了解電池管理系統(tǒng)（BMS）在電動(dòng)汽車中的作用

隨著全球努力解決氣候變化和環(huán)境可持續(xù)性問(wèn)題，電動(dòng)汽車 （EV） 已成為一線希望。這些純電動(dòng)汽車標(biāo)志著我們?cè)趯ふ腋h(huán)保、更環(huán)保的交通選擇方面取得了巨大進(jìn)步。電池是決定電動(dòng)汽車性能、安全性和效率的關(guān)鍵因素，是這些汽車的核心。電池管理系統(tǒng) （BMS） 是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，可執(zhí)行管理此電池的復(fù)雜作。 

什么是電池管理系統(tǒng) （BMS）？ 

電池管理系統(tǒng)是一種電子系統(tǒng)，用于控制和保護(hù)可充電電池，以保證其最佳性能、使用壽命和安全性。BMS 跟蹤電池的狀況，生成輔助數(shù)據(jù)，并生成關(guān)鍵信息報(bào)告。充電狀態(tài) （SOC）、健康狀態(tài) （SOH） 和剩余容量是 BMS 跟蹤和計(jì)算的三個(gè)重要指標(biāo)。此外，它還監(jiān)控電流、電壓和溫度等關(guān)鍵變量。此外，BMS 主動(dòng)保護(hù)電池免受深度放電、過(guò)度充電、過(guò)熱和過(guò)流等風(fēng)險(xiǎn)。

除了提供保護(hù)外，BMS 還通過(guò)控制加熱或冷卻系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)電池的環(huán)境，以保持電池在其理想的溫度范圍內(nèi)工作。電池平衡是 BMS 的另一個(gè)重要功能，它確保電池組中的每個(gè)電池均勻充電和放電，從而提高電池的整體性能和耐用性。現(xiàn)代可充電電池的可靠性和安全性由該系統(tǒng)的廣泛監(jiān)控、報(bào)告和保護(hù)功能來(lái)維護(hù)。 

BMS 以多種方式充當(dāng)電池組的“大腦”。它根據(jù)收集的信息做出判斷，這些選擇會(huì)影響電池的性能和使用壽命。如果沒(méi)有 BMS，電池可能會(huì)過(guò)度充電或過(guò)度放電，這兩者都有可能縮短其使用壽命并導(dǎo)致電池故障。

BMS 在電動(dòng)汽車中的作用 

BMS 通常是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)和一個(gè)專門(mén)設(shè)計(jì)的電子穩(wěn)壓器，用于監(jiān)控和控制各種電池參數(shù)（例如溫度、電壓和電流），以將電池單元保持在安全的工作范圍內(nèi)。圖 1 描述了電動(dòng)汽車中使用的 BMS 的整體結(jié)構(gòu)。BMS 中使用的輸入、數(shù)據(jù)處理和輸出信號(hào)可用于根據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)描述數(shù)據(jù)流。

圖 1：電動(dòng)汽車中 BMS 的內(nèi)部架構(gòu)

BMS 在電動(dòng)汽車環(huán)境中具有許多關(guān)鍵功能，包括監(jiān)控、保護(hù)、平衡和熱管理。下面將更詳細(xì)地介紹這些函數(shù)。 

監(jiān)測(cè) 

電池的電壓、電流、溫度和 SOC 都由 BMS 持續(xù)監(jiān)控。要評(píng)估電池的性能和狀況，這些信息是必不可少的。例如，測(cè)量電池剩余電量的 SOC 對(duì) EV 的行駛里程有直接影響。 

BMS 還跟蹤電池的 SOH，這是衡量其總體健康狀況的指標(biāo)。SOH 可以對(duì)潛在的電池問(wèn)題提供早期警告，從而實(shí)現(xiàn)先發(fā)制人的維護(hù)或更換有故障的電池。

保護(hù) 

BMS 可防止可能損壞電池并因此損壞汽車的問(wèn)題。這些保護(hù)包括過(guò)流 （OC）、過(guò)壓 （OV）、欠壓 （UV）、過(guò)熱 （OT） 和欠溫 （UT） 情況。BMS 通過(guò)禁止電池在其安全工作區(qū) （SOA） 之外運(yùn)行來(lái)保證電池的使用壽命和安全性。

 過(guò)流保護(hù) （OCP） 可保護(hù)電池免受超過(guò)電池允許額定電流的高電流的影響，并可能導(dǎo)致過(guò)熱和電池?fù)p壞。為了防止電池的充電或放電超出安全范圍，否則可能導(dǎo)致電池壽命縮短甚至電池故障，使用了過(guò)壓保護(hù) （OVP） 和欠壓保護(hù) （UVP）。由于具有過(guò)熱保護(hù) （OTP） 和欠溫保護(hù)，電池可在安全溫度范圍內(nèi)工作，防止極熱或極冷的傷害。

