電池、電機、電控技術(shù)是電動汽車的重要組成部分，三者決定了一款電動汽車的性能與質(zhì)量。而電控技術(shù)的核心是 BMS 系統(tǒng)，BMS 系統(tǒng)直接影響著電動汽車?yán)m(xù)航里程與充電時長。它負(fù)責(zé)對電動汽車的動力電池進行安全監(jiān)控和有效管理，讓動力電池在最佳的狀態(tài)下工作，提高動力電池的效率和可靠性并延長它的使用壽命。因此，BMS 被視為連接電池組、整車系統(tǒng)和電機的“紐帶”。

　　隨著全球電動汽車銷量不斷增加，BMS 的市場規(guī)模也隨之?dāng)U大。權(quán)威機構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，2018 年全球 BMS 產(chǎn)值規(guī)模 53.1 億美元，2019 年全球 BMS 產(chǎn)值規(guī)模超過 60 億美元，預(yù)計 2025 年全球 BMS 產(chǎn)值規(guī)模將達到 111.7 億美元。高工產(chǎn)研電動車研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2018 年中國新能源汽車動力鋰電池 BMS 產(chǎn)品裝機量達到 122 萬套，產(chǎn)值規(guī)模 55 億元。由此可以看出，BMS 在電動汽車中發(fā)揮越來越重要的作用。

　　BMS 電動汽車?yán)m(xù)航的“止疼劑”

　　雖然電動汽車被越來越多用戶所接受，但是動力電池依然面臨續(xù)航里程短、充電時間長的痛點。“在保證電池安全的前提下，BMS 可以最大限度的使用電池能量以及提高能量回收效率，并最大限度的提高充電電流來提高充電速度。”意法半導(dǎo)體大中華暨南亞區(qū)汽車電子市場及應(yīng)用部新能源車技術(shù)創(chuàng)新中心高級經(jīng)理姜炯迪分析，“在充放電過程中，BMS 通過實時的對電池外特性參數(shù)（如電壓，電流，溫度等）進行監(jiān)控，再采用適當(dāng)?shù)能浖惴▽崿F(xiàn)對電池的內(nèi)部狀態(tài)（SoC,SoH）的檢測和控制，然后通過熱管理，電池均衡管理以及充放電管理使電池處于最佳的工作狀態(tài)，不會達到過放或者過充,同時最大限度提高充電電流?！?/p>

　　針對電池續(xù)航和充電問題，安徽優(yōu)旦科技有限公司創(chuàng)始人兼總經(jīng)理彭勇俊在接受與非網(wǎng)采訪時表示，“提高續(xù)航里程需要從三個方面改進：第一，提高電池的均衡效率。一個電池系統(tǒng)由很多節(jié)電芯組成，并且遵循木桶效應(yīng)，即電池系統(tǒng)的性能很大程度上取決于性能最差的那節(jié)電芯，提高電池均衡效率，提升電芯一致性，可以切實延長車輛的續(xù)航里程；第二，提高剎車或車輛下坡過程中的能量回收效率。好的能量回饋控制算法需要在確保電池應(yīng)用安全前提下盡可能充分地發(fā)揮電池充電性能，通過對 SOC、溫度、瞬時充電功率、持續(xù)充電功率的實時運算得出當(dāng)前最高效的回饋功率策略；第三，提高 SOC 的估算精度。這也可以理解為從另外一個維度提升續(xù)航里程，即用戶對真實電量掌握得越準(zhǔn)確，就越有信心使用更大范圍的 SOC 區(qū)間?！?/p>

