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電池管理系統bms如何工作的
電池管理系統bms如何工作的
更新时间:2025-03-22 22:48:28

  前面介紹了溫度采樣中的NTC,其實還有溫度采樣電路設計的東西沒說,我準備再找機會寫;第二篇換一個話題,否則會比較枯燥,打算介紹一下BMS的全貌,先整體再局部,先把整體了解一遍,後面逐個功能去分解。我想在這個總結以及分解的過程中,一定會有很多新的思考與收獲。

  BMS基本功能和作用我不再啰嗦,網上搜索一大堆,不見得我寫的比别人全面;BMS大概就像是給锂離子電池的請的保姆,如果沒有它,锂離子電池一旦鬧起來就不可收拾;所以我一直認為BMS隻是一個臨時工,等到锂離子電池成熟長大了,也就不需要BMS了,我也就失業了,嗯,失業後我就去寫小說,也不曉得有沒有人看。

  首先糾正關于BMS的定義,在國标QC/T897-2011中是如下描述的:

  電池管理系統bms如何工作的(閑聊電池管理系統)(1)

  标準中定義BMS包括控制器與采集器,是個電子部件;其中控制器叫做BCU,采集器叫做BE,後者名字雖然比較挫,但血脈正統。

  然而現實中的叫法就各顯神通了,控制器的叫法有BCU、BMU、BMC、BECU等,采集器的叫法有BMU、BIC、CMU、CMC等;叫法不重要,統一語言就好。

  接着還是不能避免看看BMS的在電池包中位置,如下簡圖:

  電池管理系統bms如何工作的(閑聊電池管理系統)(2)

  BMS一般置于電池包的内部,也有将控制器拿出來放到外面的;說起來這個,現在流行方案打包組合,三合一、四合一啥的,将OBC\DCDC\MCU\VCU什麼的各種組合,還有提出将BMS裡面的控制器拿出來和VCU等等組合到一起。

  就單單拿控制器來說,基本功能需求與實現方案與以前相比倒沒有大的變化,但增多了一項功能安全的需求。功能安全是一個系統工程,最後落到控制器硬件上面,就要求我們選型複雜芯片時(例如單片機、電源芯片等),選擇帶有功能安全認證的芯片。而且方案設計一開始就要把功能安全理念融入進去,這個對硬件工程師提出了更高的要求,需要從系統的角度來考慮,要進一步掌握整車的運行場景,對硬件工程師來講是一件好事。功能安全主要解決安全的問題,但與産品的可靠性不是一回事,不見得就會提升産品的可靠性,甚至有可能降低産品的可靠性;而且成本的折中也是一個難題。

  采集器一定是放在電池包内部的,但都是内部,有的集成在Module内部,有的放在Module上,還有通過長長的線束與電池連接的集中式方案。

  

  采集器的技術方案最早是用分立元件搭接采樣電路(雖然目前還少量存在),後來就逐漸被目前的集成AFE所替代;拓撲方式倒是多種共存,分布式、集中式(最近看到很多集中式的需求),或者二者結合;通信拓撲也有CAN、菊花鍊方案等。

  采集器裡面的關鍵芯片AFE,基本被國外大廠所壟斷,國内起步較晚;尤其是美國半導體廠家:美信、ADI、TI,其他國家還有松下、ST、NXP等等,這個裡面可以說的東西蠻多的,後面慢慢寫。

  BMS設計一直被别人诟病,因為它不像功率電路那樣用幾個關鍵指标就能來證明其競争力;對于BMS,别人會說采樣是用AFE實現的,是半導體廠商做的好,和硬件設計者關系不大;SOX計算的精度又太難被證明,就造成了一個尴尬的局面:硬件難以證明優秀,軟件很難證明優秀,讓人覺得沒啥技術含量。

  電池管理系統bms如何工作的(閑聊電池管理系統)(4)

  這是因為BMS入門的門檻較低,像樂器中的吉他,學過一節課就能53231323地彈着,貌似很厲害,其實起步還算不上;很多人用了一小時功夫就能把BMS的實現方案了解得差不多,其實還差很遠。還有可能是BMS基本屬于數字電路範疇,缺少了功率電路神秘性。

  不去講BMS涉及的知識範圍,單說BMS處理信号的數量就足夠多,而且處理對象還是最複雜的電芯,還要适配不同種類的電芯。BMS處理的信号也足夠豐富:電芯、碰撞、CAN、充電、水泵、高壓、絕緣等等,每一種後面都會牽扯出一系列的知識點。

  電池管理系統bms如何工作的(閑聊電池管理系統)(5)

  注:圖片來源于htt

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