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在新能源汽車快速普及的當(dāng)下，電池作為核心動(dòng)力源，其安全與性能備受關(guān)注。電芯性能的不一致性，會(huì)引發(fā)過(guò)充、過(guò)放、局部過(guò)熱等危險(xiǎn)，影響電池使用壽命和安全。此時(shí)，BMS（電池管理系統(tǒng)）應(yīng)運(yùn)而生，憑借電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)、均衡管理、壽命優(yōu)化、安全保護(hù)及數(shù)據(jù)通信等功能，保障電池安全穩(wěn)定運(yùn)行，成為新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵。

新能源汽車快速普及的當(dāng)下，電池作為核心動(dòng)力源，其安全與性能備受關(guān)注。

并且存在同一批次生產(chǎn)的多個(gè)單體電芯，因生產(chǎn)工藝誤差、使用環(huán)境差異等，其性能也不可能完全一致的情況。而且在使用過(guò)程中這種不一致性會(huì)逐漸擴(kuò)大，導(dǎo)致可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)充、過(guò)放、局部過(guò)熱的危險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)影響到電池組的使用壽命和安全。

這就需要BMS（電池管理系統(tǒng)）大顯身手。

電池管理系統(tǒng)具體功能包含：保護(hù)電池；防止過(guò)充、過(guò)放、電壓均衡功能；防止過(guò)熱；計(jì)算剩余電量；計(jì)算電池壽命；故障診斷。其核心實(shí)現(xiàn)路徑是：監(jiān)控內(nèi)部電池模塊的電壓、電流、溫度、內(nèi)阻等工作狀態(tài)參數(shù)，通過(guò)這些參數(shù)來(lái)判斷目前電池狀態(tài)，允許充放電的功率等，并將其發(fā)送給整車控制器。

01 相關(guān)關(guān)鍵概念

SOC （ State of Charge ) 指電池組的荷電狀態(tài)，即電池剩余電量，通常以百分比的形式呈現(xiàn)。就像燃油車油表上的刻度，能讓車主清楚知道車輛還能行駛多遠(yuǎn)，以便合理規(guī)劃行程和充電計(jì)劃 。

比如：當(dāng)表顯 SOC 為 30% 時(shí)，意味著電池電量剩余 30%，車主需要考慮尋找充電樁，避免車輛因電量耗盡而拋錨。

計(jì)算 SOC 的方法有很多種，常見(jiàn)的有安時(shí)積分法、開(kāi)路電壓法、卡爾曼濾波法等。安時(shí)積分法是通過(guò)記錄電池充放電過(guò)程中的電流和時(shí)間，計(jì)算電池流出或流入的電量，進(jìn)而推算出剩余電量。不過(guò)這種方法會(huì)受到電流測(cè)量誤差、電池自放電等因素影響，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)偏差。開(kāi)路電壓法則是根據(jù)電池的開(kāi)路電壓與 SOC 之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)估算。但電池的開(kāi)路電壓會(huì)受溫度、靜置時(shí)間等因素干擾，所以也存在一定局限性。卡爾曼濾波法相對(duì)更復(fù)雜、精準(zhǔn)，但能綜合考慮電池的各種參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，動(dòng)態(tài)估算 SOC，有效減少誤差，在現(xiàn)代 BMS 系統(tǒng)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

SOC 直接影響著新能源汽車的駕駛體驗(yàn)和充電策略。當(dāng) SOC 較低時(shí)，車輛為節(jié)省電量，可能會(huì)限制動(dòng)力輸出，讓加速性能變?nèi)?，最高車速也?huì)降低。同時(shí)，車主需要合理規(guī)劃充電時(shí)間和地點(diǎn)。如果 SOC 長(zhǎng)期處于過(guò)低狀態(tài)，頻繁過(guò)度放電，會(huì)加速電池老化，縮短電池壽命。而在充電過(guò)程中，BMS 會(huì)根據(jù) SOC 調(diào)整充電電流和電壓，比如在電量較低時(shí)采用較大電流快速充電，快充滿時(shí)降低電流進(jìn)行涓流充電，確保充電安全且高效。

