带你认识什么是BMS（电池管理系统）

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摘要：文章目录概述BMS的硬件拓扑BMS的电气架构BMS常用CAN网络1、ECAN（externalCAN）整车CAN2、ICAN（InternalCAN）子网CANBMS的功能BMS的总压采集（主板功能）BMS的电流采集（主板功能）BMS的电

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文章中所涉及的所有专业名词缩写均在文章最后有说明
部分内容来源于 https://zhuanlan.zhihu.com/p/596554640 ，仅供学习使用

BMS是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，对于新能源汽车来说，电池是既基础又核心的部件，汽车的各个部件均依靠电池来供电。

电池包一般是由电池模组、热管理系统、电池管理系统（BMS）、电气系统及结构件组成，其中电池模组是由多个电芯组成。
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电池包的成组方式有：先串后并和先并后串。
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先串联后并联先并联后串联
优势1. BMS可以监控每个电芯的电压
2. 成组时高压连接简单		1. BMS电压采样通道少，成本低
2. 减小了电芯容量差异性对成组的影响
劣势1. BMS电压采样通道多，成本高
2. 电芯不一致，各支路电流不均衡，导致SOC计算不准、电池衰老不同步		1. 无法监控到每个电芯的电压
2. 成组时连接复杂

一般来说，电动汽车是靠由一个个的单体电芯串联而组成的电池包来供电，通常单体电芯的数目能达到上百个。

而BMS（Battery Management System,即电池管理系统） 就是专门针对电动汽车锂电池的管理系统。

BMS的硬件拓扑架构分为集中式与分布式两种类型。

集中式：

将所有电气部件集中在一块板子上。这种硬件架构优点是电路设计简单，成本低；缺点是单体采样的线束比较长，采样压降不一，采样线束设计复杂，采样通道数有限，适用于较小的电池包。

分布式：

分布式硬件架构包括主板和从板。这种硬件架构优点是采样线束距离均匀；缺点是成本较高，需要额外的芯片将各个模块的信息整个发送给BMS主板。

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  1. 主正继电器内侧电压VA
  2. 主保险丝外侧电压V1
  3. 主正继电器外侧电压VC
  4. 主负继电器外侧电压VG
  5. 快充正继电器外侧电压VD
  6. 快充负继电器外侧电压V3

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BMS的目的，主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。

BMS的主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充、放电与预充控制；均衡管理和热管理等。

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通常，BMS采用分压电路测各节点相对于GND的电压。用于诊断保险丝和继电器的连通状态。

电流采集通常有两种，一种是霍尔传感器，一种是分流器。

以先并后串为例，电池包由许多的单体电芯组成，将 X 个单体电芯并联称为一并，然后将 Y 并串联组成一个电池包。

BMS的电芯电压采集，实际上是以并为单位进行采集，电池包有多少并电池就有多少采集点。

BMS的电芯温度采集，通常是采集一定范围内的温度，所以采集点相对电压较少，只有几个。

现在从板通常使用菊花链技术，完成电压和温度的采集。

SOC即电池组的电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池的损伤非常重要。
计算SOC的SOC算法通常需要电池组的最大可用容量和总线电流。

SOP即电池的功率状态，包括最大允许的充电功率和最大允许的放电功率。
计算SOP需要电池的SOC和温度。

SOH即电池的健康状态，它包括两部分：安时容量和功率的变化。
一般认为：当安时容量衰减20%或者输出功率衰减25%时，电池的寿命就到了。
功率的变化更为重要这是因为电池的安时容量比较小，可以供应的功率有限尤其是在低温。

绝缘检测的目的：检测电池包的正极对壳体和负极对壳体的绝缘阻值，防止电池包漏电导致安全事故发生。

充电方式分为：快充和慢充

AC交流充电（慢充）：采用交流车载充电机对电池系统进行充电

DC直流充电（快充）：采用外部直流充电桩对电池系统进行充电

电池组内均衡的方式分为两种：被动均衡和主动均衡。
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BMS是电池包关键的零部件，与VCU类似，部分由硬件电路、底层软件和应用层软件组成。

在分布式架构中，BMS硬件由主板(BCU)和从板(BMU)两部分组成， 从版安装于模组内部，用于检测单体电压、电流和均衡控制；主板安装位置比较灵活，用于继电器控制、荷电状态值(SOC)估计和电气伤害保护等。

