BMS（电池管理系统）知识

一、什么是电池管理系统？

电池管理系统（Battery Management System）

来自Wikipedia的定义：

A Battery Management System (BMS) is any electronic device that manages a rechargeable battery (cell or battery pack), such as by monitoring its state, calculating secondary data, reporting that data, protecting it, controlling its environment, and / or balancing it.

个人观点：

电池管理系统是一种能够对蓄电池进行监控和管理的电子装置，通过对电压、电流、温度以及SOC等参数采集、计算，进而控制电池的充放电过程，实现对电池的保护、提升电池的综合性能。

二、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。

三、锂电池工作原理

四、过充过放的本质

充电时，锂离子从正极板脱嵌，通过电解液嵌入到负极板上；放电时，锂离子从负极板上脱嵌，并经由电解液嵌入到正极板上；锂离子电池的充放电过程是锂离子在极板上的嵌入和脱嵌过程。

充电时，随着锂离子的脱嵌，正极材料体积会发生一定量的收缩；放电时，随着锂离子的嵌入，正极材料体积会发生一定量的膨胀。

过充时，正极晶格会产生崩塌，锂离子在负极会形成锂枝晶从而刺破隔膜，造成电池的损坏。

过放时，正极材料活性变差，阻止锂离子的嵌入，电池容量急剧下降。如果发生正极材料体积过度膨胀，也会破坏电池的物理结构，造成电池的损坏。

五、BMS的基本功能

单体电池电压采集；

单体电池温度采集；

电池组电流检测；

单体/电池组SOC测算；

电池组SOH评估；

充放电均衡功能；

绝缘检测及漏电保护；

热管理控制（散热、加热）；

关键数据记录（循环数据、报警数据）；

电池故障分析与在线报警；

通信功能（能够与充电机、电机控制器等通信）。

六、BMS组成

图中所示为亿能BMS，采用主从结构(Master-Slave)，包含一个主控多个从控，每个从控最多管理60支电池。

主控与充电机、车辆控制器通过外部CAN总线通信，主控与手持设备通过RS232通信，主从之间通过内部CAN总线级联。

从控实现电压采集、温度采集、热管理，主控兼顾电流测量、绝缘检测以及与其他设备通信等功能。