科普 | 什么是动力蓄电池管理系统？

近些年，随着现代科技的迅猛发展，电池技术成为了支撑各种创新应用的核心力量。从电动车到智能手机，再到可再生能源储存系统，电池的广泛应用推动了社会的进步。然而，随着电池技术的复杂化和应用场景的多样化，如何高效、安全地管理电池成为了一个亟待解决的挑战。动力蓄电池管理系统应运而生，也是电池技术发展的重要组成部分。

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那么，到底什么是“动力蓄电池管理系统”呢？对此，充换电头条对动力蓄电池管理系统的定义、组成、工作模式等进行了梳理和总结。

动力蓄电池管理系统是什么？

由于动力电池能量和端电压的限制，电动汽车需要采用多块电池进行串、并联组合，但是由于动力电池特性的非线性和时变性，以及复杂的使用条件和苛刻的使用环境，在电动汽车使用过程中，要使动力电池工作在合理的电压、电流、温度范围内，电动汽车上动力电池的使用都需要进行有效管理，对于镍氢电池和锉离子电池，有效的管理尤其需要，如果管理不善，不仅可能会显著缩短动力电池的使用寿命，还可能引起着火等严重安全事故，因此，动力电池管理系统成为电动汽车的必备装置。

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动力蓄电池管理系统（BMS）‌是用于监控和管理动力蓄电池状态的系统，旨在提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，并监控电池的状态。BMS是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池‌。

动力蓄电池管理系统的功能

蓄电池管理系统通过检测蓄电池组中各单体蓄电池的状态来确定整个蓄电池系统的状态，并根据它们的状态对动力电池系统进行对应的控制调整和策略实施，实现对动力电池系统及各单体蓄电池的充放电管理以保证动力电池系统安全稳定地运行。蓄电池管理系统的基本功能可以分为检测、管理、保护这三大块，这其中又包括数据采集、状态监测、均衡控制、热管理、安全保护、信息管理等功能。

1‌、数据采集‌：实时采集电池的电压、电流、温度等参数，确保电池在合理的范围内运行‌。

2、‌电池状态估计‌：包括荷电状态（SOC）和健康状态（SOH）的估计，确保电池的剩余电量和健康状态得到准确评估‌。

3、‌能量管理‌：控制电池的充电和放电过程，确保电池在适宜的工作温度下运行，防止过充和过放‌。

4、‌安全管理‌：监视电池的电压、电流、温度等参数，防止电池过热、过充或过放，确保电池安全‌。‌

5、热管理‌：通过冷却和加热系统保持电池的工作温度在适宜范围内，防止过热或过冷‌。‌

6、均衡控制‌：确保电池组中每个电池的电量一致，延长电池的使用寿命‌。

动力蓄电池管理系统组成

动力蓄电池管理系统（‌BMS）由硬件和软件两部分组成。硬件部分包括‌主控盒、‌从控盒、‌高压监测盒、‌电压采集线、‌电流传感器、‌温度传感器、电池内部CAN总线等。软件部分则包括监测电压、监测电流、监测温度、监测绝缘电阻、荷电状态（State of Charge, SOC）估算等程序。

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各个组成部分的功能和作用：

主控盒：接收从控盒发来的实时模块电压和模组温度，并计算最大值和最小值；接收高压盒发来的总电压和总电流；通过新能源CAN与VCU、充电机等通信，通过快充CAN与直流充电桩、数据采集终端通信；控制充放电电流（执行部件是车载充电机、直流快充桩和电机控制器）；控制动力电池加热。

从控盒：实时监控每个模块电压；实时监测每个模组的温度；监测SCO值；将监测到的数据传送给主控盒。

高压盒：1、监控动力电池总电压，包括主继电器的内外四个监测点（主正继电器内、主正继电器外、主负继电器内、主负继电器外）；2、监测充放电电流；3、监控高压系统绝缘性；4、监控高压连接情况；5、将监测到的数据传送给主控盒。

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主控模块‌：中央处理单元，负责整体控制和协调。

‌数据采集模块‌：通过电压传感器、电流传感器和温度传感器等设备收集电池的状态信息。‌

数据检测模块‌：对收集到的数据进行处理和分析。

‌显示单元模块‌：用于显示电池的状态信息。‌

控制部件‌：包括‌熔断装置和‌继电器，用于控制电池的充放电过程。

‌内部CAN总线技术‌：实现各模块之间的数据信息通讯。

动力蓄电池管理系统类型‌

动力蓄电池管理系统按结构可分为集中式和分布式两种类型‌。

一、集中式结构集中式结构将所有的电气部件集中到一块大的板子中，采样芯片通道利用最高，采样芯片与主芯片之间可以采用菊花链通讯。这种结构的电路设计相对简单，产品成本较低，但安全性挑战较大，菊花链通讯稳定性方面也可能存在问题。适合电池包容量较小、模组及电池包型式比较固定的场合‌。

二、 分布式结构分布式结构包括主板和从板，一个电池模组配备一个从板。这种设计的优点是通道利用率较高，节省成本，系统配置灵活，适应不同容量、不同规格的模组和电池包。缺点是如果电池模组的单体数量少于12个会造成采样通道浪费‌。

