BMS：做好電動(dòng)汽車的保護(hù)神

在碳中和的大背景下，電動(dòng)汽車行業(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，過去10年（2010年-2020年），全球電動(dòng)汽車發(fā)展迅速，產(chǎn)量已經(jīng)超過1000萬輛。進(jìn)入2022年，隨著全球石油價(jià)格的飆升，就連因電動(dòng)車攀登到世界首富的特斯拉掌門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，電動(dòng)車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)汽車上，這就將電動(dòng)汽車的供電能力優(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)過充電和過放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。類比于傳統(tǒng)的燃油車，它幾乎承接了整車一半的狀態(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)以防止由于過充電或過放電對(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，一類是電動(dòng)汽車的合作廠商定制開發(fā)的BMS，另一類是綜合性半導(dǎo)體廠商的BMS系統(tǒng)。在汽車應(yīng)用中，系統(tǒng)的重量和可靠性都是必須要考慮的問題，為了進(jìn)一步適應(yīng)電動(dòng)汽車的需求，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)電芯上完成開關(guān)、充電和電池監(jiān)視功能。