　　作為領(lǐng)先的汽車電子方案供應(yīng)商，瑞薩電子中國汽車解決方案事業(yè)部技術(shù)市場經(jīng)理張瑋從技術(shù)角度分析了 BMS 系統(tǒng)的四項核心技術(shù)：第一，電池狀態(tài)估算技術(shù)，可以基于電池的精確建模和參數(shù)監(jiān)測。通過大數(shù)據(jù)分析和先進的算法，對 SOC、SOH、SOP 等電池狀態(tài)進行準(zhǔn)確的估算，為電池管理提供可靠的基礎(chǔ)；第二，均衡管理技術(shù)，電動汽車的鋰電池組中單體電池的不一致性會極大影響電池組的可用容量，這就需要通過均衡管理技術(shù)（通常包括被動均衡和主動均衡兩種技術(shù)）提到單體電池的一致性，提升電池組的使用壽命；第三，BMS 系統(tǒng)的分布式架構(gòu)，分布式的 BMS 系統(tǒng)將電池模組和電池采集單元集成在一起，讓電池組更加模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化，擴展性更強，還可簡化裝配過程、便于實現(xiàn)電池的梯次利用；第四，將 BMS 技術(shù)與整車控制器（VCU）功能的集成，這項技術(shù)可以由 VCU 根據(jù)整車信息和電池信息采取更合理和高效的控制策略，對于可提升實時性、安全性和可靠性也很有幫助。

　　延長電池壽命做到“有方”

　　電池壽命一直是電動汽車面臨的重要課題，BMS 技術(shù)作為電池組背后的“大腦”提供重要的保護措施，以防電池受到損害。ADI 中國汽車技術(shù)市場高級經(jīng)理王星煒表示，“電池組由多組獨立的電池單元組成，這些電池單元無縫合作為汽車提供最大的電力輸出。如果電池單元之間失去均衡，它們會受到應(yīng)力影響導(dǎo)致充電過早終止，進而會縮短電池的總體壽命。ADI 公司既提供種類齊全的鋰電池和氫燃料電池的電池管理系統(tǒng) BMS 器件組合，又使用無線網(wǎng)絡(luò)跨界技術(shù)構(gòu)建無線電池管理系統(tǒng) BMS 的新穎架構(gòu)。”

　　恩智浦大中華區(qū)汽車模擬器件產(chǎn)品市場高級經(jīng)理朱玉平則認(rèn)為，“從 BMS 來講，需要精確測量監(jiān)控電池狀態(tài)，并且通過先進的算法來給電池建模，從而盡最大可能確保電池工作在安全范圍，這些措施包括：電池?zé)峁芾砜刂?，確保各種工況下電池都處于合適的溫度范圍，通常電池的工作溫度在 -25~55℃之間，電池的最優(yōu)工作溫度在 25~35℃之間；電池充放電倍率和放電深度控制，高的放電倍率導(dǎo)致電池嚴(yán)重極化，內(nèi)阻升高，發(fā)熱加劇。過度充放電都會導(dǎo)致電極材料的晶體結(jié)構(gòu)遭到破環(huán)，平衡好這些參數(shù)對延長電池壽命至關(guān)重要；傳統(tǒng)的按照電池電流、電壓、時間，通過類卡爾曼濾波和安時法來計算電池電量和實時內(nèi)阻的測量方法，存在一定的誤差和延后性。需要一種能實時直接檢測電池內(nèi)阻的方法來提高對電池狀態(tài)監(jiān)控的精確性，以期更精準(zhǔn)的控制電池工況?！?/p>

　　汽車安全做好安全隔離

　　電動汽車安全問題一直受到用戶關(guān)注， 受化學(xué)和物理特性所限，目前電動汽車電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)需要實時、嚴(yán)密、精確的監(jiān)控，才能有效避免電池自燃事故發(fā)生，由于溫度等參數(shù)的檢測有時間延后性，外加電池模型參數(shù)隨著使用時間會變化。朱玉平指出，“傳統(tǒng)的 BMS 一般通過給系統(tǒng)留出足夠的余量來確保電池處于安全工作區(qū)。更先進的 BMS 可以通過提升測量精度和算法來擴大電池的安全工作區(qū)，從而在保障電池安全的前提下，增加續(xù)航里程，加快充電時間，并延長使用壽命。”

