跟着电动汽车越来越多，在寻求对高能量密度、高安全性的电池之外，电池能量办理体系的重要性也日益进步。不同的动力电池具有不同的性质，即使是同一类型的电池性质也存在不共同性，在运用过程中会呈现扩大化构成事端的或许发生。因而对动力电池体系进行有用的办理用以确保电动汽车的安全显得非常重要，一起也需求确保电池体系的功用、延伸电池寿数、进步电池运用功率。
电池办理体系构成及原理
电池办理体系(BMS)，即Battery Management System，经过检测电池组中各单体电池的状况来确认整个电池体系的状况，并依据它们的状况对动力电池体系进行对应的操控调整和战略施行，完结对动力电池体系及各单体的充放电办理以确保动力电池体系安全安稳地运转。
一种典型的电池办理体系拓扑图
一种典型电池办理体系拓扑图结构首要分为主控模块和从控模块两大块。详细来说，由中央处理单元(主控模块)、数据收集模块、数据检测模块、显现单元模块、操控部件(熔断设备、继电器)等构成。一般经过选用内部CAN总线技能完结模块之间的数据信息通讯。
依据各个模块的功用，BMS能实时检测动力电池的电压、电流、温度等参数，完结对动力电池进行热办理、均衡办理、高压及绝缘检测等，而且能够核算动力电池剩下容量、充放电功率以及SOCSOH状况。
电池办理体系的根本功用
电池办理体系的根本功用能够分为检测、办理、维护这三大块。详细来看，包含数据收集、状况监测、均衡操控、热办理、安全维护等功用。
(一)数据收集
作为电池办理体系中其他功用的根底与条件，数据收集的精度和速度能够反映电池办理体系的好坏。办理体系的其他功用比方SOC状况剖析、均衡办理、热办理功用等都是以收集获取的数据为根底进行剖析及处理的。
数据收集的目标一般为电压、电流、温度。在实践运用过程中，电池在不同温度下的电化学功用不同，导致电池所放出的能量是不同的。锂离子动力电池对电压和温度比较灵敏，因而在对电池的SOC进行评价时有必要考虑温度的影响。
(二)状况剖析
对电池状况的剖析首要是电池剩下电量及电池老化程度这两个方面，即SOC评价和SOH评价。SOC能够让驾驶员取得直接的信息，了解到剩下的电量对续航路程的影响。现阶段的研讨许多都会集在对SOC剖析上，不断加强其精确度。SOC的剖析会遭到SOH的影响，电池的SOH在运用过程中遭到温度、电流等继续影响而需求不断进行剖析，以确保SOC剖析的精确性。
在对SOC的剖析上，首要有电荷计量法、开路电压法、卡尔曼滤波法、人工神经网络算法和含糊逻辑法等。在这简略介绍电荷计量法和开路电压法这两种办法。
(1)电荷计量法
电荷计量法是经过对一段时刻内电池充入放出的电荷进行核算，即电流在时刻上的累积来核算得到SOC。虽然是最常用的一种计量办法，但是会遭到许多要素的影响包含数据选用精度、自放电问题等。比方因为电流传感器选用精度的缺乏，用于积分核算的电流与实在值之间存在差错，使得SOC的成果差错越来越大。所以在选用电荷计量法时需求用到一些批改算法对各种影响要素进行校对，削减核算剖析成果的差错。
(2)开路电压法
开路电压法是在电池处于静置状况下对电池的开路电压丈量来核算电池的SOC。但需求留意的是选用开路电压法时一般以为SOC与电动势有必定的线性关系，恣意一个SOC值都只对应一个电动势值。在选用开路电压法有必要要考虑到电压回弹效应，在电压没有回弹到安稳值时核算得到的SOC会偏小。与电荷计量法相比较，开路电压法在电池正常作业时不能运用，这是它最大的问题。
其完结阶段要对SOC进行非常精确的丈量存在很大的困难，比方因为传感器精度和电磁搅扰引起采样数据的不精确带来状况剖析的差错。别的，电池的不共同性、历史数据、运用工况的不明确性也对SOC的核算带来很大的影响。
(三)均衡操控
因为出产制作和作业环境的影响会构成电池单体的不共同性，在电压、容量、内阻等性质上呈现不同，导致每个单体电池在实践运用过程中有用容量和充放电电量是不一样的。因而为确保电池体系的全体功用和延伸运用寿数，为削减单体电池之间的差异性而对电池进行均衡操控是非常必要的。
均衡办理有助于电池容量的坚持和放电深度的操控。假如没有对电池进行均衡操控，因为电池办理体系的维护功用设置，就会呈现某个电池单体充溢电时其他电池单体没有充溢或许某个最小电量的单体电池放电截止时其他电池还没有到达放电截止约束的现象。一旦电池呈现过充或许过放，电池内部会发生一些不可逆的化学反应导致电池的性质遭到影响，然后影响电池的运用寿数。
