浅谈电动汽车电池管理系统（BMS）

浅谈电动汽车电池管理系统（BMS）

电动汽车电池管理系统（BMS）是确保电动汽车安全运行的关键技术之一。它通过监测和控制电池的各项参数，不仅能够优化电池性能和延长使用寿命，还能有效预防各种安全风险。本文将详细介绍BMS的定义、功能、类型及其在电动汽车中的重要作用。

什么是电动汽车电池管理系统？

电池管理系统（俗称 BMS）是一种重要电动汽车电子部件，它可以控制和监控电池包电压、温度和充放电状态，这些都是电动汽车电池安全运行的关键参数，从而确保电动汽车的性能和安全性。

为什么电动汽车需要电池管理系统？

在电动汽车使用的电池中，锂离子电池是最受欢迎的一类，因为它具有功率密度高、自放电低和成本低的优点。然而，在具备这些优点的同时，使用锂电池制造电动汽车也存在许多安全风险。因为在非正常情况下，锂离子电池可能会因过度充电/过度放电、热失控、老化和磨损等各种原因而失效，甚至导致火灾。这就促使汽车制造商部署有效的电池管理解决方案（BMS），以确保电动车电池时刻处于最佳安全模式下。

电动汽车电池管理系统的类型

电池管理系统有两种类型：集中式 BMS 和分布式 BMS。

集中式 BMS 由一个控制单元管理所有电池，成本低，但一旦控制单元出现故障，整个系统就会完全失灵。相反，在分布式 BMS 中，会保护多个控制单元并行使用，以增强系统可靠性，这种方法的复杂性和成本都有所增加。汽车厂商会选择最符合其需求的 BMS 系统，其中集中式 BMS价格更有优势，而分布式 BMS可靠性更高。

电动汽车电池管理系统的功能

• 电池运行状态监控

BMS 可获取电压、温度和电流等基本电池参数的实时数据。利用这些指标，BMS 可密切监控重要的性能参数，如充电状态 (SoC)（表示电动汽车电池最大容量的剩余电量）和健康状态 (SoH)（显示电池组的整体健康状态）。SoC 监控可帮助电动汽车用户评估其可支配的行驶里程，并计划充电站的停靠点，而不必担心里程焦虑。有了 SoH 监控，厂商就能帮助客户进行预防性维护，保持健康的电池状态并延长性能。

• 热管理

电动汽车电池对温度变化非常敏感，会影响其性能和使用寿命。在这方面，BMS 通过持续监测和控制电池温度值，以保持最佳运行状态。例如，可以利用加热-冷却机制将电池保持在理想的温度范围内，以最大限度地提高其性能和使用寿命。

• 电池包充放电平衡

BMS可以控制电池处于一个动态平衡过程，使电池包之间的性能保持一致。在充电的状态下，它通过两种不同的方法来平衡电池之间的电压：

• 主动平衡--将能量从过充转移到欠充；
• 被动平衡--多余的能量通过耗散旁路机制消耗掉。

保证没有一个电池过充或欠充，提高了电动汽车电池组的效率和寿命。

• 电池异常状态保护

由于电池单元会随着时间的推移自然老化，从而失去其稳定性，因此 BMS 会对电池组的多个参数进行监控。它内置过压、欠压、过流、热管理和外部过充/过放保护功能。出现异常时，系统会自动执行预定义的保护程序，如为性能下降的电池优化低压充电，平衡老化电池引起的电压下降，以保持电池的最佳性能。

电动汽车使用电池管理系统的优势

• 性能优化

BMS 通过自动监控机制解决与电池有关的异常和故障，帮助电池组发挥最大性能，延长行驶里程和电池寿命。

• 安全可靠

BMS 具有完整的监控和安全机制，可防止过度充电/放电/过温等异常。这可确保电池的安全性和耐用性，从而最大限度地减少事故或故障。

• 实时数据和诊断

BMS 实时监控和记录电池健康状况，并识别故障。这有助于后续整车维护。

电池管理系统的当前趋势

• 智能 BMS

通过采用先进的算法和机器学习技术，BMS 可以根据电池的使用模式、环境条件和其他动态场景优化电池性能。

• OTA升级

无线通信协议越来越多地与 BMS 结合使用，使其能够通过OTA更新/升级系统。

• 预测性维护算法

电动汽车电池管理系统正在与先进的预测性维护系统集成。这些算法依靠实时数据来预测电池组件何时需要维修或更换，从而降低客户维护成本，提高车辆可靠性。

我们可以看到，随着新技术的不断创新，BMS 的功能也在突飞猛进，也将推动电动汽车更高效更安全地进入每一个人的生活。