平衡 

BMS 的另一個(gè)重要工作是電池平衡。保持所有電池的均勻充電至關(guān)重要，因?yàn)?EV 電池組由許多單獨(dú)的電池組成。BMS 通過(guò)主動(dòng)或被動(dòng)平衡來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，從而提高電池組的整體效率和耐用性。 

在主動(dòng)平衡期間，電荷從高電荷電池轉(zhuǎn)移到低電荷電池，以保持所有電池的相同電荷水平。另一方面，在無(wú)源平衡中使用分流電阻器會(huì)導(dǎo)致來(lái)自高電荷電池的多余電荷以熱量的形式消散，而不是在電池之間轉(zhuǎn)移。通過(guò)連續(xù)充電而不耗散，低電量電池可以使用這種技術(shù)趕上。在幾個(gè)充電周期中，被動(dòng)平衡通過(guò)防止任何一個(gè)電池過(guò)度充電，逐漸改善整個(gè)電池的充電均勻狀態(tài)。這兩種技術(shù)都試圖增加電池組的容量和使用壽命，但主動(dòng)平衡更有效，因?yàn)樗匦路峙潆姾啥皇且詿崃康男问较ⅰ?/p>

熱管理 

BMS 對(duì)于控制電池組內(nèi)部的溫度至關(guān)重要。它通過(guò)監(jiān)控溫度并根據(jù)需要部署冷卻技術(shù)來(lái)幫助防止過(guò)熱，這種情況可能會(huì)導(dǎo)致電池壽命縮短甚至熱失控。 

當(dāng)溫度峰值導(dǎo)致溫度進(jìn)一步升高時(shí)，就會(huì)發(fā)生一種稱為熱失控的危險(xiǎn)情況，這可能導(dǎo)致無(wú)法控制的破壞性反應(yīng)。BMS 可以通過(guò)監(jiān)測(cè)電池單元的溫度并根據(jù)需要采取行動(dòng)來(lái)阻止熱失控并保證電池的安全運(yùn)行。

電動(dòng)汽車中 BMS 的未來(lái) 

隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展，電池管理系統(tǒng) （BMS） 變得越來(lái)越復(fù)雜。預(yù)計(jì)未來(lái)的 BMS 將包括尖端功能，例如用于更大性能優(yōu)化的預(yù)測(cè)分析、增強(qiáng)的安全協(xié)議以及改進(jìn)的與其他車輛系統(tǒng)的集成。 

使用歷史數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，預(yù)測(cè)分析對(duì)未來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。這可能需要在 BMS 的背景下預(yù)測(cè)過(guò)去的性能，以預(yù)測(cè)電池的未來(lái)充電狀態(tài) （SOC） 或整體健康狀況。這將使更主動(dòng)地管理電池成為可能，從而延長(zhǎng)其使用壽命并提高 EV 的效率。 

改進(jìn)的安全標(biāo)準(zhǔn)可能包括用于預(yù)測(cè)和避免潛在電池問(wèn)題的更復(fù)雜的技術(shù)。這可能需要更復(fù)雜的算法來(lái)發(fā)現(xiàn)可能指向可能問(wèn)題的異常情況，以及對(duì)電池狀況進(jìn)行更全面的監(jiān)控。 

BMS 可以更直接地與其他 EV 系統(tǒng)（例如電機(jī)控制器或車載計(jì)算機(jī)）通信，以改善與其他車輛系統(tǒng)的集成。這可能會(huì)使汽車運(yùn)行更平穩(wěn)，從而提高其有效性、性能和用戶體驗(yàn)。

結(jié)論 

總之，電池管理系統(tǒng) （BMS） 是電動(dòng)汽車的重要組成部分，用于管理、保護(hù)和監(jiān)控電池。了解 BMS 的性質(zhì)和用途將有助于我們更好地理解為當(dāng)前和未來(lái)電動(dòng)汽車提供動(dòng)力的錯(cuò)綜復(fù)雜的技術(shù)相互作用。 

隨著我們繼續(xù)進(jìn)步和擴(kuò)展電動(dòng)汽車的可行性極限，BMS 肯定會(huì)向前發(fā)展和改變。通過(guò)跟上這些改進(jìn)，我們可以確保我們利用這項(xiàng)技術(shù)的潛力來(lái)創(chuàng)造更安全、更有效和更可持續(xù)的電動(dòng)汽車。 

無(wú)論您是為電動(dòng)汽車制造商工作、創(chuàng)建 BMS 系統(tǒng)，還是只是該技術(shù)的粉絲，了解 BMS 的功能和意義都是必不可少的。隨著我們接近電動(dòng)汽車廣泛使用的未來(lái)，BMS 將繼續(xù)成為這一創(chuàng)新技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵組成部分。