新能源汽車經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展，電池仍然是一個(gè)技術(shù)難題，需要高精度和高魯棒性來(lái)保證電池工作的萬(wàn)無(wú)一失。

新能源汽車與傳統(tǒng)汽車很大的區(qū)別是用電池作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，所以動(dòng)力電池管理技術(shù)(Battery Management System，BMS)成為了新能源汽車研究的核心技術(shù)。

什么是電池管理系統(tǒng)？

電池管理系統(tǒng)(Battery Management System，BMS)，電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)(BMS)是連接車載動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車的重要紐帶，BMS系統(tǒng)通常包括檢測(cè)模塊與運(yùn)算控制模塊。 主要功能包括：1）電池物理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；2）電池狀態(tài)估計(jì)；3）在線診斷與預(yù)警;充、放電與預(yù)充控制；4）均衡管理和熱管理等。

電池管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：

電池管理系統(tǒng)(Battery Management System，BMS)的主要任務(wù)是保證電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性能：

1)安全性，保護(hù)電池單體或電池組免受損壞，防止出現(xiàn)安全事故；

2)耐久性，使電池工作在可靠的安全區(qū)域內(nèi)，延長(zhǎng)電池的使用壽命；

3)動(dòng)力性，維持電池工作在滿足車輛要求的狀態(tài)下。

電池管理系統(tǒng)的分類：

1）分布式電池管理系統(tǒng)（BMS）：分布式BMS采用分布式系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括：主控制模塊上位機(jī)（BMU），電池檢測(cè)模塊下位機(jī)（LECU）。

應(yīng)用領(lǐng)域：主要適用于大巴、物流清潔等交通運(yùn)輸領(lǐng)域及大型儲(chǔ)能領(lǐng)域。

2）一體機(jī)電池管理系統(tǒng)（BMS）：一體機(jī)系列的BMS產(chǎn)品，高度集成了單體電池電壓，電流的采集，均衡模塊，SOC估算，溫度采集，充放電控制模塊。

應(yīng)用領(lǐng)域：小型電動(dòng)車、微型電動(dòng)車。

電池管理系統(tǒng)的主要組成及功能：

(1)電池終端模塊(主要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，如：電壓參數(shù)、電流參數(shù)、溫度、通信信號(hào)等)；

(2)中間控制模塊(主要與整車系統(tǒng)進(jìn)行通訊，控制充電機(jī)等)；

(3)顯示模塊(主要進(jìn)行數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互)。

為滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，BMS的這些組成模塊要完成的如下工作：

(1)電池參數(shù)檢測(cè)。包括總電壓、總電流、單體電池電壓檢測(cè)(防止出現(xiàn)過(guò)充、過(guò)放甚至反極現(xiàn)象)、溫度檢測(cè)(*好每串電池、關(guān)鍵電纜接頭等均有溫度傳感器)、煙霧探測(cè)(監(jiān)測(cè)電解液泄漏)、絕緣檢測(cè)(監(jiān)測(cè)漏電)、碰撞檢測(cè)等；

(2)電池狀態(tài)估計(jì)。包括荷電狀態(tài)(SOC)或放電深度(DOD)、健康狀態(tài)(SOH)、功能狀態(tài)(SOF)、能量狀態(tài)(SOE)、故障及安全狀態(tài)(SOS)等；

(3)在線故障診斷。包括故障檢測(cè)、故障類型判斷、故障定位、故障信息輸出等。故障檢測(cè)是指通過(guò)采集到的傳感器信號(hào)，采用診斷算法診斷故障類型，并進(jìn)行早期預(yù)警。 電池故障是指電池組、高壓電回路、熱管理等各個(gè)子系統(tǒng)的傳感器故障、執(zhí)行器故障(如接觸器、風(fēng)扇、泵、加熱器等)，以及網(wǎng)絡(luò)故障、各種控制器軟硬件故障等。電池組本身故障是指過(guò)壓(過(guò)充)、欠壓(過(guò)放)、過(guò)電流、超高溫、內(nèi)短路故障、接頭松動(dòng)、電解液泄漏、絕緣降低等；

