动力电池系统常见的专业名词解析

电动车的关键组件之一是动力电池，动力电池为电动汽车提供能量，保证电动汽车的续航里程。

动力电池的表现，除了依赖自身的材料，工艺等硬件素质外，还依赖电池管理系统的表现，就是大家常说的BMS（Battery Management System）。

BMS

BMS就像是电池的大脑，接收电池和外部各个接口的信息，分析和处理信息后，并发出执行指令，完成电池的充电，放电，保护，均衡，故障检测和故障预警等功能，确保电池的正常、高效、合理和安全的运行。

BMS的主要组成可以分成闭环反馈的三大部分：信息采集，信息分析处理，输出决策执行指令。

BMS在工作种还需要和充电机，车载控制系统通讯和交互，保证充电过程和放电过程的安全，高效运行。

信息采集

BMS需要实时监测电池的状态，这就需要各种传感器来采集电芯的电压，电流，温度等物理参数。

信息分析处理

BMS采集到相关信息后，需要对信息进行分析处理，以决定需要采取的动作。

例如根据电压电流的信息来估算电池的电量（SoC）；

根据温度来确定加热或者冷却系统的工作，输出指令到热管理系统，并监测热管理系统的工作状态。

对外交互接口

BMS对外有两大主要交互对象：充电设备和车辆控制系统。

充电时，BMS和充电设备交互，确定充电设备的输出电压和输出电流，保证对电池的安全高效充电。

在放电时，就是汽车运行过程中，和车载控制系统交互，确定电池的输出策略。

比如在电量低时，降低输出功率，来延长续航里程；

在电量继续下降到一定阈值后，禁止放电，防止电池过度放电，损坏电池。

SoC、DoD

SoC（State of Charge），就是电池的剩余电量比，等于电池的剩余电量/电池的总电量，SoC=0%表示电池完全没电了，SoC=100%时表示电池满电。

DoD（Depth of Discharge）表示的是放电深度，和SoC正好相反，DoD=100%时表示电池没电了，DoD=0%时表示电池满电。

一般在电池使用的时候用SoC术语，在说明电池的循环寿命的时候使用DoD术语。

不像燃油车的油箱剩余油量比较容易的测量出来。电池的剩余容量无法直接被测量出来，而需要通过电压，电流等间接的相关信息，并由BMS软件的相关算法来估算。

所以SoC的精度是一个困扰电池BMS行业人员的难题，以目前市场上现有的电动汽车来说，SoC估算误差常常达到10%以上，精确到10%以内就算是优秀水平了。

SoC的估算，常用的有化学法、电压查表法、电流积分法、混合计算法和卡尔曼滤波法。

因为SoC的不准确，会导致电动汽车剩余续航里程的计算误差，从而产生抛锚的现象。

作为消费者，我们希望BMS行业人员努力提高SoC估算精度，就能更放心地使用电动汽车了。

热管理

电池的表现和使用环境的温度关系很大。

在安全状况下，适宜的温度能最大化发挥电池的潜力；

而为了安全，需要避免电池工作在极端情况下，或者在极端情况下，尽可能的保证系统的安全，防止或者降低起火或爆炸带来的损失。

那么就需要一个热管理系统来对电池的温度进行管理和控制，电池的控制有两个目标，在电池很冷的时候帮它取暖，在电池很热的时候为其降温。

从场景上来说主要有充电和放电两个场景。

如果在寒冷地区，气温特别低的时候充电，没有附属设施，就会造车充不进电的情况。

这时需要给电池增加一个预热模块，电池的物理温度升高后，再进行充电。如果在热带地区，高温条件下充电，也要关注电池温度，启动散热系统。

在放电情况下，主要考虑的是电池的散热，目前电池散热有自然冷却，加装风冷设备和加装液冷设备三种解决方案。

从效果上来说，液冷最好，大家熟悉的特斯拉系列电动汽车就采用了液冷解决方案。

电量均衡

一般汽车的电池系统由大量电芯通过串联和并联组合起来。比如特斯拉系列就是由数千节18650圆柱形电池组合而来。

我们知道，每个电芯的电量一致性好的时候，整体电池系统的性能最优。

而电池出厂后，因为内阻、自放电倍率等因素的影响，使用一段时间后，会导致一个电池系统中的各个电芯的电量很可能不一致。

那么这个时候就需要把电量大的电芯和和电量小的电芯电量做一个均衡。

电量均衡有主动均衡和被动均衡两种类型，主动均衡是BMS控制下，电量大的电芯的电量转移给电量小的电芯。主动均衡复杂，成本高。

被动均衡是指把电量大的电芯富于部分放电，生成热量，散发掉。被动均衡较为简单，成本低。

目前市场上的电量均衡基本是被动均衡。

小结

BMS作为电动汽车关键组件电池的大脑，需要让电池吃好喝好（充电），还要干好活（放电），身体健康（均衡），不出篓子（安全防护）。

所以BMS对于电动汽车是非常关键的一个组成部分。