底层软件架构符合AUTOSAR标准， 模块化开发容易实现扩展和移植，提高开发效率。

应用层软件是BMS的控制，包括电池保护、电气伤害保护、故障诊断管理、热管理、继电器控制、从板控制、均衡控制、SOC估计和通讯管理等模块， 应用层软件架构如下图所示：
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缩写全称描述备注
BMSBattery Management System电池组管理系统检测电池在充放电等使用过程中的电压、电流、温度、容量、甚至其他环境参数在安全范围内，保证电池使用安全，再提高使用寿命、提高效率等作用。
BMCBattery Management Control电池管理控制在新能源汽车领域一般称其为BMS电池管理系统
BMUBattery Management Unit电池管理单元具有包括电压监测、电流监测、温度监测、绝缘监测和继电器状态监测等功能；自动平衡电池容量，提供隔离的CAN通信接口，为BMS提供电压、温度、监控和报警信息。
锂电池组的电池监控、管理和均衡可以实时检测电池组中所有单体电池的电压、总电流、总电压、环境温度等参数。
有些地方称之为主板，有些地方称之为从板。
BCUBattery Control Unit电池控制单元同BMU；
有些地方称之为主板
BICBattery Information Collector动力电池组信息采集器插电式混合动力汽车的动力电池是由多个单体电池串联成电池组，供车辆以纯电动模式行驶。
BIC的主要功能是电压采样、温度采样、电池均衡、采样线异常检测等。
有些地方称之为从板。
BCMbody control module车身控制模块控制汽车车身用电器。
VCUVehicle Control Unit整车控制器VCU作为新能源车中央控制单元，是整个控制系统的核心。
VCU采集电机及电池状态，采集加速踏板信号、制动踏板信号、执行器及传感器信号，根据驾驶员的意图，控制下层各部件的动作。
DCUDomain Control Unit域控制器域控制器通常具有强大的核心处理器，集成多个ECU，集成更多的核心功能模块。如：BMS+电机+VCU，可以称为动力域
MCUMotor Control Unit电机控制器将电池包供的直流电转换成交流电，驱动电机转动。
BDUBattery Disconnect Unit电池断路单元电池包断路单元，专为电池包内部设计，也是高压配电盒的一种。
BDU总成一般包含如下部件：
1、系统主路接触器，打开/切断电池包主路直流电流。
2、预充继电器，保护高压电路免受系统上电时的瞬时大电流冲击。
3、电流传感器，用来测量和计算电池包容量。
PDUPower Distribution Unit电源分配单元也就是机柜用电源分配插座。
通过母排及线束将高压元器件电连接，为新能源汽车高压系统提供充放电控制、高压部件上电控制、电路过载短路保护、高压采样、低压控制等功能等，保护和监控高压系统的运行。
SOCState of Charge电池的充电状态(也称剩余电量)代表电池使用一段时间或长时间保持后剩余的可放电电量与其充满电后的电量之比，通常百分比表示。
SOPState of Power电池的功率状态SOP（能提供功率的状态）的精确估算可以最大限度地提高电池的利用效率。
根据电池当前及之前一段时间内的充放电状态，估算电池的最大充放电能力，包括：最大允许的充电功率和最大允许的放电功率。
SOHState of Health电池的健康状态它包括两部分：安时容量和功率的变化。
一般认为：当安时容量衰减20%或者输出功率衰减25%时，电池的寿命就到了。
功率的变化更为重要这是因为电池的安时容量比较小，可以供应的功率有限尤其是在低温。
GWGet Way网关控制器网关控制器是整车电子电气架构中的核心部件，其作为整车网络的数据交互枢纽，可将 CAN、LIN、MOST、FlexRay、Ethernet 等网络数据在不同网络中进行路由。
TBOXTelematicBOX一般指车联网系统中的智能车载终端，简称车载TBOX车联网系统由主机、车载TBOX、手机APP、后台系统四部分组成。
1. 主机主要用于车内视听娱乐和车辆信息显示；
2. 车载T-BOX主要用于与后台系统和手机APP通信，实现手机APP的车辆信息显示和控制；
3. 用户通过手机APP发送控制命令后，TSP后台会向车载TBOX发送监控请求指令。
4. 车辆得到控制命令后，通过CAN总线发送控制消息，实现对车辆的控制，最终将操作结果反馈给用户的手机APP。
TSPTelematics Service Provider汽车远程服务提供商Telematics服务集合了位置服务、Gis服务和通信服务等现代计算机技术，为车主和个人提供强大的服务：导航、娱乐、资讯、安防、SNS、远程保养的。
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