何為BMS？

BMS電池管理系統（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM）俗稱電池保姆或電池管家，主要就是為了智能化管理及維護各個電池單元，防止電池出現過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態。

BMS電池管理系統模塊

BMS電池管理系統單元包括BMS電池管理系統、控制模組、顯示模組、無線通信模組、電氣設備、用于為電氣設備供電的電池組以及用于采集電池組的電池信息的采集模組，BMS電池管理系統通過通信接口分別與無線通信模組及顯示模組連接，所述采集模組的輸出端與BMS電池管理系統的輸入端連接，所述BMS電池管理系統的輸出端與控制模組的輸入端連接，所述控制模組分別與電池組及電氣設備連接，BMS電池管理系統通過無線通信模塊與Server服務器端連接。

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BMS的組成？

電池管理系統與電動汽車的動力電池緊密結合在一起，通過傳感器對電池的電壓、電流、溫度進行實時檢測，同時還進行漏電檢測、熱管理、電池均衡管理、報警提醒，計算剩余容量（SOC）、放電功率，報告電池劣化程度（SOH）和剩余容量（SOC）狀態，還根據電池的電壓電流及溫度用算法控制最大輸出功率以獲得最大行駛里程，以及用算法控制充電機進行最佳電流的充電，通過CAN總線接口與車載總控制器、電機控制器、能量控制系統、車載顯示系統等進行實時通信。

BMS主要由BMU主控器、CSC從控制器、CSU均衡模塊、HVU高壓控制器、BTU電池狀態指示單元及GPS通訊模塊，從小到主從一體架構的電動工具、電動單車、電動叉車、智能機器人、IOT智能家居、輕混合動力汽車到主從分離式電動汽車（純電動、插電式混合動力）、電動船舶等，再到三層架構的儲能系統。

電池管理系統BMS電氣架構

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BMS生命周期形態

BMS PCBA電路板

BMS安裝在電動車電池組里

BMS安裝在動力電池包里

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BMS在電動汽車中的應用

電池管理系統（BMS）在電動汽車上的應用可追溯到豐田HEV車型上對鎳氫電池的管理。與管理鋰電池不同由于鎳氫電池具有一致性高、安全性好、且單體電壓偏低（1.0~1.7V）的特點，所以鎳氫電池的BMS通常不需要均衡功能，不需要控制接觸器，也不需要對每節電池進行電壓采集（可6節電池串聯作為一個整體進行電壓監控）。雖然鎳氫電池BMS硬件功能相對簡單，但由于鎳氫電池的記憶效應以及電壓外特性與SOC對應關系復雜，所以難點在于如何估算SOC以及如何控制和調整充放電區間，避免電池迅速衰減。隨著鋰電池技術的應用，動力電池系統能量密度更高，容量更大，運行時間更長，對BMS的功能也提出了新的要求。從拓撲架構上看BMS根據不同項目需求分為了集中式（Centralized）和分布式（Distributed）兩類。

BMS的主從一體集中式與分布式架構

集中式BMS

集中式BMS具有成本低、結構緊湊、可靠性高的優點，一般常見于容量低、總壓低、電池系統體積小的場景中，如電動工具、機器人（搬運機器人、助力機器人）、IOT智能家居（掃地機器人、電動吸塵器）、電動叉車、電動低速車（電動自行車、電動摩托、電動觀光車、電動巡邏車、電動高爾夫球車等）、輕混合動力汽車。

集中式架構的BMS硬件可分為高壓區域和低壓區域。高壓區域負責進行單體電池電壓的采集、系統總壓的采集、絕緣電阻的監測。低壓區域包括了供電電路、CPU電路、CAN通信電路、控制電路等。隨著乘用車動力電池系統不斷向高容量、高總壓、大體積的方面發展，在插電式混動、純電動車型上主要還是采用分布式架構的BMS。

分布式BMS

分布式的BMS架構能較好的實現模塊級（Module）和系統級（Pack）的分級管理。由從控單元CSC負責對Module中的單體進行電壓檢測、溫度檢測、均衡管理（有的會獨立出CSU單元）以及相應的診斷工作；由高壓管理單元（HVU）負責對Pack的電池總壓、母線總壓、絕緣電阻等狀態進行監測（母線電流可由霍爾傳感器或分流器進行采集）；且CSC和HVU將分析后的數據發送至主控單元BMU（Battery Manangement Unit），由BMU進行電池系統BSE(Battery State Estimate)評估、電系統狀態檢測、接觸器管理、熱管理、運行管理、充電管理、診斷管理、以及執行對內外通信網絡的管理。

