在新能源汽车飞速发展的当下，动力电池管理系统（BMS）成为了关键技术。BMS就像动力蓄电池的 “智慧大脑”，不仅关乎电池性能，更是车辆安全与寿命的重要保障。接下来，咱们就来深入聊聊这个神秘又关键的动力电池管理系统。

1 动力电池管理系统是什么

动力电池管理系统，英文名为 Battery Management System，简称 BMS，是新能源汽车中至关重要的组成部分，肩负着保障动力电池安全、高效运行的重任。

图：BMS模块

BMS主要负责监控电池的工作状态，包括电池的电压、电流、温度等关键参数 ，还能预测动力电池的剩余电量（即荷电状态，State of Charge，简称 SOC）和剩余行驶里程。它通过一系列复杂而精密的操作，避免电池出现过放电、过充、过热和单体电池之间电压严重不平衡等问题，从而最大限度地发挥电池的存储能力，延长电池的使用寿命。

打个比方，动力电池就像是新能源汽车的 “心脏”，源源不断地为车辆提供动力，而 BMS 则像是这个 “心脏” 的 “守护者”，时刻关注着 “心脏” 的跳动情况，一旦发现异常，就会立即采取措施进行调整，确保 “心脏” 能够稳定、健康地工作。可以说，没有 BMS 的保驾护航，新能源汽车的安全和性能将大打折扣 。

2 动力电池管理系统的组成及作用

动力电池管理系统（BMS）是一个复杂而精密的系统，主要由硬件和软件两大部分组成，它们相互协作，共同保障动力电池的安全、高效运行。接下来，我们就来详细拆解 BMS 的组成部分。

图：BMS系统组成与工作原理示意图

图：动力蓄电池总成结构示意图

2.1 硬件部分

动力电池管理系统类似其他电控系统，也是由传感器、执行器、控制器(电控单元)等组件构成,按性质可分为硬件和软件两部分。

动力电池管理系统在硬件上可以分为主控模块和从控模块，主要由数据采集单元(采集模块)、中央处理单元(主控模块)、显示单元、均衡单元检测模块(电流传感器、电压传感器、温度传感器、漏电检测)、控制部件(熔断装置、继电器)等组成。

电池管理单元。电池管理单元(BMU)也称为电池管理器(BMC)相当于电池管理系统的主控板或主控单元,电池管理单元(BMU)作为电池管理系统的核心，主要由电池采样管理单元、主机处理器(CPU)、输出电路(端口)、电源电路、自动均衡电路和通信电路组成。

电池信息采集装置。电池信息采集装置(CSC)又称为电池采集单元，也称为采集板，可以采集单体电池电压和电池模组温度等信号，检测采样线状况将采集的信号送给电池管理单元(BMU)，并根据实际情况进行电池均衡。

电池采样线。电池采样线是电压采样点和温度传感器到电池信息采集装置(CSC)之间的连接线，主要用于将采集到的温度、电压信号送给电池信息采集装置(CSC)。

电流传感器。电流传感器(current sample unit，CSU)负责动力电池包的电流检测，具体功能是通过磁通门的方式进行电流采样，并将采集到的电流值转化为数字信号;具备一路CAN通信功能,支持将采集到的电流值通过 CAN 报文发送给BMU(SCAN)

图：霍尔式电流传感器

图：集成高压采样的电流采样单元

温度传感器。温度传感器主要检测动力电池包内部各电池模组的温度信号。动力电池包内电池模组采用的温度传感器一般为负温度系数热敏电阻(NTC)，一个电池模组上一般有1个或2个温度传感器。

图：温度传感器

2.2 软件部分

BMS 的软件部分是其智能化的核心体现，它主要负责数据处理、算法运行以及实现各种控制策略。

软件通过对硬件采集到的大量数据进行分析和处理，为电池管理提供决策依据。例如，通过复杂的算法估算电池的荷电状态（SOC）、健康状态（SOH）和功率状态（SOP）等关键参数 。准确估算 SOC 可以让驾驶员清楚地了解电池的剩余电量，合理规划行程；而对 SOH 的评估则有助于判断电池的老化程度和剩余使用寿命，为及时更换电池提供参考。

软件还实现了能量管理策略，根据电池的状态和车辆的需求，优化电池的充放电过程，提高能量利用效率 。在车辆制动时，软件控制 BMS 将车辆的动能转化为电能并储存到电池中，实现能量回收；在车辆行驶过程中，根据电池的 SOC 和车辆的功率需求，软件智能调整电池的放电功率，确保车辆既能满足动力需求，又能最大限度地节省电能。此外，软件还具备故障诊断和预警功能，当检测到电池系统出现异常时，能及时发出警报，并采取相应的保护措施，保障车辆和人员的安全。

2.3 BMS的基本功能

BMS 通过电压、电流及温度检测等实现对动力蓄电池系统的过电压、欠电压、过电流、过高温和过低温保护，继电器控制，SOC 估算，充放电管理，加热或保温，均衡控制，故障报警及处理，与其他控制器通信等功能，此外电池管理系统还具有高压回路绝缘检测功能，以及为动力蓄电池系统加热功能。

