電池管理系統（BMS）架構分析 為什么鋰電池需要BMS？

電池管理系統（BMS）監控電池和可能的故障情況，防止電池出現性能下降、容量衰減甚至可能對用戶或周圍環境造成傷害的情況。

BMS還負責提供準確的充電狀態 （SOC） 和健康狀態 （SOH） 估計，以確保在電池的整個使用壽命內提供信息豐富且安全的用戶體驗。設計合適的BMS不僅從安全角度來看至關重要，而且對于客戶滿意度而言也至關重要。

完整的中低壓 BMS 的主要結構通常由三個 IC 組成：模擬前端 （AFE）、微控制器 （MCU） 和電量計（見圖 1）。電量計可以是獨立的 IC，也可以嵌入到 MCU 中。 MCU 是 BMS 的核心元件，從 AFE 和電量計獲取信息并與系統的其余部分連接。

圖1：BMS架構

為什么鋰電池需要BMS？

（1）安全需求：

鋰電池的缺點是“嬌氣”，1次過放電就會造成電池的永久性損壞。極端情況下，鋰電池過熱或者過充電會導致熱失控、電池破裂甚至爆炸。鋰電池需要BMS來嚴格控制充放電過程，避免過充、過放、過熱。

（2）功能需求：

鋰電池在使用過程中需要知道電池的SOC參數，通過SOC預測電池的剩余電量。BMS能夠實時測算鋰電池的SOC，滿足客戶應用需要。

大容量鋰電池存在比較明顯的不一致性，不一致性會影響電池的充放電能力及循環壽命。BMS能夠通過均衡改善不一致性，提升鋰電池整體性能。

電池在不同的溫度下會有不同的工作性能，鋰離子電池的最佳工作溫度為25～40℃。溫度的變化會使電池的SOC、開路電壓、內阻和可用電量發生變化，甚至會影響到電池的使用壽命。通過BMS可以控制電池工作的環境溫度，改善電池特性。

鋰電池工作原理

電池管理系統主要有哪些功能

1.電池參數監測 ：BMS能夠實時監測電池組中每個單體電池的電壓、電流、溫度等關鍵參數。這些參數對于評估電池的健康狀況和性能至關重要。

2.荷電狀態估算（SOC） ：BMS通過算法估算電池的荷電狀態，即電池剩余電量，確保電池在合理的SOC范圍內工作，防止過充電或過放電。

3.電池均衡管理 ：由于電池在生產和使用過程中存在不一致性，BMS通過均衡技術調整電池組中各個電池的狀態，確保它們達到均衡一致的狀態，提高整個電池組的性能和壽命。

4.故障診斷與保護 ：BMS具備故障檢測和診斷功能，能夠識別并響應電池的異常狀態，如過熱、過壓、欠壓等，并采取相應的保護措施，如斷開電路或調整充放電策略。

5.充放電管理 ：BMS控制電池的充放電過程，優化充電策略，提高充電效率，減少能量損失，并確保電池在安全的條件下放電。

6.熱管理 ：BMS監控電池的溫度，并根據需要調節電池的冷卻或加熱系統，以維持電池在最佳工作溫度范圍內，防止過熱導致的性能下降或安全風險。

7.通信與數據記錄 ：BMS通過通信接口與外部設備（如車輛控制系統、充電設備等）交換信息，并記錄電池的歷史數據和運行狀態，便于分析和維護。

8.遠程監控 ：現代BMS系統支持遠程監控功能，允許用戶或維護人員通過網絡實時獲取電池狀態信息，并進行必要的控制和調整。

審核編輯：黃飛