BMS：做好電動汽車的保護神

在碳中和的大背景下，電動汽車行業(yè)逐年看漲，，國際清潔交通委員會（ICCT）發(fā)布了一項報告顯示，過去10年（2010年-2020年），全球電動汽車發(fā)展迅速，產(chǎn)量已經(jīng)超過1000萬輛。進入2022年，隨著全球石油價格的飆升，就連因電動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)對出行對燃料的需求。

相比于傳統(tǒng)的汽油車，電動車有著諸多能源效率方面的優(yōu)勢，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)用到電動汽車上，這就將電動汽車的供電能力優(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。BMS電池管理系統(tǒng)主要就是為了智能化管理及維護各個電池單元，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命，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)檢測和管理功能，是電池組和電動機之間動力傳遞橋梁的守護者。

作為一個綜合性的管理系統(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量、單體電池間的能量均衡、電池組總電壓測量、電池組總電流測量、準(zhǔn)確估測動力電池組的荷電狀態(tài)以防止由于過充電或過放電對電池的損傷、動態(tài)監(jiān)測動力電池組的工作狀態(tài)、實時數(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)通常由多個高集成度的模擬芯片、MCU和傳感器組成，一個高效率的BMS系統(tǒng)可以提升5%-8%的電池工作效率，并且能有效的保護電池組提升7%左右的電池壽命，這對需要長效工作的電動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，為了進一步適應(yīng)電動汽車的需求，BMS發(fā)展的一個很確定的趨勢就是提高感應(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，實現(xiàn)成本和重量的改進，并延長電池的使用壽命，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BMS系統(tǒng)的挑戰(zhàn)更為嚴(yán)峻。法國研究機構(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)計中，如果一個電芯失效，則整個電池包都可能會失效。但基于Sigma Cells的電池包始終可以直接在單個電芯上完成開關(guān)、充電和電池監(jiān)視功能。