動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)之一，必須配備電池管理系統(tǒng)（BMS）。這對(duì)初入行的工程技術(shù)人員而言，感到迷惑。以前干電池、燃油車上啟動(dòng)電池，都沒有聽說過什么“電池管理系統(tǒng)（BMS）”的這個(gè)說法。為什么到動(dòng)力電池用到汽車上，必須要配電池管理系統(tǒng)（BMS）產(chǎn)品了？筆者拿到了一款國(guó)產(chǎn)電池管理系統(tǒng)（BMS）產(chǎn)品技術(shù)說明書資料，結(jié)合這款產(chǎn)品，進(jìn)行解析，大家參考。

一、為什么要電池管理系統(tǒng)（BMS）？

從硬件上說，動(dòng)力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最小單元是電池單體，基本單位是模組，模組再組裝成電池箱，電池箱連接其起來為電池系統(tǒng)。其基本原理是按一定技術(shù)要求串（并）聯(lián)起來的。

從構(gòu)成結(jié)構(gòu)上說，電池電池對(duì)外一個(gè)完整的產(chǎn)品，但是內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接起來，工藝十分復(fù)雜，除了電池單體、模組、電池箱等硬件本身的連接，還有電池恒溫系統(tǒng)、安全防火系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)，與動(dòng)力電池之間也要交換信息，必須有機(jī)協(xié)調(diào)起來。如何能協(xié)調(diào)好呢？自然就提出要有管理要求，這里管理是指計(jì)算機(jī)管理級(jí)系統(tǒng)，于是產(chǎn)生電池管理系統(tǒng)（BMS）。

二、電池管理系統(tǒng)（BMS）的基本功能

①管理電池類別：磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰、咕酸鋰、鉛酸等類型電池及超級(jí)電容等動(dòng)力電池；

②監(jiān)測(cè)并指示電池/電容狀況(電壓、溫度、電流、剩余能量)、在異常情況下向用戶發(fā)出報(bào)警信號(hào)（聲光）；

③根據(jù)控制策略切斷電力傳送鏈路，可以保護(hù)電池安全；

④能量均衡作用，使得系統(tǒng)中電池剩余能量趨于一致，延長(zhǎng)系統(tǒng)的整體放電時(shí)間，從而延長(zhǎng)電池使用壽命；

（說明：②是基本功能；③要有一定工程積累；④技術(shù)難度較大；）

三、電池管理系統(tǒng)（BMS）的基本功能邏輯框圖

基本功能邏輯框圖，如圖1所示。

圖1 廠家實(shí)際產(chǎn)品說明書資料（1）

①顯示模塊負(fù)責(zé)顯示電池的數(shù)據(jù)、給出聲光報(bào)警、記錄數(shù)據(jù)。

②中控模塊負(fù)責(zé) SOC 計(jì)算、產(chǎn)生各類報(bào)警數(shù)據(jù)、控制充放電電路、測(cè)量高壓線路絕緣性能。

③終端模塊負(fù)責(zé)測(cè)量電池電壓及溫度、均衡電池能量、控制電池箱風(fēng)扇。

圖2 廠家實(shí)際產(chǎn)品說明書資料（2）：終端模塊硬件框圖

四、安裝工藝解析

從產(chǎn)品（圖3）外殼上看，采用了輕量化設(shè)計(jì)，用了鋁拉伸工藝，符合汽車級(jí)IP要求；

圖3 廠家實(shí)際產(chǎn)品說明書資料（3）：產(chǎn)品外形實(shí)物

從接口（圖4）上，接插比較方便，便于安裝和維護(hù)，使用 2 個(gè) M6 六角螺栓固定模塊，為側(cè)面引線，引線處要留足夠空間，符合主機(jī)廠生產(chǎn)線的要求。

圖4 廠家實(shí)際產(chǎn)品說明書資料（3）：采用接插件接口

五、主被動(dòng)式一體均衡功能

這一款產(chǎn)品的介紹的，是主被動(dòng)式一體均衡功能，均衡電流 50Ma。當(dāng)充電時(shí) BMS 切換成耗能式均衡模式，即將容量比較足的電池進(jìn)行放電。當(dāng)放電時(shí) BMS 切換成補(bǔ)電式均衡模式，即將容量比較低的電池進(jìn)行充電。延長(zhǎng)電池組使用壽命。 卻沒有系統(tǒng)而詳細(xì)介紹其原理及技術(shù)，下面是均衡充電曲線，如圖5所示。

圖5 均衡充電圖

電池管理系統(tǒng)（BMS）產(chǎn)品，中外廠家都對(duì)外宣稱，有被動(dòng)均衡、主動(dòng)均衡功能。筆者聽過關(guān)日本大公司的介紹，動(dòng)力電池主動(dòng)均衡技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但是比較復(fù)雜，成本較高，目前還沒有用商品上來。

六、充電控制策略介紹

充電設(shè)置了3重控制：前導(dǎo)時(shí)間控制，溫度控制，電壓控制，最后的充電電流取3者中的最小者。其基本策略是：

①初始充電時(shí)，不要一下子將充電電流加到額定充電電流，最好有個(gè)逐步遞升的過程。這款產(chǎn)品在設(shè)定的前導(dǎo)時(shí)間內(nèi)，將充電電流線性提升到額定電流；

②當(dāng)最高單體電壓達(dá)到報(bào)警門檻時(shí)，充電電流不能太大，否則電池電壓很容易越過嚴(yán)重的門檻，處于危險(xiǎn)之中。所以充電電流跟最高單體電壓有個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系；

③在低溫時(shí)，充電會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能，所以充電電流還需要有一個(gè)由溫度控制的關(guān)系。

七、筆者的體會(huì)

通過對(duì)這款國(guó)產(chǎn)電池管理系統(tǒng)（BMS）產(chǎn)品技術(shù)的解析，有如下體會(huì)：

①國(guó)產(chǎn)電池管理系統(tǒng)（BMS）產(chǎn)品進(jìn)步很快，已經(jīng)出口到電動(dòng)汽車技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，產(chǎn)品層面能達(dá)到IP級(jí)別；

②國(guó)產(chǎn)電池管理系統(tǒng)（BMS）產(chǎn)品，在控制策略方面，更適宜中國(guó)電動(dòng)汽車使用環(huán)境；

③國(guó)產(chǎn)電池管理系統(tǒng)（BMS）產(chǎn)品在輕量化和集成上做了大量有成效工作，得到越來越多用戶的肯定；

④國(guó)產(chǎn)電池管理系統(tǒng)（BMS）產(chǎn)品里芯片主要還是國(guó)外的；

⑤國(guó)產(chǎn)電池管理系統(tǒng)（BMS）產(chǎn)品供應(yīng)商服務(wù)響應(yīng)比較快，產(chǎn)品價(jià)格有比較優(yōu)勢(shì)，質(zhì)量是越來愈好。

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