力电池的内部管理系统（BMS）各项功能能够满足于电动汽车实际的应用需求，为我国电动汽车行业的长期发展奠定基础。

关键词：电动汽车；动力电池；管理系统（BMS）；设计

前言：

电动汽车（battery electric vehicle；BEV），主要是指以车载类电源为基本动力，利用电机来驱动车轮达到行驶目地，符合于我国安全法规与交管各项规定的车辆。基于电动汽车有着环保性特征，所以，其在国内的发展前景相对较为良好。但是，基于国内电动汽车相关技术还处于初步探索阶段，各项技术还不够成熟，若想实现突破性发展还需作出更多的努力。电动汽车，它与传统汽车最大的不同之处就在于电动汽车内部包含着一种动力的电池。在一定程度上，通过该动力电池可实现电动汽车节能化、环保化的行使。那么，为了能够更好地助推我国电动汽车行业的发展，就需从其内部的动力电池入手，对其所在的管理系统（BMS），进行系统化的分析与研究。从而能够设计出更具有功能特性的动力电池内部管理系统（BMS），为电动汽车提供强大动力电池内部管理系统支持，进一步推动我国电动汽车行业的快速发展，让其可稳步向着新的发展征程迈进。

1、硬件系统设计

基于电池组主要是由多节电池的单体并联与串联而成，实现对所有电池单体实时化监控。因而，如图1所示，电池内部管理系统主要应用了主从结构，以实现灵活性通讯，提升通讯实际速度。从板均需具有电池单体的温度与电压检测、CAN总线的通讯等各项功能。

动力电池为什么要BMS管理系统？

导语：目前大力发展的新能源汽车主要分为三类：混合动力汽车(HybridElectricVehicle,HEV)、燃料电池汽车(FuelCellElectricVehicle,FCEV)和纯电动汽车(ElectricVehicle,EV)。

这三种类型的电动汽车以其自身不同的构造和工作原理，形成各自不同的特点，同时也处于不同的发展阶段。纯电动汽车以车载动力蓄电池组(如锂离子电池、铅酸电池、镍氢电池和镍镉电池等)作为其唯一的能量来源，并搭载大功率电机以驱动汽车行驶，因此，与传统内燃机汽车最大不同之处也就是纯电动汽车独有的电力驱动及控制系统。纯电动汽车和混合动力电动车相比，噪音低、无污染、零排放，底盘结构更简单;和燃料电池汽车相比，各方面技术相对更成熟，具有更高的可靠性和安全性。因此，纯电动汽车目前已经受到世界各国政府和车企的高度重视，不少企业已经实现了批量生产并在某些地区开始示范运营。 在纯电动汽车中，动力电池组作为核心部件之一，在整车制造成本中占有极高的比重，其性能的优劣也直接影响着整车的驾驶性能与安全。早期的纯电动汽车所使用的动力电池大多为铅酸蓄电池，这种电池由于能量密度小，续航里程短，使用寿命也比较短，所以逐渐被优势突出的锂离子电池等产品取代。锂离子电池凭借其充放电效率高、能量密度大和续航能力强等优点，已受到了国内外众多电动汽车厂商的关注及使用。

尽管锂电池比其他种类的电池有更多的优点，但同样会受到电芯材料和目前制作工艺等因素的限制，导致单节锂电池之间往往存在者内阻、容量、电压等差异，所以在实际应用中，电池组内部各单体电池容易出现散热不均或过度充放电等现象。时间一长，这些处于不良工作状态下的电池就很可能提前损坏，电池组的整体寿命也就大大缩短。不仅如此，电池处于严重过充电状态下还存在爆炸的危险，造成电池组损坏的同时还对使用者的人生安全造成威胁。因此，必须为电动汽车上的动力电池组配备一套具有针对性的电池管理系统(BatteryManagementSystem,BMS)，从而对电池组进行有效的监控、保护、能量均衡和故障警报，进而提高整个动力电池组的工作效率和使用寿命。 电池管理系统作为纯电动汽车动力电池组的监控管理中心，必须对电池组的温度、电压和充放电电流等相关参数进行实时动态的监测，必要时能主动采取紧急措施保护各单体电池，防止电池组出现过充、过放、温度过高以及短路等危险。此外，该系统还必须在电池组的整个使用周期内对电池的SOC进行准确估算，并以合适的方式将剩余电量、续驶里程和故障异常等关键信息及时反馈给驾驶员，同时以一种合适的方式完成系统与整车ECU或上位机之间的数据交换功能。 但是，这些都是BMS在最佳设计和理想情况下才能实现的功能和表现出来的性能，就目前从各类与动力电池相关的电动汽车事故或实际应用到汽车上的相关BMS产品的整体性能表现可知，目前被广泛应用的电池管理系统功能还不够完善，技术不够成熟，使用范围局限，通用性不强。具体可总结为以下五个方面： ①电池管理系统在长期使用情况下对动力电池组相关参数的采集精度不够准确。 ②电池管理系统还不能完全实现动力电池组在整个生命周期内的SOC值的精确估算。 ③关于电池组内部各单体电池间的能量均衡的控制效果还需进一步提升。 ④电池管理系统对自身和电池组的故障自诊断和自维护功能还不够完善。 ⑤目前出现的电池管理系统产品一般都具有针对性，使用范围局限，移植性和通用性还不够强。