BMS 电池管理系统作为连接电动汽车（电力能源车）电池组、整车系统和电机的重要桥梁，通过与动力电池紧密结合的传感器，对电池的电压、电流、温度等进行实时检测，实现对汽车电动系统的全面管理。BMS的关键作用是避免应用中的电池过度充、放电，改善电池组中各单体电池的不对称性，提高电池组的效率，延长其使用寿命。BMS检测单个电池及整个电池组的工作参数（如电压、电流以及温度等），与整车监控系统、车载充电机进行实时总线通讯，这对预测整个汽车电池的安全性能非常重要。总之，作为电池系统的核心，BMS在电动汽车中扮演着重要的角色，对BMS关键技术的探究具有重要意义。 BMS类别&功能概述 （一）BMS基本类别 BMS按拓扑连接结构分类可分为集中式、模块式、主从式、分布式。（1）集中式BMS的所有单体电池均位于一个封装模块内，从封装模块内部延伸出一束导线（N个单体电池为N+1根导线），然后每根导线分别连接到每个单体电池上。集中式BMS具有结构紧凑、价格低廉以及检修便利等优点。（2）模块式BMS被分为多个相同的子模块，每个封装的导线分别连接电池内部不同的模块。模块式BMS除具有集中式结构优点外，还具有BMS子模块到单体电池间连接结构简单、子模块与电池距离近以及BMS子模块易于拓展等优点。（3）主从式BMS由主模块与多个相同子模块（即从属模块）构成，主模块主要负责计算和通信，各个子模块则负责测量单体电池电压。主从式拓扑结构制造成本低廉，且兼具模块式拓扑结构多数优点。（4）分布式BMS指电子器件与待测单体电池一起被直接安装在电路板上，分布式BMS也具有连接简便的优点。集中式、模块式、主从式以及分布式的结构如图1所示：
图1 BMS根据处理系统的不同也可分为BMS模拟系统（简单系统）和BMS数字系统（复杂系统）。 （1）BMS模拟系统指以模拟电路（如模拟比较器、放大器、差分电路或者类似的元件）处理单体电池电压，这种系统设计简单、方便实现，但其不能检测单体电池电量，即只能检测到某个单体电池电压过低，但无法获知该单体电池电压的具体数值。 （2）BMS数字系统则可以准确检测每个单体电池的电压、温度等状态，将单体电池电压的上述状态处理为数字信号。模拟系统与数字系统的基本控制原理分别如图2、图3所示：
图2：模拟系统基本控制原理
图3：数字系统基本控制原理 （二）BMS基本功能模块 1.恒流恒压充电板块 恒流恒压充电板块是用于对电池进行标准、规范化充电的装置，其中“恒压”和“恒流”表示两种工作模式，即恒流模式（ConstantCurrentmode，CCmode）和恒压模式（ConstantVoltagemode，CVmode）。其中CCmode指电池组在开始充电之后，充电装置将会输出一个固定的充电电流，在整个充电过程中电池两端电压逐渐增大；CVmode指当电池组接近满充、电池电压接近恒定时，充电器维持该恒定充电电压，在接下来的充电过程中，充电器的充电电流将以指数形式进行衰减，直至电池满充。 2.分流板块 分流板块的功能为均衡电池组，分流板块与单体电池并联，当单体电池处于满充状态时，分流板块为避免电池处于过充状态，会旁路掉流入的部分或者全部电流。 3.检测板块 检测板块的作用是检测参数，其不具有主动地控制充、放电的能力。其功能一般包括： ●测量每个单体电池电压； ●测量电池组的电流及温度； ●编译数据； ●计算或评估电池组的状态，如荷电状态（StateofCharge，SOC）； ●显示结果； ●警告功能。 4.控制板块 控制板块可以在接收到每个单体电池的电压后，实现闭环控制。控制板块不能切断电池组电流，只能向其他设备（如充电器、负载）发出指令，以达到减少或者切断电池组电流的目的。 5.均衡板块 均衡板块通过改善电池组中各单体电池的不对称性来实现电池组性能的最大化。其具备通讯功能，可以向系统内其他部分传输数据。均衡板块的连线方式使之可以控制充电电源和放电负载。 6.保护板块 保护板块功能类似均衡板块，但比均衡板块多了一个可关断电流的开关。更适用于小型电池的管理。 7.功能涉及技术归纳如图4所示：
图4 BMS关键技术分析 （一）测量技术 1.测量技术之测电压 BMS首要功能就是收集数据、测量信号，包括：单体电池电压、单体电池温度，或电池模块温度、电池组电流。电压信号由模拟多路调制器采集得到，通过模数转换器读取数据并传输至处理器。 电压检测一般有三种检测结构，即离散型电压检测结构、单极复用型电压检测结构以及差动复用型电压检测结构。具体而言，在离散型电压检测结构中，分布式BMS可以直接测量单体电池的电压，电池板在测量单体电压时一般都由单体电池本身负责供电；在单极复用型电压检测结构中，BMS可测量电池内的分接头电压，并计算两个分接头之间的电压差值，以此作为单体电池电压值；在差动复用型电压测量结构中，BMS可以同时采用两种方法，测量单体电池两端的分接头，并计算其电压差值作为单体电池电压。三种电压检测结构如图5所示：
图5 2.测量技术之测温度 不同类型的BMS所对应的测温技术应用和需求也有所不同。数字式BMS对温度监测没有绝对的要求；分布式BMS可对逐个单体电池进行测温；非分布式BMS仅可测量电池或电池模块温度；在测温位置安排上，如果BMS只有有限的传感探头，其应该分布于温度变化最为明显的位置。 单体电池级结构如图6所示：
图6 电池级结构如图7所示：
图7
|