目前主流的量產電動車型普遍采用了分布式的BMS架構，如BMW i3/i8/X1，Tesla Model S/X，GM Volt/Bolt，BYD 秦/唐，榮威 e550/e950/eRX5等等。分布式BMS架構的優勢在于可以根據不同的電池系統串并聯設計進行高效的配置，BMS連接到電池之間的線束距離更短、更均勻、可靠性更高，同時也可以支持體積更大的電池系統設計（如MW級儲能系統）。

分布式BMS成為主流應用方案的另一個原因在于其更好的滿足了動力電池系統模塊設計的趨勢。隨著動力電池系統在汽車領域廣泛的應用和產量規模的攀升，統一標準的電池Module在業內逐漸提上議程。若沒有標準Module作為產業化推進的支撐，則老款電動車型在使用若干年后將遭遇無電池備件可換的尷尬局面、從車用領域退役下來的動力電池將面臨無法得到有效梯次利用的境地。而標準化的Module需要將電池管理系統的部分功能（單體狀態采集和管理）與電池進行高度集成，從而實現空間利用率高、可靠性高、通用性強的要求。因此從控單元CSC已經逐漸成為標準Module中不可或缺的關鍵部件之一。

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BMS的核心功能

1)電芯監控技術

1、單體電池電壓采集；

2、單體電池溫度采集；

3、電池組電流檢測；

溫度的準確測量對于電池組工作狀態也相當重要，包括單個電池的溫度測量和電池組散熱液體溫度監測。這需要合理設置好溫度傳感器的位置和使用個數，與BMS控制模塊形成良好的配合。電池組散熱液體溫度的監控重點在于入口和出口出的流體溫度，其監測精度的選擇與單體電池類似。

2) SOC（荷電狀態）技術：簡單來說就是電池還剩下多少電

SOC是BMS中最重要的參數，因為其它一切都是以SOC為基礎的，所以它的精度和魯棒性（也叫糾錯能力）極其重要。如果沒有精確的SOC，再多的保護功能也無法使BMS正常工作，因為電池會經常處于被保護狀態，更無法延長電池的壽命。

SOC的估算精度精度越高，對于相同容量的電池，可以使電動車有更高的續航里程。高精度的SOC估算可以使電池組發揮最大的效能。

3）均衡技術

被動均衡一般采用電阻放熱的方式將高容量電池“多出的電量”進行釋放，從而達到均衡的目的，電路簡單可靠，成本較低，但是電池效率也較低。

主動均衡充電時將多余電量轉移至高容量電芯，放電時將多余電量轉移至低容量電芯，可提高使用效率，但是成本更高，電路復雜，可靠性低。未來隨著電芯的一致性的提高，對被動均衡的需求可能會降低。

BMS的軟件核心功能

一)測量功能：

1)基本信息測量：電池電壓，電流信號的監測，電池包溫度的檢測 電池管理系統有著最基本功能就是測量電池單體的電壓，電流和溫度，這是所有電池管理系統頂層計算、控制邏輯的基礎 。

2)絕緣電阻檢測：電池管理系統內需要對整個電池系統和高壓系統進行絕緣檢測。

3)高壓互鎖檢測(HVIL)：用來確認整個高壓系統的完整性的，當高壓系統回路完整性受到破壞的時候啟動安全措施。

二)估算功能

1)SOC和SOH估計：核心也是最難的部分

2)均衡：出現單體之間SOC×容量不均衡的時，通過均衡電路進行調整。

3)電池功率限制 ：電池在不同的SOC溫度下，其輸入和輸出的功率是有一定限制的。

三)其他功能

1)繼電器控制：包括主+、主-，充電繼電器+、充電繼電器-、預充繼電器

2)熱控制

3)通信功能：

4)故障診斷及報警

5)容錯運行

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BMS軟件架構

1、高低壓管理

一般正常上電時，會由VCU通過硬線或CAN信號的12V來喚醒BMS，待BMS完成自檢及進入待機后VCU發送上高壓指令，BMS控制閉合繼電器完成上高壓。下電時VCU發送下高壓指令后再斷開喚醒12V。下電狀態插槍充電時可通過CP或A+信號喚醒。

2、充電管理

(1)慢充

慢充是由交流充電樁(或220V電源)通過車載充電機將交流轉化為直流給電池充電，充電樁規格一般有16A、32A和64A，也可通過家用電源進行充電。可通過CC或CP信號喚醒BMS，但應保證充電結束后能正常休眠。交流充電流程比較簡單，按照國標詳細規定開發即可。

