带你认识什么是BMS（电池管理系统）干货

概述

BMS是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，对于新能源汽车来说，电池是既基础又核心的部件，汽车的各个部件均依靠电池来供电。

电池包一般是由电池模组、热管理系统、电池管理系统（BMS）、电气系统及结构件组成，其中电池模组是由多个电芯组成。

电池包的成组方式有：先串后并和先并后串。

一般来说，电动汽车是靠由一个个的单体电芯串联而组成的电池包来供电，通常单体电芯的数目能达到上百个。

而BMS（Battery Management System,即电池管理系统） 就是专门针对电动汽车锂电池的管理系统。

BMS的硬件拓扑

BMS的硬件拓扑架构分为集中式与分布式两种类型。

集中式：

将所有电气部件集中在一块板子上。这种硬件架构优点是电路设计简单，成本低；缺点是单体采样的线束比较长，采样压降不一，采样线束设计复杂，采样通道数有限，适用于较小的电池包。

分布式：

分布式硬件架构包括主板和从板。这种硬件架构优点是采样线束距离均匀；缺点是成本较高，需要额外的芯片将各个模块的信息整个发送给BMS主板。

BMS的电气架构

1.主正继电器内侧电压VA

2.主保险丝外侧电压V1

3.主正继电器外侧电压VC

4.主负继电器外侧电压VG

5.快充正继电器外侧电压VD

6.快充负继电器外侧电压V3

BMS 常用CAN网络

1、 ECAN（external CAN）整车CAN

2、 ICAN（Internal CAN）子网CAN

BMS的功能

BMS的目的，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。

BMS的主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充、放电与预充控制；均衡管理和热管理等。

BMS的总压采集（主板功能）

通常，BMS采用分压电路测各节点相对于GND的电压。用于诊断保险丝和继电器的连通状态。

BMS的电流采集（主板功能）

电流采集通常有两种，一种是霍尔传感器，一种是分流器。

BMS的电芯电压和温度采集（从板功能）

以先并后串为例，电池包由许多的单体电芯组成，将 X 个单体电芯并联称为一并，然后将 Y 并串联组成一个电池包。

BMS的电芯电压采集，实际上是以并为单位进行采集，电池包有多少并电池就有多少采集点。

BMS的电芯温度采集，通常是采集一定范围内的温度，所以采集点相对电压较少，只有几个。

现在从板通常使用菊花链技术，完成电压和温度的采集。

BMS的SOC、SOP和SOH（ASW计算）

SOC即电池组的电池剩余电量，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非常重要。

计算SOC的SOC算法通常需要电池组的最大可用容量和总线电流。

SOP即电池的功率状态，包括最大允许的充电功率和最大允许的放电功率。计算SOP需要电池的SOC和温度。

SOH即电池的健康状态，它包括两部分：安时容量和功率的变化。

一般认为：当安时容量衰减20%或者输出功率衰减25%时，电池的寿命就到了。功率的变化更为重要这是因为电池的安时容量比较小，可以供应的功率有限尤其是在低温。

BSM的绝缘检测

绝缘检测的目的：检测电池包的正极对壳体和负极对壳体的绝缘阻值，防止电池包漏电导致安全事故发生。

BSM的充电管理

充电方式分为：快充和慢充

AC交流充电（慢充）：采用交流车载充电机对电池系统进行充电

DC直流充电（快充）：采用外部直流充电桩对电池系统进行充电

均衡管理

电池组内均衡的方式分为两种：被动均衡和主动均衡。

国标数据上传

数据上传路径：

上传内容：

BMS组成

BMS是电池包关键的零部件，与VCU类似，部分由硬件电路、底层软件和应用层软件组成。

在分布式架构中，BMS硬件由主板(BCU)和从板(BMU)两部分组成， 从版安装于模组内部，用于检测单体电压、电流和均衡控制；主板安装位置比较灵活，用于继电器控制、荷电状态值(SOC)估计和电气伤害保护等。

底层软件架构符合AUTOSAR标准， 模块化开发容易实现扩展和移植，提高开发效率。

应用层软件是BMS的控制，包括电池保护、电气伤害保护、故障诊断管理、热管理、继电器控制、从板控制、均衡控制、SOC估计和通讯管理等模块， 应用层软件架构如下图所示：

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审核编辑 黄宇