电池管理系统 BMS的详细介绍

前面介绍了温度采样中的NTC。其实关于温度采样电路的设计，还有一点我没说。我要另找机会写了。第二条换个话题，不然就没意思了。我打算介绍一下BMS的全貌，先了解整体再了解局部，然后再逐个分解功能。我想在总结和分解的过程中会有很多新的思考和收获。

关于BMS的基本功能和作用我就不赘述了。我在网上搜了很多，也不一定写的比别人全面。BMS大概就像锂离子电池的保姆。没有它，锂离子电池一旦陷入困境就会失控。所以我一直认为BMS只是个临时工。等锂离子电池成熟长大了，就不需要BMS了，我就失业了。嗯，我失业后会写一本小说，不知道会不会有人看。

首先，修正BMS的定义，在国家标准QC/T897-2011中描述如下：

标准中定义的BMS包括控制器和收集器，收集器是电子元件。其中，控制器叫BCU，采集器叫BE。虽然后者的名字比较令人失望，但它是正统的。

但是，现实中的名字是不一样的。控制器的名称有BCU、BMU、BMC、BECU等。收藏者有BMU、BIC、CMU、军委等。名字不重要，统一语言就行。

然后我还是避免不了看BMS在电池组中的位置，如下图所示：

BMS一般放在电池组里面，有的把控制器拿出来放在外面。说到这，目前比较流行的方案是打包组合，三合一一、，OBCDCDCMCUVCU的各种组合等等，还有建议把BMS里的控制器拿出来和VCU组合等等。

就控制器而言，基本功能要求和实现方案与之前相比变化不大，但增加了一项功能安全要求。功能安全是一个系统工程，最终还是要落到控制器的硬件上，这就要求我们在选择复杂的芯片(如单片机、功率芯片)时，要选择有功能安全认证的芯片。而且在方案设计之初就要融入功能安全的理念，这对硬件工程师提出了更高的要求，需要从系统的角度来考虑。对于硬件工程师来说，进一步掌握整车的运行场景是一件好事。功能安全主要解决安全性问题，但不等同于产品的可靠性，不一定能提高产品的可靠性，甚至可能降低产品的可靠性；而成本的妥协也是一个难题。

集电器必须放在电池组内部，但它们都在内部，有的集成在模块内部，有的放在模块上，还有一种集中式的方案是通过一根长线束连接到电池上。

采集器的技术方案是一开始用分立元件叠加采样电路(虽然目前还有少数)，后来逐渐被目前的集成AFE取代；拓扑方式有很多种，比如分布式、集中式(最近看到很多集中式的需求)，或者两者的结合；通信拓扑还包括CAN和菊花链方案。

采集器中的关键芯片AFE基本被国外厂商垄断，在国内起步较晚。特别是美国的半导体厂商：Maxim、ADI、TI，其他国家还有松下、ST、NXP等。这里面可以说的东西很多，以后慢慢写。

BMS的设计一直被人诟病，因为它没有像电源电路一样用几个关键指标来证明自己的竞争力。对于BMS，别人会说采样是AFE实现的，是半导体厂商做的好，和硬件设计师关系不大；SOX计算的准确性太难证明了，这就造成了一个尴尬的局面：很难证明硬件是优秀的，也很难证明软件是优秀的，让人觉得没有技术含量。

这是因为BMS的入门门槛低，像乐器里的吉他，学一课就能弹53231323。看似很厉害，其实并不是真正的开始。

先不说BMS涉及的知识范围，光说BMS处理足够多的信号就够了，处理的对象是最复杂的电池，还需要适应不同类型的电池。BMS处理的信号也足够丰富：电池、碰撞、CAN、充电、水泵、高压、绝缘等。每一个都会涉及到一系列的知识点。

注：图片来自book.liionbms.

摘要

想做好BMS，需要知道的太多了。最基础的器件生产工艺、器件选型、器件失效模式都需要我们花费大量的时间去学习，涉及的器件种类繁多；然后是各种标准，包括测试标准和设计标准；然后，电路的具体设计，降额设计，PCB设计等等；然后是功能和性能的验证和整改；BMS没有省略任何步骤，因为它看起来很简单。反而是因为BMS离电池最近，所以往往受到的打击更大，这也给它带来了很多设计上独特的地方。

审计福冈江