电池管理系统（BMS）架构分析 为什么锂电池需要BMS？

电池管理系统（BMS）监控电池和可能的故障情况，防止电池出现性能下降、容量衰减甚至可能对用户或周围环境造成伤害的情况。

BMS还负责提供准确的充电状态 （SOC） 和健康状态 （SOH） 估计，以确保在电池的整个使用寿命内提供信息丰富且安全的用户体验。设计合适的BMS不仅从安全角度来看至关重要，而且对于客户满意度而言也至关重要。

完整的中低压 BMS 的主要结构通常由三个 IC 组成：模拟前端 （AFE）、微控制器 （MCU） 和电量计（见图 1）。电量计可以是独立的 IC，也可以嵌入到 MCU 中。 MCU 是 BMS 的核心元件，从 AFE 和电量计获取信息并与系统的其余部分连接。

图1：BMS架构

为什么锂电池需要BMS？

（1）安全需求：

锂电池的缺点是“娇气”，1次过放电就会造成电池的永久性损坏。极端情况下，锂电池过热或者过充电会导致热失控、电池破裂甚至爆炸。锂电池需要BMS来严格控制充放电过程，避免过充、过放、过热。

（2）功能需求：

锂电池在使用过程中需要知道电池的SOC参数，通过SOC预测电池的剩余电量。BMS能够实时测算锂电池的SOC，满足客户应用需要。

大容量锂电池存在比较明显的不一致性，不一致性会影响电池的充放电能力及循环寿命。BMS能够通过均衡改善不一致性，提升锂电池整体性能。

电池在不同的温度下会有不同的工作性能，锂离子电池的最佳工作温度为25～40℃。温度的变化会使电池的SOC、开路电压、内阻和可用电量发生变化，甚至会影响到电池的使用寿命。通过BMS可以控制电池工作的环境温度，改善电池特性。

锂电池工作原理

电池管理系统主要有哪些功能

1.电池参数监测 ：BMS能够实时监测电池组中每个单体电池的电压、电流、温度等关键参数。这些参数对于评估电池的健康状况和性能至关重要。

2.荷电状态估算（SOC） ：BMS通过算法估算电池的荷电状态，即电池剩余电量，确保电池在合理的SOC范围内工作，防止过充电或过放电。

3.电池均衡管理 ：由于电池在生产和使用过程中存在不一致性，BMS通过均衡技术调整电池组中各个电池的状态，确保它们达到均衡一致的状态，提高整个电池组的性能和寿命。

4.故障诊断与保护 ：BMS具备故障检测和诊断功能，能够识别并响应电池的异常状态，如过热、过压、欠压等，并采取相应的保护措施，如断开电路或调整充放电策略。

5.充放电管理 ：BMS控制电池的充放电过程，优化充电策略，提高充电效率，减少能量损失，并确保电池在安全的条件下放电。

6.热管理 ：BMS监控电池的温度，并根据需要调节电池的冷却或加热系统，以维持电池在最佳工作温度范围内，防止过热导致的性能下降或安全风险。

7.通信与数据记录 ：BMS通过通信接口与外部设备（如车辆控制系统、充电设备等）交换信息，并记录电池的历史数据和运行状态，便于分析和维护。

8.远程监控 ：现代BMS系统支持远程监控功能，允许用户或维护人员通过网络实时获取电池状态信息，并进行必要的控制和调整。

审核编辑：黄飞