看到最近電池管理系統(tǒng)（BMS）最近挺熱的，尤其是電動汽車電池管理系統(tǒng)。所以結(jié)合以前做過的產(chǎn)品的一些經(jīng)驗，將一些具體設(shè)計發(fā)出來，拋磚引玉，還希望能有高手出來指點。大家一起討論，一起提高。每天時間比較少，可能需要一段時間才能寫完。其中的內(nèi)容，主要以電動汽車的BMS為例。
BMS：battery management system電池管理系統(tǒng)是電池與用戶之間的紐帶，主要對象是二次電池。 二次電池存在下面的一些缺點，如存儲能量少、壽命短、串并聯(lián)使用問題、使用安全性、電池電量估算困難等。電池的性能是很復雜的，不同類型的電池特性亦相差很大。 電池管理系統(tǒng)（BMS）主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。-------引自百度百科名片：）
電池管理系統(tǒng)（BMS）主要涵蓋以下幾個功能
1） 電池工作狀態(tài)監(jiān)控：主要指在電池的工作過程中，對電池的電壓，溫度，工作電流，電池電量等一系列電池相關(guān)參數(shù)進行實時監(jiān)測或計算，并根據(jù)這些參數(shù)判斷目前電池的狀態(tài)，以進行相應(yīng)的操作，防止電池的過充或過放。
2） 電池充放電管理：在電池的充電或放電的過程中，根據(jù)環(huán)境狀態(tài)，電池狀態(tài)等相關(guān)參數(shù)對電池的充電或放電進行管理，設(shè)置電池的最佳充電或放電曲線（如充電電流，充電上限電壓值，放電下限電壓值等）
3） 單體電池間均衡：即為單體電池均衡充電，使電池組中各個電池都達到均衡一致的狀態(tài)。均衡器是電池管理系統(tǒng)的核心部件，但目前國內(nèi)在這方面的技術(shù)還不成熟。
注：目前很多電動汽車上都會專門區(qū)分BMS和BBS（BATTERY BALANCE SYSTEM），這很容易讓人產(chǎn)生一種誤解，覺得是兩個各自獨立的部件，實際上是一種從屬關(guān)系。且當前國內(nèi)汽車上在充放電管理和均衡器這兩個部分的功能上比較弱，BMS實際上僅僅是進行電量的計算和實現(xiàn)一個過欠壓（組與單體）保護及通信的功能。
電池管理系統(tǒng)主要包括以下幾個部分
1） 信號采集模塊：主要用于對電池組電壓，充電電流，放電電流，單體電壓，電池溫度，等參數(shù)進行采集。通常采用隔離處理的方式。（除溫度信號）
2） 電池保護電路模塊：通常這部分是采用軟件控制一些外部器件來實現(xiàn)的。如通過信號控制繼電器的通斷來允許或禁止充放電設(shè)備或電池的工作以實現(xiàn)對電池保護。
3） 均衡電路模塊：主要用于對電池組單體電壓的采集，并進行單體間的均衡充電使組中各電池達到均衡一致的狀態(tài)。目前主要有主動均衡和被動均衡兩種均衡方式。（實在想不出來還會有第三種么？）也可稱之為無損均衡和有損均衡。
4） 下位機模塊：信號處理，控制。 通訊。
系統(tǒng)框圖
以下以電動汽車風冷電池系統(tǒng)為例，在此處，將整個電源系統(tǒng)和管理系統(tǒng)放在一個系統(tǒng)中進行處理。
目前高壓電動汽車通常采用330V左右的系統(tǒng)，以磷酸鐵鋰電池組為例，大約為110串左右。目前通常采用36800 和26650 單體進行多個并聯(lián)的方式。也有一些采用多個大容量軟包電池進行模組封裝。目前采用鋼殼大容量鋰離子電池的比較少。電池方面我也不是很深入，據(jù)說主要是出于安全方面的考慮。軟包主要是體積小，重量輕。而采用小容量電芯主要是目前技術(shù)較成熟，可靠性高，并且在試產(chǎn)階段成本較低。根據(jù)電動汽車國家補貼標準，全額補貼標準是20KWh，則電池通常采用60Ah。圖就不方便貼了，請大家理解。
個人點評：無論硬封裝還是軟包，目前車上通常都采用單組電池供電模式。作為電動汽車的核心組件，尤其在單體數(shù)目特別多的情況下，若采用單組供電模式，極大降低了整車的可靠性，目前很多高可靠性系統(tǒng)應(yīng)用中多采用兩組電池并聯(lián)輸出的方式，若采用兩組30Ah電池來代替60Ah電池，可大大提高電池組的可靠性，雖然會提高一定的成本，但我相信，可靠性和安全性的提高要遠遠超出這部分額外成本的價值。這樣的話，相信很難發(fā)生因為某一節(jié)單體故障就導致車趴在路上了。赫赫：）。這個可是目前電動汽車經(jīng)常發(fā)生的問題。
（一） 信號采集系統(tǒng)
信號采集系統(tǒng)主要用于采集以下信號
1 蓄電池組相關(guān)信號：蓄電池組電壓，充電電流，放電電流，蓄電池組溫度信號。
2 蓄電池單體相關(guān)信號：蓄電池單體電壓。
3 外設(shè)設(shè)備狀態(tài)信號：充放電開關(guān)狀態(tài)，風機開關(guān)狀態(tài)，高壓電路對地絕緣狀態(tài)，充電口狀態(tài)。
4 其它信號：其它一些車輛上的有關(guān)的狀態(tài)信號。
注：由于人在江湖，不方便將電路原理圖直接貼出來，赫赫。如果有問題，可以發(fā)郵件，大家一起交流。我盡量把框圖做詳細點，基本上都是最基本的電路模塊。
采集電路主要有以下兩種方式。
信號隔離采集：
主要用于電壓信號，電流信號
電路圖如圖2
這里可以把模擬開關(guān)和隔離采樣部分調(diào)換位置，但在信號多的時候，器件會增多。
信號非隔離采樣：
主要用于溫度信號采樣和狀態(tài)量采樣。電路圖如圖3
圖3是狀態(tài)量測量電路，溫度信號采樣電路，可使用橋式檢測法，精度高，但電路復雜。除非在對溫度響應(yīng)要求非常高的場合下，比如鎳鎘電池，否則不建議使用。通常采用電阻串聯(lián)采樣方式，雖然精度和抗干擾藥差點，但成本低，應(yīng)用很廣泛。：）
其中比較特殊的是充電口狀態(tài)檢測和絕緣狀態(tài)檢測。
充電口狀態(tài)檢測可以參考電動車充電口標準規(guī)范（QC/T 841-2010）,內(nèi)有相關(guān)電路。
在線絕緣檢測目前主要采用橋式檢測法，也有少數(shù)采用母線接地法。母線接地法由于無法檢測對地電容，很容易產(chǎn)生誤報，不建議使用。由于汽車上絕緣檢測要求不高，采用橋式檢測基本能滿足需求。