依照均衡办理中的电路结构和操控方法这两个方面来概括，前者分为会集式均衡和分布式均衡，后者分为自动均衡和被迫均衡。会集式均衡是指电池组内一切的电池单体共用一个均衡器来进行均衡操控，而分布式均衡是一个或若干个电池单体专用一个均衡器。前者通讯简略直接，进行均衡速度快。但电池单体与均衡器之间的线束排布杂乱，不适合单体数量多的电池体系。后者能够处理前者线束方面的问题，缺陷是本钱高。
自动均衡又称非耗散型均衡，形象说便是进行电池单体之间的能量转移。将能量高的电池单体中的能量转移到能量低的单体上以到达能量均衡意图。被迫式则是耗散型均衡，使用并联电阻等方法将能量高的单体中能量耗费至与其他单体均衡的状况。自动式均衡功率高、能量转移而不是被耗费，但结构杂乱带来本钱的上升。
(四)热办理
电池体系在不同运转工况下因为其本身有必定的内阻，在输出功率、电能的一起发生必定的热量然后发生热量累积使电池温度升高，空间安置的不同使得遍地电池温度并不共同。当电池温度超出其正常作业温度区间时，有必要限功率作业，否则会影响电池的寿数。为了确保电池体系的电功用和寿数，动力电池体系一般规划具有热办理体系。电池热办理体系是用来确保电池体系作业在适合温度规模内的一套办理体系，首要由电池箱、传热介质、监测设备等部件构成。
电池办理体系在热办理上的首要功用是对电池温度进行精确地丈量和监控，在电池组温度过高时的有用散热和通风用以确保电池组温度场的均匀分布。在低温的条件下，能够进行快速加热使电池组到达能够正常作业的环境。
(五)安全维护
安全维护作为整个电池办理体系最重要的功用，是依据前面四个功用而进行的。首要包含过电流维护、过充过放维护、过温维护和绝缘监测。
(1)过电流维护
因为电池都具有必定的内阻，当电池在作业时电流过大会构成电池内部发热，热量堆集添加构成电池温度上升，然后导致电池的热安稳性下降。关于锂离子电池来说，正负极资料的脱嵌锂离子才能是必定的，当充放电电流大于其的脱嵌才能时，将导致电池的极化电压添加，导致电池的实践容量减小影响电池运用寿数，严峻时会影响电池的安全性。电池办理体系会判别电流值是否超越安全规模，一旦超越则会采纳相应的安全维护措施。
(2)过充过放维护
在充电过程中，充电电压超越电池截止充电电压时，将会引起正极晶格结构被损坏，导致电池容量变小。而且电压过高时会然后构成正负极短路发生爆炸的风险。过充电是被严厉制止的。BMS会检测体系中单体电池的电压，当电压超越充电约束电压时，BMS会断开充电回路然后维护电池体系。
在放电过程中，放电电压低于电池放电截止电压时，电池负极上的金属集流体将被溶解，给电池构成不可逆的危害。给过度放电的电池充电时会有内部短路或许漏液的或许。当电压超越放电约束电压时，BMS会断开放电回路然后维护电池体系。
(3)过温维护
关于过温维护，需求结合上面的热办理功用进行。电池活性在不同温度下有所不同。长时刻处在高温环境下，电池资料的结构安稳性会变差缩短电池运用寿数。低温下电池活性受限会构成可用容量减小，尤其是充电容量将变得很低，一起或许发生安全风险。电池办理体系能够在电池温度超越高温约束值或是低于低温约束值时，均会制止进行充放电。
(4)绝缘监测
绝缘监测功用也是确保电池体系安全的重要功用之一。电池体系电压一般有几百伏，一旦呈现漏电将会对人员构成风险， 所以绝缘监测功用就显得适当重要。BMS会实时监测总正和总负对车身搭铁的绝缘阻值，假如呈现绝缘阻值低于安全规模，则会上报毛病并断开高压电。
体系规划及技能要求
在进行电池办理体系规划时，前期首要需求依据整车的规划要求确认BMS的功用，然后确认其拓扑结构，之后是首要作业内容的软硬件规划，在完结以上根本作业之后要进行BMS单元测验及动力电池组全体测验。在进行软硬件规划之前，单体电池的充放电、容量、电阻等特性都需求进行测验以便更好进行维护电路规划、算法规划等。
进行硬件规划时要结合软件算法的需求，在电路板开发及元器件规划上需求留意耐压绝缘、抗电磁搅扰、电磁兼容、通讯阻隔和通风散热等。一般的软件规划功用包含电压检测、温度收集、电流检测、绝缘检测、SOC 预算、CAN 通讯、放电均衡功用、体系自检功用、体系检测功用、充电办理、热办理等。
相关硬件规划则对软件规划的功用供给支撑，比方MCU模块用来收集、剖析数据、收发操控信号;电流检测模块则是收集电池组充放电过程中的充放电电流。
总结
作为电动汽车的中心——动力电池体系的办理技能，电池办理体系在许多功用方面仍存在缺乏。在电动汽车蓬勃发展的当下，能够经过很多数据和技能的堆集对电池办理体系的功用进行不断完善。完结齐备功用的电池办理体系规划需求各方的不断尽力，包含优化硬件规划、进步软件的自适应性和完结低功耗规划。