　　羅姆半導(dǎo)體技術(shù)中心華南 FAE 部車載二組助理經(jīng)理林其鋒則表示，BMS 不僅負(fù)責(zé)防止電池出現(xiàn)異常電壓、異常電流、異常溫度等情況，而且，作為最后一個要塞，它在安全隔離電池和電機等應(yīng)用（負(fù)載）方面也發(fā)揮著重要作用，在 xEV 等的電池外圍，使用機械繼電器來關(guān)閉電源。而機械繼電器存在機械部分的磨損帶來的故障問題，因此，未來有望由 SiC 功率元器件帶動半導(dǎo)體繼電器的普及。采用半導(dǎo)體繼電器，不僅可以避免磨損故障，同時還可以在發(fā)生過電流時快速關(guān)閉電源，從而能夠更安全地使用電池。

　　在采訪中，彭勇俊向與非網(wǎng)記者特別強調(diào)，“高可靠、高精度的信號采樣以及軟硬件穩(wěn)定性是電池系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)，電池模型和算法是電池系統(tǒng)安全的核心。要從三個方面進行防護：

　　第一，溫度防護。BMS 有明確的工作溫度閾值設(shè)置，針對充放電均有最高最低的溫度限制，超過設(shè)置限制，系統(tǒng)不得開啟或者必須降功率運行；第二，電壓防護。針對過充過放風(fēng)險，BMS 設(shè)置有最高最低的充電和放電電壓閾值，確保在觸及閾值時，系統(tǒng)自動停止運行；第三，電流防護。通過高精度電池模型和算法準(zhǔn)確估算電池狀態(tài)，計算出安全高效的可用功率，監(jiān)控電池的電流，防止過流導(dǎo)致的電池劣化、枝晶等風(fēng)險。

　　總結(jié)

　　BMS 技術(shù)演進與電池技術(shù)發(fā)展和電動汽車架構(gòu)變化高度相關(guān)，目前 BMS 主要有主從式、一體式、半集中式。目前 BMS 有三大發(fā)展趨勢：第一，從離散的 ECU 控制向域控制發(fā)展，集中控制有利于汽車軟件的在線升級和智能駕駛的發(fā)展。BMS 的主控部分 BMU，未來可能會交給動力域控制器來接管；第二，模擬采樣前端 AFE 的通信方式由有線向無線發(fā)展，有利于簡化和智能化電池包的生產(chǎn)、組裝、維修、回收等環(huán)節(jié)；第三，簡化 BMS 采樣板的設(shè)計。隨著市場對電池包能量密度要求的日益提高，電池包內(nèi)留給 BMS 的空間越來越小，如何簡化設(shè)計，采用更少的器件，占用更小的空間，實現(xiàn)同樣的功能，可能是行業(yè)努力的方向和趨勢。

　　未來在整車架構(gòu)上面，會簡化部分 BMS 的功能到其他模塊，比如高壓測量、高壓繼電器的控制和診斷以及熱管理，使 BMS 的功能更加集中在單體電芯的測量功能（電壓、電流、溫度等）和保護上面。

　　BMS 更多相關(guān)文章請參照：

　　從電動汽車?yán)m(xù)航痛點到安全挑戰(zhàn)，SiC 功率元器件有望實現(xiàn)“雙解”

　　2030 年全球近半數(shù)電動汽車電動化，芯片廠商為整車的耐用性提供保障是關(guān)鍵

　　打破傳統(tǒng) BMS 的桎梏，iBMS 基于大數(shù)據(jù)進行有益探索

　　“電源芯片+高可靠性 MCU”聯(lián)手，解 BMS“燃眉之急”

　　BMS 的“紐帶”作用不言而喻，芯片廠商迎接機遇面臨挑戰(zhàn)

　　BMS 技術(shù)提高電池監(jiān)測精度，拉升電動汽車殘值