(4)電池安全控制與報(bào)警。包括熱系統(tǒng)控制、高壓電安全控制。BMS診斷到故障后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通知整車控制器，并要求整車控制器進(jìn)行有效處理(超過(guò)一定閾值時(shí)BMS也可以切斷主回路電源)，以防止高溫、低溫、過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、漏電等對(duì)電池和人身的損害；

(5)充電控制。BMS中具有一個(gè)充電管理模塊，它能夠根據(jù)電池的特性、溫度高低以及充電機(jī)的功率等級(jí)，控制充電機(jī)給電池進(jìn)行安全充電；

(6)電池均衡。不一致性的存在使得電池組的容量小于組中*小單體的容量。電池均衡是根據(jù)單體電池信息，采用主動(dòng)或被動(dòng)、耗散或非耗散等均衡方式，盡可能使電池組容量接近于*小單體的容量；

(7)熱管理。根據(jù)電池組內(nèi)溫度分布信息及充放電需求，決定主動(dòng)加熱/散熱的強(qiáng)度，使得電池盡可能工作在*適合的溫度，充分發(fā)揮電池的性能；

(8)網(wǎng)絡(luò)通訊。BMS需要與整車控制器等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信；同時(shí)，BMS在車輛上拆卸不方便，需要在不拆殼的情況下進(jìn)行在線標(biāo)定、監(jiān)控、升級(jí)維護(hù)等，一般的車載網(wǎng)絡(luò)均采用CAN；

(9)信息存儲(chǔ)。用于存儲(chǔ)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如SOC、SOH、SOF、SOE、累積充放電Ah數(shù)、故障碼和一致性等；

(10)電磁兼容。由于電動(dòng)車使用環(huán)境惡劣，要求BMS具有好的抗電磁干擾能力，同時(shí)要求BMS對(duì)外輻射小。

動(dòng)力電池的基本概念：

(1)電池容量

電池容量是蓄電池的一個(gè)重要性能參數(shù)，它表示在一定放電率、溫度、終止電壓等的條件下，電池放出的電量。電池容量用C表示，其單位用安時(shí)(Ah)、毫安時(shí)(mAh)表示。

(2)充電速率和放電速率

此概念利用電池額定容量和充電時(shí)間(放電時(shí)間)的比值來(lái)表示，可以比較不同電池的充放電速度。

(3)電池的過(guò)充

電池的過(guò)充即是對(duì)電池進(jìn)行了過(guò)度的充電，過(guò)充會(huì)給電池造成一定的損害。當(dāng)快接近充電結(jié)束的過(guò)程時(shí)，即電池電量快滿的時(shí)候，只能用小電流對(duì)電池進(jìn)行低速率充電。因?yàn)橹挥行‰娏鞒潆娝a(chǎn)生的極化現(xiàn)象較輕，在電池內(nèi)部積聚的氣體較少，而且給電池散熱的時(shí)間充足。

(4)充電終止電壓/放電終止電壓

當(dāng)蓄電池充滿電時(shí)，表示電池極板上的活性物質(zhì)已經(jīng)達(dá)到飽和狀態(tài)，所以在這個(gè)時(shí)候即使繼續(xù)對(duì)蓄電池充電，蓄電池的電壓再也不會(huì)升高，此時(shí)蓄電池的電壓稱為充電終止電壓。類似地，放電終止電壓就是放電時(shí)候能達(dá)到的*低電壓。

(5)電池的內(nèi)阻

蓄電池兩端測(cè)得的阻值稱為蓄電池的內(nèi)阻。

(6)電池的生命周期及老化

電池的整個(gè)生命周期會(huì)經(jīng)歷以下三個(gè)階段：在剛開(kāi)始使用階段時(shí)，容量會(huì)增大5%~10%；接下來(lái)的階段，容量保持不變；*后一個(gè)階段，電池容量開(kāi)始慢慢減少。這段容量減少的階段就是電池的老化階段。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)電池容量降到額定容量的80%時(shí)，則認(rèn)為電池壽命結(jié)束。

總結(jié)

由以上可知，電池組是新能源汽車的重要組成部件。所以，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)(Battery Management System，BMS)對(duì)新能源電動(dòng)汽車電池起到了至關(guān)重要的作用，BMS對(duì)電池組進(jìn)行安全監(jiān)控及有效管理，提高電池的使用效率，增加續(xù)駛里程、延長(zhǎng)電池使用壽命、降低運(yùn)行成本。