電池管理系統(tǒng)（BMS）的詳細(xì)介紹

前面介紹了溫度采樣中的NTC，其實(shí)還有溫度采樣電路設(shè)計(jì)的東西沒(méi)說(shuō)，我準(zhǔn)備再找機(jī)會(huì)寫(xiě)；第二篇換一個(gè)話題，否則會(huì)比較枯燥，打算介紹一下BMS的全貌，先整體再局部，先把整體了解一遍，后面逐個(gè)功能去分解。我想在這個(gè)總結(jié)以及分解的過(guò)程中，一定會(huì)有很多新的思考與收獲。

BMS基本功能和作用我不再啰嗦，網(wǎng)上搜索一大堆，不見(jiàn)得我寫(xiě)的比別人全面；BMS大概就像是給鋰離子電池的請(qǐng)的保姆，如果沒(méi)有它，鋰離子電池一旦鬧起來(lái)就不可收拾；所以我一直認(rèn)為BMS只是一個(gè)臨時(shí)工，等到鋰離子電池成熟長(zhǎng)大了，也就不需要BMS了，我也就失業(yè)了，嗯，失業(yè)后我就去寫(xiě)小說(shuō)，也不曉得有沒(méi)有人看。

首先糾正關(guān)于BMS的定義，在國(guó)標(biāo)QC／T897－2011中是如下描述的：

標(biāo)準(zhǔn)中定義BMS包括控制器與采集器，是個(gè)電子部件；其中控制器叫做BCU，采集器叫做BE，后者名字雖然比較挫，但血脈正統(tǒng)。

然而現(xiàn)實(shí)中的叫法就各顯神通了，控制器的叫法有BCU、BMU、BMC、BECU等，采集器的叫法有BMU、BIC、CMU、CMC等；叫法不重要，統(tǒng)一語(yǔ)言就好。

接著還是不能避免看看BMS的在電池包中位置，如下簡(jiǎn)圖：

BMS一般置于電池包的內(nèi)部，也有將控制器拿出來(lái)放到外面的；說(shuō)起來(lái)這個(gè)，現(xiàn)在流行方案打包組合，三合一、四合一啥的，將OBCDCDCMCUVCU什么的各種組合，還有提出將BMS里面的控制器拿出來(lái)和VCU等等組合到一起。

就單單拿控制器來(lái)說(shuō)，基本功能需求與實(shí)現(xiàn)方案與以前相比倒沒(méi)有大的變化，但增多了一項(xiàng)功能安全的需求。功能安全是一個(gè)系統(tǒng)工程，最后落到控制器硬件上面，就要求我們選型復(fù)雜芯片時(shí)（例如單片機(jī)、電源芯片等），選擇帶有功能安全認(rèn)證的芯片。而且方案設(shè)計(jì)一開(kāi)始就要把功能安全理念融入進(jìn)去，這個(gè)對(duì)硬件工程師提出了更高的要求，需要從系統(tǒng)的角度來(lái)考慮，要進(jìn)一步掌握整車(chē)的運(yùn)行場(chǎng)景，對(duì)硬件工程師來(lái)講是一件好事。功能安全主要解決安全的問(wèn)題，但與產(chǎn)品的可靠性不是一回事，不見(jiàn)得就會(huì)提升產(chǎn)品的可靠性，甚至有可能降低產(chǎn)品的可靠性；而且成本的折中也是一個(gè)難題。

采集器一定是放在電池包內(nèi)部的，但都是內(nèi)部，有的集成在Module內(nèi)部，有的放在Module上，還有通過(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)的線束與電池連接的集中式方案。

采集器的技術(shù)方案最早是用分立元件搭接采樣電路（雖然目前還少量存在），后來(lái)就逐漸被目前的集成AFE所替代；拓?fù)浞绞降故嵌喾N共存，分布式、集中式（最近看到很多集中式的需求），或者二者結(jié)合；通信拓?fù)湟灿?a target="_blank">CAN、菊花鏈方案等。

采集器里面的關(guān)鍵芯片AFE，基本被國(guó)外大廠所壟斷，國(guó)內(nèi)起步較晚；尤其是美國(guó)半導(dǎo)體廠家：美信、ADI、TI，其他國(guó)家還有松下、ST、NXP等等，這個(gè)里面可以說(shuō)的東西蠻多的，后面慢慢寫(xiě)。

BMS設(shè)計(jì)一直被別人詬病，因?yàn)樗幌窆β孰娐纺菢佑脦讉€(gè)關(guān)鍵指標(biāo)就能來(lái)證明其競(jìng)爭(zhēng)力；對(duì)于BMS，別人會(huì)說(shuō)采樣是用AFE實(shí)現(xiàn)的，是半導(dǎo)體廠商做的好，和硬件設(shè)計(jì)者關(guān)系不大；SOX計(jì)算的精度又太難被證明，就造成了一個(gè)尷尬的局面：硬件難以證明優(yōu)秀，軟件很難證明優(yōu)秀，讓人覺(jué)得沒(méi)啥技術(shù)含量。

這是因?yàn)锽MS入門(mén)的門(mén)檻較低，像樂(lè)器中的吉他，學(xué)過(guò)一節(jié)課就能53231323地彈著，貌似很厲害，其實(shí)起步還算不上；很多人用了一小時(shí)功夫就能把BMS的實(shí)現(xiàn)方案了解得差不多，其實(shí)還差很遠(yuǎn)。還有可能是BMS基本屬于數(shù)字電路范疇，缺少了功率電路神秘性。

不去講BMS涉及的知識(shí)范圍，單說(shuō)BMS處理信號(hào)的數(shù)量就足夠多，而且處理對(duì)象還是最復(fù)雜的電芯，還要適配不同種類(lèi)的電芯。BMS處理的信號(hào)也足夠豐富：電芯、碰撞、CAN、充電、水泵、高壓、絕緣等等，每一種后面都會(huì)牽扯出一系列的知識(shí)點(diǎn)。

注：圖片來(lái)源于book．liionbms．

總結(jié)

想要做好BMS，需要了解掌握的東西太多。最基礎(chǔ)的器件生產(chǎn)工藝、器件選型、器件失效模式就需要我們花大量的時(shí)間去學(xué)習(xí)，而且涉及的器件種類(lèi)又很多；然后就是各種標(biāo)準(zhǔn)，包括測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等；接著才到電路的具體設(shè)計(jì)，降額設(shè)計(jì)，PCB設(shè)計(jì)等等；然后再到功能、性能的驗(yàn)證和整改；BMS沒(méi)有因?yàn)榭雌饋?lái)簡(jiǎn)單而省略掉任何的步驟，相反，因?yàn)锽MS最靠近電池，往往受到的沖擊更為強(qiáng)烈，給它帶來(lái)許多設(shè)計(jì)上獨(dú)特的地方。