电池管理系统（BMS）介绍 - SUSTC-XLAB/Battery GitHub Wiki

BMS介绍

目标功能

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电动汽车需要电池来提供稳定持续的动力。现代电动车都还是基于锂电池这一能量源，为了保障行车安全，必须对电池进行监测与管理，因此电池管理系统的作用非常关键。电池管理系统主要的职能是检测电池的电压，以及供电过程中的电流，同时还要实现电池组热度的有效管理与监控，最终达到充电与放电的均衡、优化以及延长电池寿命的目的。
由于锂电池的不稳定性，很容易发生事故，这些事故往往都是危险甚至致命的。根据美国联邦调查人员的一份最新报告显示，他们调查的一辆特斯拉汽车的电池在发生事故后曾两次起火。这起车祸造成两人死亡，两人受伤。该报告指出，在熄灭出事车辆的明火后，工作人员在拆卸电池的时候它再次起火。而在电池运输到达仓库后，电池出现第二次自然的现象。而这两次电池起火，火势都很快被扑灭了。这并不是特斯拉在碰撞后电池复燃的受力情况。之前早些时候发生在加利福尼亚州发生的特斯拉Model X车祸也出现了这种情况。锂电池自燃可能会引起那些不熟悉电动汽车的人的恐惧，但这就是现在电动车行业发展必经的过程，暂时没有好的电池组替代锂电池解决方案。

这类事故告诉我们需要对电池的健康情况进行监管并对故障做出预防以及管制，而BMS系统就是一种面向上述要求的系统。更何况对于汽车而言，对锂电池的安全要求更为苛刻。一般来说，电动车的电池管理系统功能要求如下：

  • 监控各个电池单元的状况；
  • 维持所有电池单元的可控制性；
  • 在一定危险使用情况下提供“故障安全”机制；
  • 出现危险时可以隔离部分受损电池单元；
  • 不同电池单元的性能略有不同，为了均衡放充电速度（电压），保护相对低性能电池不快速损耗，需要补偿任何失衡的电池单元；
  • 设置动能回收阈值，允许电池制动回收；
  • 提供电池电荷状态(SOC)的信息，展现为例如剩余电量、续航里程等 ”；
  • 提供电池健康状况(SOH)的信息；
  • 接受和执行车辆发出的控制指令（加速=加压）；
  • 提供充电电池的最佳充电算法；
  • 前提供pre-charging允许负载阻抗测试开关和两阶段充电限制涌入电流；
  • 提供存取单个电池单元的策略；
  • 有应对车辆工况的变化的策略；
  • 记录电池使用情况，历史纪录；
  • 在单体电池故障的情况下紧急“Limp Home Mode”。

BMS结构

综合以上功能要求，可以将BMS的功能主要概括为：（1）数据采集；（2）电荷状态估测；（3）均衡管理；（4）热管理；（5）数据通讯。通过这些功能以达到：保证电池使用安全，提高电池效率，延长电池寿命，对电池单元进行检查，防止过充过放，为用户提供状态信息等任务。因此，BMS是一处理器为核心，并由处理器、传感器、执行器三部分组成，结构如下图：
3 BMS还可以划分为三个主要的模块：电池监测单元(BMU),电池控制单元和CAN总线车辆通信网络以及他们如何接口与其它车辆能量管理系统。其他配置可以与分布式BMS嵌入在单体电池连接的电池中。下图展现了主要功能：
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以上资料来源于
[1] 新浪博客杨澜-《电池管理系统介绍》
[2] 朱刚.电动汽车电池管理系统(BMS)现状分析[J].通信电源技术,2016,33(05):156-157.
[3] 蔡黎,王欣煜,黄炼,邱刚,黄倩,贺超.电动汽车电池管理系统发展综述[J].电子质量,2016(10):56-58.