(2)快充

快充是由直流充電樁輸出直流給電池充電，可實現1C甚至更高倍率充電，一般45min可充進80%電量。通過充電樁的輔助電源A+信號喚醒，國標中快充流程比較復雜，同時存在2011和2015兩個版本，而且充電樁生產廠家對于國標流程未明確的技術細節理解不同也給車輛充電適配性造成極大的挑戰，因此快充適配性是衡量BMS產品性能的一項關鍵指標。

3、估算功能

(1)SOP(StateOfPower)主要是通過溫度和SOC查表得到當前電池的可用充放電功率，VCU根據發送的功率值決定當前整車如何使用。需要兼顧考慮釋放電池能力和對電池性能進行保護，比如在達到截止電壓前進行部分功率限制，當然這會對整車駕駛感受產生一定影響。

(2)SOH(StateOfHealth)主要表征當前電池的健康狀態，為0-100%之間數值，一般認為低于80%以后電池便不可再用。可以用電池容量或內阻變化來表示，用容量時即通過電池運行過程數據估算出當前電池的實際容量，與額定容量的比值即為SOH。準確的SOH會提高電池衰減時其他模塊的估算精度。

(3)SOC(StateOfCharge)屬于BMS核心控制算法，表征當前的剩余容量狀態，主要通過安時積分法和EKF(擴展卡爾曼濾波)算法，并結合修正策略(如開路電壓修正，充滿修正，充電末端修正，不同溫度及SOH下的容量修正等)。安時積分法在保證電流采集精度條件下比較可靠，但魯棒性不強，由于存在誤差累計必須結合修正策略，而EKF魯棒性較強，但算法比較復雜，實現難度大。國內主流廠家一般常溫可以做到精度6%以內，在高低溫和電池衰減時的估算是難點。

(4)SOE(StateOfEnergy)算法國內廠家現在開發的不多，或采用較為簡單的算法，查表得到當前狀態下剩余能量與最大可用能量的比值。該功能主要用于剩余續航里程估算。

4、故障診斷

針對電池的不同表現情況，區分為不同的故障等級，并且在不同故障等級情況下BMS和VCU都會采取不同的處理措施，警告，限功率或直接切斷高壓。故障包括數據采集及合理性故障、電氣故障(傳感器和執行器)、通訊故障及電池狀態故障等。

5、均衡控制

均衡功能是為了消除在電池使用過程中產生的電池單體不一致性，根據木桶短板效應，充電和放電時都是性能最差的單體先達到截止條件，其他的單體還有一部分能力并未釋放出來，造成電池浪費。

均衡包括主動均衡和被動均衡，主動均衡是能量從多的單體向少的單體轉移，不會造成能量損失，但是結構復雜，成本較高，對于電器元件要求也較高，相對來說被動均衡結構簡單，成本也低了很多，只是能量會以熱量的形式散發浪費掉，一般最大均衡電流在100mA左右，現在國內很多廠家采用被動均衡也都能實現較好的均衡效果。

BMS控制方法作為動力電池中心控制思想，直接影響動力電池的使用壽命及電動汽車的安全運行與整車性能。對續航具有重大的影響，決定著新能源汽車的未來，做好電池管理系統，將極大的促進新能源汽車的發展。

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主流BMS配套企業都有哪些？

BMS作為銜接電池組、整車系統和電機的重要紐帶，是動力電池組的核心技術，也是衡量一部純電動整車性能的最為重要的指標。

BMS系統自身的復雜性決定了它具有很強的技術壁壘，需要技術研發時間，它的成本約占電池組總成本的20％左右。

我國BMS企業大體分為幾種類型：電池廠自營、整車廠自營、第三方經營。

電池廠自營類的，目前國內第一梯隊動力電池企業有：寧德時代、盟固利、國軒高科、微宏動力等，它們掌握整套核心技術優勢，有很強的市場競爭力；

整車廠自營的，以比亞迪、北汽新能源、中通客車為代表，除了掌握核心技術，在成本方面也比其他企業有優勢；

第三方提供的代表企業有東莞鉅威動力、惠州市億能電子、深圳科列技術等企業。

下面讓我們來看看目前在為主流新能源車型配套BMS的企業排名（2019年9月新能源汽車BMS裝機量TOP20），我們所購買的大部分國產純電動車的BMS來自這些企業，看完這個裝機量數據，相信對你的選購純電動汽車也會有不少幫助。

2019年9月新能源汽車BMS裝機量TOP20

總結

以上是生活随笔為你收集整理的bms中soh计算方式_BMS电池管理系统由浅入深全方位解析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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