动力蓄电池组内的 BMS 实时采集各单体的电压值、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值、电池系统的绝缘电阻值等数据，并根据 BMS 中设定的阈值判定电池系统工作是否正常，并对故障实时监控。动力蓄电池系统通过 BMS 使用 CAN 与整车控制器或允电机之间进行通信，对动力蓄电池系统进行充放电等综合管理。

从整车角度，电池管理系统（BMS）作用或任务可以详述为如下几点：

（1）保护单体和动力蓄电池组不受到损害。

（2）使电池工作在合适的电压和温度范围内。

（3）在保持电池在合适的条件运行后，满足整车的需求。

（4）电池参数检测：包括总电压、总电流、单体电压检测、温度检测、绝缘检测、碰撞检测、阻抗检测、烟雾检测等。

（5）电池状态建立：包括荷电量（SOC）、电池功率（SOP）、电池健康状态（SOH）。

（6）在线诊断：故障包括传感器故障、网络故障、电池故障、电池过充、过放、过电流、绝缘故障等。

（7）电池安全保护和告警：包括温控系统控制和高压控制，当诊断出故障，BMS 上报故障给整车控制器和充电机，同时切断高压以保护电池不受到损害，包括漏电保护等。

（8）充电控制：BMS 慢充和快充控制。

（9）电池一致性控制：BMS 采集单体电压信息，采用均衡方式使电池达到一致性，电池的均衡性方式有耗散式和非耗散式。

（10）热管理功能：动力蓄电池组各点的温度采集，在充电和放电过程中，BMS 决定是否开启加热和冷却。

（11）网络功能：包括在西安标定和健康、在线程序下载。通常采用 CAN 网络。

（12）信息存储：BMS 需要存储关进数据如 SOC、SOH、充放电安时数、故障码。

3 动力电池管理系统的工作原理

BMS 的工作原理可简单归纳为：数据采集电路采集动力蓄电池状态信息数据后，由电子控制单元进行数据处理和分析，然后根据分析结果对系统内的相关功能模块发出控制指令，向外传递信息。

3.1 充电原理

（1）预充电

车载充电机接收到充电枪插入信号后唤醒整车控制器及 BMS，BMS 进行初检和初始化，完成后上报给整车控制器。整车控制器控制主负继电器闭合，BMS 控制主负继电器闭合，对各单体蓄电池进行预充电，确定单体蓄电池无短路后，预充电完成。充电初期预充电流程如下图所示。

（2）充电

预充电完成后，BMS 闭合主正继电器，随后断开预充继电器，主电路接通，动力蓄电池开始充电，充电流程如下图所示。

3.2 放电原理

（1）放电初期

打开点火开关至 ON 挡，整车控制器唤醒 BMS，BMS 进行自检和初始化，完成后上报给整车控制器。整车控制器发出高压供电指令，BMS 开始按顺序控制继电器的闭合和断开。

因电路中电机控制器和空调压缩机控制器等含有电容，在放电初期，BMS 控制预充继电器闭合，给各控制器电容采用低压、小电流进行放电，当电容两端电压接近动力蓄电池总电压时，断开预充继电器。放电初期预充流程如下图所示。

（2）放电

BMS 闭合主正继电器，断开预充继电器，主电路接通，动力蓄电池开始放电。放电流程如下图所示。

3.3 充电加热原理

当动力蓄电池在冬季低温环境下工作时，充放电容量会降低。汽车充电容量会随温度的降低而下降，因而设置了动力蓄电池加热系统，当车辆充电时，如果电芯温度低于设定值，BMS 会控制加热继电器闭合，利用力电池内部的加热元件给电芯加热。充电加热流程图如下图所示。

动力电池管理系统（BMS）的工作原理涉及多个关键环节，这些环节相互协作，确保动力电池的安全、高效运行。接下来，我们将深入探讨 BMS 的工作原理。

4 总结

动力电池管理系统（BMS）作为新能源汽车的 “电力管家”，由硬件和软件协同组成，通过数据采集、状态估算、能量管理、安全保护以及数据通讯等一系列复杂而精密的工作，全方位保障动力电池的安全、高效运行。它在新能源汽车领域的重要地位无可替代，不仅是保障车辆安全的 “安全卫士”，还是延长电池寿命的 “电池延寿专家”，更是提升车辆性能和用户体验的 “幕后功臣”。

在新能源汽车技术飞速发展的今天，BMS 也在不断创新与进步。未来，随着智能化、高效化的深入发展，BMS 将为新能源汽车带来更卓越的性能和更可靠的安全保障，推动新能源汽车产业迈向新的高度。作为新能源汽车爱好者和技术关注者，让我们持续关注动力电池管理系统的发展，共同期待新能源汽车技术为我们的出行和生活带来更多的惊喜与改变 。