1 动力电池管理系统在整车上的位置

动力电池管理系统（Battery Management System，缩写BMS），电动汽车动力电池包的低压管理系统，在整个电动汽车上的位置如下图所示：

我们看到，电池管理系统和动力电池组一起组成电池包整体。与电池管理系统有通讯关系的两个部件，整车控制器和充电机。电池管理系统，向上，通过CANbus与电动汽车整车控制器通讯，上报电池包状态参数，接收整车控制器指令，配合整车需要，确定功率输出；向下，监控整个电池包的运行状态，保护电池包不受过放、过热等非正常运行状态的侵害；充电过程中，与充电机交互，管理充电参数，监控充电过程正常完成。

2 BMS组成

电池管理系统，总的来说，都是由主控模块和采集模块或者叫从控模块共同构成的。单体电压采集、温度采集和均衡功能一般分配在从控模块上；总电压，总电流的采集，内外部通讯，故障记录，故障决策，都是主控模块的功能。

按照采集模块和主控模块在实体上的分配布置不同，BMS分为集中式和分布式两种。

集中式，形式上，整个管理系统安置在一个盒体里。全部电压，温度，电流采集信号线，直接连接到控制器上。采集模块和主控模块的信息交互在电路板上直接实现。这种形式一般用在总体电压比较低，电池串数比较少的小型车上。

可取之处在于，省去了从板，进而省去了主板从板之间的通讯线束和接口，造价低，信号传递可靠性高。

缺点也很明显，全部线束都直接走线到控制盒，无论控制器布置在什么位置，总有一部分线束会跑长线。信号受到干扰的几率增加，线束质量和制作水平以及固定方式也受到考验。

分布式，一个主控盒和几个从控盒共同组成。主控盒只接入通讯线，主控负责采集的信号线，给从板提供的电源线等必须的线束。从控盒，布置在自己负责采集温度、电压的电池模组附件，把采集到的信号通过CAN线报告给主控模块。有的电池模组，直接把电压、温度采集线做在模组内部，用一个线对线连接器引出。电池包组装时，直接对插连接器即可。

分布式，主要应用于高电压系统，电池串数多，或者商用车这种一辆车上布置几个电池箱的情况。

这样的设计，确实带来了成本的小幅提高。但同时减少了线束应用，降低了现场接线工作量，也就降低了接线错误的几率。分布式，是适合于大批量，自动化生产的设计形式。

3 BMS功能

3.1 从控模块功能

从控模块，一般只具备电压、温度采集功能和均衡功能。由于电池系统要求的功能越来越多，也有厂家开始给从板添加控制功能，例如增加接触器触发端口，用以控制分布在从板附近的电器，像加热器、灭火器之类。

均衡功能，作为从板反作用于电池包，起到优化电池系统功能的一项能力需要多说一句。

均衡，分为主动均衡和被动均衡。

所谓主动均衡，是能量的转移，基于削峰填谷的理念。具体的实现形式多种多样，有用变压器将总能量部分的转移到电压偏低的电池上的，也有利用电容电感等储能器件，从电压高的电芯放出一部分能量，再充入电压低的电芯。

所谓被动均衡，是能量的消耗，把电压高的电芯接入电阻回路，让多出来的电量消耗在电阻上。

二者各有优劣之处。

主动均衡，可以做到比较大的电流，均衡的效果比较明显；能量只是转移了一下，没有消失，是一种节能的工作方式。但主动均衡需要的变压器、电容、电感等器件，体积比较大，造价比较高，使得理论上具备优势的主动均衡策略至今还没有得到普遍的应用；

被动均衡，受电阻发热的限制，均衡电流无法做的太大，故而效果不是特别理想。但优势在于，体积小，系统结构简单，造价低。在产品要求不是特别高的场合，客户反而会选择被动均衡系统，以提高产品性价比。同时，通过每隔一段时间，对电芯进行维护，来解决均衡不充分造成的电池压差偏大问题。

3.2 主控模块功能

不同厂家设计的功能略有差距，并且随着技术的发展和市场对电池管理系统要求的提高，一些功能逐渐被增加进来。

监测采集方面的功能：电池包总体参数采集和计算，比如总电流，总电压，最高最低单体电压，最高最低温度点温度，绝缘情况。

电池包状态估计和管理：荷电状态SOC(State Of Charge)，健康状态SOH(State of Health)，安全状态SOF，功率状态SOP(State Of Power)，功能状态SOF(state of function)，以及热管理等等。

SOC，当前电池荷电量占当前总体可用容量的百分比，表征当前剩余电量的多少，反应在车辆仪表盘上可能变成了剩余里程数。

SOH，各家定义略有不同，主流是按照当前电池包总容量占新电池初始容量的百分比，表征电池包老化程度的一个重要参数。实际上，国标要求的动力电池退役指标，就是按照容量特征来定义的。

SOP，动力电池的放电能力，随着SOC的降低，以及环境温度的变化，会有所不同。剩余电量太少，温度过高或者过低，电池包都需要降低功率工作，以保护电池不受不可逆的损伤，避免发生热失控事故。

SOF，是个比较新的概念，由SOC和SOH共同确定。

热管理

前面几个功能都是对电池包当前状态的反应，而热管理功能，则使得电池管理系统能够对电池包施加主动作用。电池温度过高时，热管理系统开动冷却功能，电池温度过低无法启动行车时，热管理系统开动加热功能。对于主控模块，热管理只是一套算法和几个接触器控制端口。热管理技术含量，主要集中在冷却加热设备以及与之匹配的冷却出现冷凝水、风冷解决密封等级等等具体问题上。

具备热管理功能，对整个电池系统意义重大，是设计者能够阻止热失控发生的重要手段，是从设计上保障动力电池安全和延长使用寿命的不二法门。

绝缘监测

实时监测电池包系统的绝缘情况，由于对电气系统的影响重大，绝缘故障被定义为级别最高的故障类型。