BMS：做好電動(dòng)汽車(chē)的保護(hù)神

在碳中和的大背景下，電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)逐年看漲，，國(guó)際清潔交通委員會(huì)（ICCT）發(fā)布了一項(xiàng)報(bào)告顯示，過(guò)去10年（2010年-2020年），全球電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展迅速，產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)1000萬(wàn)輛。進(jìn)入2022年，隨著全球石油價(jià)格的飆升，就連因電動(dòng)車(chē)攀登到世界首富的特斯拉掌門(mén)人馬斯克都不得不呼吁全球要增加石油和天然氣的產(chǎn)能，以應(yīng)對(duì)出行對(duì)燃料的需求。

相比于傳統(tǒng)的汽油車(chē)，電動(dòng)車(chē)有著諸多能源效率方面的優(yōu)勢(shì)，但也并非十全十美，其電池續(xù)航里程和持續(xù)續(xù)航能力都有待提升，此外電池組的壽命和安全性也同樣不可忽視。雖然很多人將前兩個(gè)問(wèn)題的解決寄望于高容量和能快速充電的電池組，可是目前雖然有各種新的電池技術(shù)出現(xiàn)，但真正穩(wěn)定商用的高容量和快速充電電池組短期內(nèi)還很難應(yīng)用到電動(dòng)汽車(chē)上，這就將電動(dòng)汽車(chē)的供電能力優(yōu)化寄托在了更好的電池管理技術(shù)上。而這恰恰是BMS電池管理系統(tǒng)施展的舞臺(tái)。BMS電池管理系統(tǒng)主要就是為了智能化管理及維護(hù)各個(gè)電池單元，防止電池出現(xiàn)過(guò)充電和過(guò)放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。類(lèi)比于傳統(tǒng)的燃油車(chē)，它幾乎承接了整車(chē)一半的狀態(tài)檢測(cè)和管理功能，是電池組和電動(dòng)機(jī)之間動(dòng)力傳遞橋梁的守護(hù)者。

作為一個(gè)綜合性的管理系統(tǒng)，BMS所要處理的功能很多，最基本的功能包括電池端電壓的測(cè)量、單體電池間的能量均衡、電池組總電壓測(cè)量、電池組總電流測(cè)量、準(zhǔn)確估測(cè)動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)以防止由于過(guò)充電或過(guò)放電對(duì)電池的損傷、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池組的工作狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)記錄及分析以及通訊組網(wǎng)功能等。目前出色的電池管理系統(tǒng)通常由多個(gè)高集成度的模擬芯片、MCU和傳感器組成，一個(gè)高效率的BMS系統(tǒng)可以提升5%-8%的電池工作效率，并且能有效的保護(hù)電池組提升7%左右的電池壽命，這對(duì)需要長(zhǎng)效工作的電動(dòng)汽車(chē)電池而言非常重要。

目前主流的電池管理系統(tǒng)主要分成兩類(lèi)，一類(lèi)是電動(dòng)汽車(chē)的合作廠商定制開(kāi)發(fā)的BMS，另一類(lèi)是綜合性半導(dǎo)體廠商的BMS系統(tǒng)。在汽車(chē)應(yīng)用中，系統(tǒng)的重量和可靠性都是必須要考慮的問(wèn)題，為了進(jìn)一步適應(yīng)電動(dòng)汽車(chē)的需求，BMS發(fā)展的一個(gè)很確定的趨勢(shì)就是提高感應(yīng)精度。這樣就可以減少電池容量中未使用的余量，從而減少電池包中所需的電芯數(shù)量，實(shí)現(xiàn)成本和重量的改進(jìn)，并延長(zhǎng)電池的使用壽命，也能使快充表現(xiàn)更加穩(wěn)定。

鑒于目前多數(shù)廠商選擇不斷擴(kuò)充電池組數(shù)量來(lái)提升電池容量增加續(xù)航的解決方案，BMS系統(tǒng)的分散結(jié)構(gòu)更為普遍。在這樣的前提下，為了確保更安全可靠的工作狀態(tài)，對(duì)BMS的電流傳感器的感應(yīng)精度，而隨著更多全新的電池組組合架構(gòu)的出現(xiàn)，對(duì)BMS系統(tǒng)的挑戰(zhàn)更為嚴(yán)峻。法國(guó)研究機(jī)構(gòu)CEA-Leti正在研究一種Sigma Cell技術(shù)。該技術(shù)將BMS、充電器和逆變器直接集成到電池包中。在當(dāng)前的電池包設(shè)計(jì)中，如果一個(gè)電芯失效，則整個(gè)電池包都可能會(huì)失效。但基于Sigma Cells的電池包始終可以直接在單個(gè)電芯上完成開(kāi)關(guān)、充電和電池監(jiān)視功能。