电池管理系统（BMS）系列—功能介绍

开垦者

小伙伴们大家好，本文是电池管理系统（BMS）系列开篇，将针对BMS的整体功能进行介绍。在该系列后续文章中，我们将以BMS的功能为骨干，带大家更加深入地了解电池管理系统。欢迎感兴趣的小伙伴持续关注。



电池管理系统的功能繁多，为方便记忆我们来假设一个应用场景。
快过年了，小明打算开着他的“功能花里胡哨电动车”从上海回老家合肥过年。到了停车场，小明解锁车辆后，BMS开始采集电芯的电压等信息（数据采集），随后BMS经过计算估计当前电池包SOC为100%（状态估计），再将电量100%的信息传递给车辆（信息通讯）显示在仪表上。小明一看，电量100%，OK，开到家稳了，于是开心上路。归心似箭小明驾着车在高速上一路狂奔，同时电池工作时产热导致温度上升，超出了电池的最佳工作温度区间，BMS开始介入，控制热管理系统工作给电池降温（热管理）。这样一路开着，终于快到家了，但是电池电量也即将耗尽，小明想加个速一脚油门直接到家，却发现由于电量过低，BMS限制了电池的输出功率（能量管理），导致车辆只能龟速行驶，但所幸最后还是到了家。小明爸妈一看孩子开台电动车回了家，联想到最近经常爆出的电动车自燃新闻非常担心，小明则劝解道：不用担心，电动车是很安全的，就算自燃车辆也会提前发出预警（安全保护），保证人员能及时撤离。
这个事例可能不太恰当，但基本囊括了BMS在宏观层面应该具有的功能，下面将对它们进一步描述。
数据采集
动力电池在电动汽车中的工作环境及状况十分复杂，需要常年面对多变的温湿度环境。此外，因路况和驾驶方式的不同，动力电池还需要时刻适应急剧变化的负载。为了准确获取动力电池的工作状况，实施管理策略，BMS需要通过采样电路实时采集各个电池单体及电池组的电压、工作电流、温度等信息。
状态估计
准确而高效地监测动力电池的状态量是电池及成组管理的关键，也是电动汽车能量管理和控制的基础。因此，BMS需要基于实时采集的动力电池数据，运用既定的算法和策略进行电池组的状态估计，从而获得每一时刻的动力电池状态信息，具体包括动力电池的SOC、SOH、SOP以及SOE等，为动力电池的实时状态分析提供支撑。
信息通讯
BMS需要集成多个功能模块，并合理协调各模块之间的通讯运行，对动力电池的某些关键数据进行储存，保持与整车控制器等进行通信。随着大数据时代的到来，BMS还需要与云端平台进行实时交互，以便更好地处理动力电池的管理问题，提高管理品质。
热管理
动力电池工作时不仅受环境温度的影响，还受自身充放电产热的影响。因此，BMS需要集成电池热管理模块。它可以根据电池组内温度分布信息及充放电需求，决定主动加热/冷却的强度，使得动力电池尽可能工作在最适合的温度，充分发挥动力电池的性能，延长动力电池的使用寿命。
能量管理
能量管理包含两个方面的内容，一是充电管理，二是放电控制。动力电池的充电过程将直接影响电池的寿命和安全性。因此BMS需要根据动力电池的实时特性、温度高低以及充电机的功率等级，调整充电功率等，控制充电机给电池安全充电。此外，为保证车辆安全、经济地运行，BMS应合理控制动力电池的能量输出及再生制动的能量回收，避免发生过充/过放等情况，并且BMS还应合理分配电池能量流向，以保证最佳输出性能。
安全保护
动力电池安全保护功能主要指动力电池及其成组的在线故障诊断及安全控制。BMS需要诊断的故障通常包括过电压、欠电压、过电流、过温、短路故障、绝缘故障等，还涉及到传感器、执行器以及控制器等电子元器件的故障。在监测到故障后，BMS还应及时预警并采取措施及时干预，保证电动汽车的安全。

需要注意的是，在不同资料中，针对BMS功能的分类名称可能有所不同，不必过度纠结，只要理解即可，甚至可以根据自己的认知重新给BMS功能进行分类。

下篇我们将从“数据采集”功能开始，逐渐进入BMS的世界。