SOH （ State of Health) 表示電池的健康狀態(tài)，反映電池當(dāng)前的性能與全新?tīng)顟B(tài)下性能的比值，用于衡量電池的老化程度和剩余使用壽命。全新的電池 SOH 為 100%，隨著使用過(guò)程中充放電次數(shù)增加、溫度變化等因素影響，電池性能會(huì)逐漸下降，SOH 數(shù)值也會(huì)降低。

比如：當(dāng)新能源汽車電池的 SOH 下降到 80%，意味著電池的容量、充放電效率等性能指標(biāo)只有全新時(shí)的 80%，續(xù)航里程可能也會(huì)相應(yīng)縮短。

評(píng)估 SOH 的指標(biāo)包括電池容量、內(nèi)阻、充放電效率等。電池容量是最直觀的指標(biāo)，隨著電池老化，其實(shí)際可存儲(chǔ)的電量會(huì)減少；電池內(nèi)阻會(huì)隨著使用逐漸增大，內(nèi)阻過(guò)大不僅會(huì)影響電池的充放電性能，還會(huì)產(chǎn)生過(guò)多熱量，存在安全隱患；充放電效率則體現(xiàn)了電池在充放電過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的能力，效率降低意味著電池在充放電過(guò)程中有更多能量損耗。BMS 會(huì)綜合這些指標(biāo)，通過(guò)特定算法來(lái)估算 SOH。

SOH 是判斷電池是否需要維護(hù)或更換的重要依據(jù)。當(dāng) SOH 下降到一定程度，如低于 70% – 80% 時(shí)，車輛的續(xù)航里程會(huì)明顯縮短，充電速度也會(huì)變慢，此時(shí)就需要對(duì)電池進(jìn)行檢查和維護(hù)，嚴(yán)重時(shí)可能需要更換電池。同時(shí)，了解 SOH 有助于車主合理使用車輛，比如避免在電池 SOH 較低時(shí)進(jìn)行激烈駕駛、頻繁快充等，減緩電池老化速度。對(duì)于車企和維修人員來(lái)說(shuō)，SOH 數(shù)據(jù)能幫助他們分析電池性能變化趨勢(shì)，優(yōu)化電池管理策略和售后服務(wù)方案。

02 BMS核心功能

電池狀態(tài)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。

不斷實(shí)時(shí)采集電池組中每一節(jié)電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)，確保電池工作狀態(tài)正常。

比如：在行駛過(guò)程中，BMS 能及時(shí)監(jiān)測(cè)到電池溫度變化，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，發(fā)出警報(bào)并采取相應(yīng)措施。

同時(shí)，精確計(jì)算電池的剩余電量（SOC）、健康狀態(tài)（SOH）等，為駕駛者提供準(zhǔn)確的續(xù)航里程信息。通過(guò)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，BMS 能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池的細(xì)微變化，為后續(xù)的決策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

電池均衡管理。

電池組由多節(jié)電池串聯(lián)或并聯(lián)組成，由于電池單體在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地存在性能差異，在電池組充放電過(guò)程中，就容易出現(xiàn)不均衡的現(xiàn)象。BMS 可通過(guò)被動(dòng)均衡或主動(dòng)均衡方式，使各電池電壓、電量趨于一致，避免因電池不均衡導(dǎo)致的整體性能下降

比如：在一個(gè)多電池單體組成的電池組中，部分電池單體可能會(huì)因?yàn)樾阅茌^好而率先充滿電，而其他電池單體還未充滿。此時(shí)，BMS 會(huì)對(duì)已經(jīng)充滿的電池單體進(jìn)行小電流放電，讓它們等待其他電池單體，直到整個(gè)電池組的所有電池單體都達(dá)到較為均衡的充電狀態(tài)。

電池均衡管理可以有效提高電池組的整體性能，延長(zhǎng)電池組的使用壽命。

電池壽命優(yōu)化。

BMS 通過(guò)優(yōu)化充放電策略和溫度管理，精心呵護(hù)電池的壽命。它會(huì)根據(jù)電池的實(shí)際使用情況，制定智能的充放電算法。

