新能源汽車(chē)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(chē)與傳統汽車(chē)很大的區別是用電池作為動(dòng)力驅動(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(chē)研究的核心技術(shù)。
什么是電池管理系統？
電池管理系統(Battery Management System，BMS)，電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(BMS)是連接車(chē)載動(dòng)力電池和電動(dòng)汽車(chē)的重要紐帶，BMS系統通常包括檢測模塊與運算控制模塊。 主要功能包括：1）電池物理參數實(shí)時(shí)監測；2）電池狀態(tài)估計；3）在線(xiàn)診斷與預警;充、放電與預充控制；4）均衡管理和熱管理等。
電池管理系統的優(yōu)勢：
電池管理系統(Battery Management System，BMS)的主要任務(wù)是保證電池系統的設計性能：
1)安全性，保護電池單體或電池組免受損壞，防止出現安全事故；
2)耐久性，使電池工作在可靠的安全區域內，延長(cháng)電池的使用壽命；
3)動(dòng)力性，維持電池工作在滿(mǎn)足車(chē)輛要求的狀態(tài)下。
電池管理系統的分類(lèi)：
1）分布式電池管理系統（BMS）：分布式BMS采用分布式系統架構設計，包括：主控制模塊上位機（BMU），電池檢測模塊下位機（LECU）。
應用領(lǐng)域：主要適用于大巴、物流清潔等交通運輸領(lǐng)域及大型儲能領(lǐng)域。
2）一體機電池管理系統（BMS）：一體機系列的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。
應用領(lǐng)域：小型電動(dòng)車(chē)、微型電動(dòng)車(chē)。
電池管理系統的主要組成及功能：
(1)電池終端模塊(主要進(jìn)行數據采集，如：電壓參數、電流參數、溫度、通信信號等)；
(2)中間控制模塊(主要與整車(chē)系統進(jìn)行通訊，控制充電機等)；
(3)顯示模塊(主要進(jìn)行數據呈現，實(shí)現人機交互)。
為滿(mǎn)足相關(guān)的標準或規范，BMS的這些組成模塊要完成的如下工作：
(1)電池參數檢測。包括總電壓、總電流、單體電池電壓檢測(防止出現過(guò)充、過(guò)放甚至反極現象)、溫度檢測(*好每串電池、關(guān)鍵電纜接頭等均有溫度傳感器)、煙霧探測(監測電解液泄漏)、絕緣檢測(監測漏電)、碰撞檢測等；
(2)電池狀態(tài)估計。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(xiàn)故障診斷。包括故障檢測、故障類(lèi)型判斷、故障定位、故障信息輸出等。故障檢測是指通過(guò)采集到的傳感器信號，采用診斷算法診斷故障類(lèi)型，并進(jìn)行早期預警。 電池故障是指電池組、高壓電回路、熱管理等各個(gè)子系統的傳感器故障、執行器故障(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)電池安全控制與報警。包括熱系統控制、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(chē)控制器，并要求整車(chē)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，它能夠根據電池的特性、溫度高低以及充電機的功率等級，控制充電機給電池進(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。根據電池組內溫度分布信息及充放電需求，決定主動(dòng)加熱/散熱的強度，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(chē)控制器等網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)通信；同時(shí)，BMS在車(chē)輛上拆卸不方便，需要在不拆殼的情況下進(jìn)行在線(xiàn)標定、監控、升級維護等，一般的車(chē)載網(wǎng)絡(luò )均采用CAN；
(9)信息存儲。用于存儲關(guān)鍵數據，如SOC、SOH、SOF、SOE、累積充放電Ah數、故障碼和一致性等；
(10)電磁兼容。由于電動(dòng)車(chē)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，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。當快接近充電結束的過(guò)程時(shí)，即電池電量快滿(mǎn)的時(shí)候，只能用小電流對電池進(jìn)行低速率充電。因為只有小電流充電所產(chǎn)生的極化現象較輕，在電池內部積聚的氣體較少，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
當蓄電池充滿(mǎn)電時(shí)，表示電池極板上的活性物質(zhì)已經(jīng)達到飽和狀態(tài)，所以在這個(gè)時(shí)候即使繼續對蓄電池充電，蓄電池的電壓再也不會(huì )升高，此時(shí)蓄電池的電壓稱(chēng)為充電終止電壓。類(lèi)似地，放電終止電壓就是放電時(shí)候能達到的*低電壓。
(5)電池的內阻
蓄電池兩端測得的阻值稱(chēng)為蓄電池的內阻。
(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)，當電池容量降到額定容量的80%時(shí)，則認為電池壽命結束。
總結
由以上可知，電池組是新能源汽車(chē)的重要組成部件。所以，動(dòng)力電池管理系統(Battery Management System，BMS)對新能源電動(dòng)汽車(chē)電池起到了至關(guān)重要的作用，BMS對電池組進(jìn)行安全監控及有效管理，提高電池的使用效率，增加續駛里程、延長(cháng)電池使用壽命、降低運行成本。