比如：在電池電量較低時(shí)，BMS 會(huì)控制充電電流，采用較小的電流進(jìn)行充電，以減少電池的損耗。

同時(shí)，BMS 還會(huì)與車輛的冷卻系統(tǒng)協(xié)同工作，當(dāng)電池溫度過(guò)高時(shí)，啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)為電池降溫；當(dāng)電池溫度過(guò)低時(shí)，啟動(dòng)加熱系統(tǒng)提升電池溫度，確保電池始終在適宜的溫度范圍內(nèi)工作。通過(guò)這些措施，BMS 能夠減少電池在充放電過(guò)程中的老化，顯著提高電池的循環(huán)壽命和能量密度。

全方位的電池組保護(hù)。

BMS具備過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、過(guò)溫、短路等保護(hù)功能，防止電池因異常工況受到損壞，甚至引發(fā)安全事故。

比如：當(dāng)新能源汽車在夜間進(jìn)行充電時(shí)，如果沒(méi)有 BMS 的保護(hù)，一旦充電設(shè)備出現(xiàn)故障，持續(xù)給電池充電，就可能導(dǎo)致電池過(guò)充，從而引發(fā)電池鼓包甚至起火等嚴(yán)重后果。當(dāng)BMS檢測(cè)到電池充電電壓達(dá)到上限時(shí)，會(huì)迅速切斷充電電路，確保電池安全。

數(shù)據(jù)通信與信息管理。

BMS 還是一個(gè) “信息樞紐”，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通信功能。在車輛行駛過(guò)程中，BMS 會(huì)將采集到的電池狀態(tài)信息實(shí)時(shí)傳輸給車輛控制系統(tǒng)，讓車輛的整車控制器能夠根據(jù)電池的實(shí)際情況，合理調(diào)整車輛的動(dòng)力輸出、能量回收等策略。同時(shí)，BMS 還可以將電池信息傳輸給車主的手機(jī) APP，車主通過(guò)手機(jī)就能隨時(shí)了解車輛電池的健康狀況、剩余電量等信息。此外，BMS 會(huì)記錄電池的歷史數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于分析電池性能、診斷故障等具有重要意義。

BMS功能核心體現(xiàn)為：電池監(jiān)控、管理優(yōu)化、安全保護(hù)。

03 BMS架構(gòu)

集中式 BMS 將所有電池單體的監(jiān)測(cè)與控制功能集中在一個(gè)主控制器中，由整車控制器直接控制繼電器控制盒，所有電池單體的信息都匯總到主控制器進(jìn)行統(tǒng)一處理。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)架構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，但采樣線束長(zhǎng)、設(shè)計(jì)復(fù)雜，適用于低壓混合動(dòng)力電動(dòng)車。

分布式 BMS 為每個(gè)電池單體都配備了一個(gè)專屬的 “小管家”，即電池監(jiān)測(cè)模塊。這些 “小管家” 負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和控制各自對(duì)應(yīng)的電池單體，并通過(guò)通信協(xié)議將電池單體信息傳輸至主控制器。該架構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是線束短、均勻，即使某個(gè)電池單體出現(xiàn)問(wèn)題，其對(duì)應(yīng)的 “小管家” 也能及時(shí)處理，不會(huì)影響整個(gè)電池組的正常運(yùn)行，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性?？芍С执箅姵匕m用于大小不一的電池包。

模塊化 BMS 將電池單體分為若干模塊，每個(gè)模塊都有獨(dú)立的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，就像把一個(gè)大團(tuán)隊(duì)分成了多個(gè)小團(tuán)隊(duì)，每個(gè)小團(tuán)隊(duì)都有自己的負(fù)責(zé)人。這種設(shè)計(jì)兼具了分布式和集中式的部分優(yōu)點(diǎn)，既保留了一定的獨(dú)立性，又便于進(jìn)行模塊化的管理和維護(hù)。

BMS 電池管理系統(tǒng)在新能源汽車中起著至關(guān)重要的作用，以強(qiáng)大的功能和智能的管理模式，保障著電池的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，推動(dòng)著新能源汽車行業(yè)的發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來(lái)的 BMS 將更加智能化、高效化，為新能源汽車帶來(lái)更好的性能和使用體