具体应用场景包括：

一、‌集中式结构‌：适合电池包容量较小、模组及电池包型式比较固定的场合。

二、‌分布式结构‌：适合需要高灵活性和适应不同容量、规格的模组和电池包的场合。这两种结构各有优缺点，选择哪种结构取决于具体的应用需求和设计要求。

动力蓄电池管理系统工作模式

动力蓄电池管理系统可工作于下电模式、准备模式、放电模式、充电模式和故障处理模式等5种工作模式下。‌

1、断电模式‌：在这种模式下，系统会切断电池与外部电源的连接，确保电池处于安全状态，防止意外发生‌。‌

2、准备模式‌：系统进行初始化设置，准备进行后续的操作，如充电或放电‌。

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3、‌放电模式‌：在放电模式下，系统控制电池放电，确保电池在合理的电压和电流范围内工作，防止过放‌。‌

4、充电模式‌：充电模式下，系统控制电池充电，防止过充，确保电池安全充电‌。

5、‌故障处理模式‌：当系统检测到故障时，会自动进入故障处理模式，进行故障诊断和处理，确保电池系统的安全‌。

动力蓄电池管理系统应用场景和重要性

动力蓄电池管理系统在电动汽车中起着至关重要的作用。它能够实时监测电池的状态，防止过充过放，确保电池的安全和高效使用。通过均衡充电和热管理，管理系统能够延长电池的使用寿命，提高电动汽车的整体性能和可靠性。此外，故障诊断和处理功能能够在电池出现异常时及时报警和处理，保障车辆的安全运行‌。BMS是连接电池和整车的纽带，它处理的信号足够丰富，它们包括：电芯、碰撞、CAN、充电、水泵、高压、绝缘等等。一次过放电就会造成电池的永久性损坏，极端情况下锂电池过热或者过充电会导致热失控、电池破裂甚至爆炸。所以，BMS要进行严格的控制充放电，避免过充、过放、过热。

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电池在不同的温度下会有不同的工作性能，锂离子电池的最佳工作温度为25－40度。BMS通过均衡改善不一致性，提升锂电池整体性能。电动车以锂电池为主要动力驱动来源，源于锂电池有高能量密度优势，所以性能较为稳定。然而，锂电池大量生产时品质不易掌握，电池芯出厂时电量存在细微差异，且随着操作环境改变等因素，电池间不一致性将愈趋明显，电池效率、寿命也都将变差，再加上过充或过放等情况，严重时可能导致起火燃烧等安全问题。通过BMS能准确量测电池组使用状况，保护电池不至于过度充放电，平衡电池组中每一颗电池的电量，以及分析计算电池组的电量并转换为可理解的续航力信息，确保动力电池安全运作。

动力蓄电池管理系统常见故障类型及原因

1‌、CAN总线通信故障‌：CAN线或电源线脱落、端子退针等会导致通信故障。正常电压值为1.5V左右，如果电压值异常，可能是BMS硬件故障‌。‌

2、BMS未正常工作‌：供电电压不稳定、CAN线连接不可靠、接插件退针或损坏等都会导致BMS无法正常工作‌。

3、‌电压采集异常‌：采集线断开、模块损坏等会导致电压数据不准确‌。

‌4、温度采集异常‌：温度探头损坏或散热风扇问题会导致温度数据错误‌。

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‌5、电流采集异常‌：霍尔传感器问题或采集模块损坏会导致电流数据错误‌。

‌6、绝缘检测报警‌：漏电或检测线接错会导致绝缘检测报警‌。

7、‌主继电器不吸合‌：负载检测线问题、预充继电器或电阻断路等会导致主继电器不吸合‌。

‌8、电池温差过大‌：散热风扇问题会导致电池温差过大‌。

9‌、SOC异常‌：电流校准问题、传感器型号不匹配、电池一致性差等会导致SOC显示不稳定或固定不变‌。

动力蓄电池管理系统发展趋势

‌动力蓄电池管理系统（BMS）的发展趋势主要包括以下几个方面‌：

1‌、技术进步与创新‌：BMS的核心技术包括电池状态监测、电池均衡、电池热管理、数据处理与通信技术等。随着技术的不断进步，BMS的功能将更加完善，能够更精确地监测电池的状态，实现更高效的电池均衡和热管理，从而提高电池系统的整体性能和安全性。

2、‌市场需求扩大‌：随着电动汽车和储能系统的广泛应用，BMS的市场需求将持续扩大。电动汽车市场的快速增长和储能系统的发展将推动BMS市场的进一步发展。特别是在电动汽车市场，随着技术的进步和消费者对电动汽车的接受度提高，市场需求将持续增长‌。

3‌、政策支持‌：政府对动力电池行业的支持政策将促进BMS的发展。例如，中国政府出台了一系列政策鼓励动力电池行业的发展和创新，这些政策将为BMS的技术进步和市场推广提供有力支持‌。

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‌4、标准化和模块化‌：为了降低成本和提高效率，电池标准化和模块化将成为趋势。标准化和模块化的设计可以使BMS更容易集成和替换，降低维护成本，提高系统的可靠性和兼容性‌。

‌5、智能化和数字化‌：随着物联网和大数据技术的发展，BMS将更加智能化和数字化。通过实时监测和分析电池数据，BMS可以提供更精准的电池管理策略，延长电池寿命，提高能源利用效率‌。

6、‌竞争格局优化‌：随着市场竞争的加剧，市场份额将进一步向头部企业集中。一些领先的企业如比亚迪、宁德时代、国轩高科等凭借技术优势和市场布局，将继续占据主导地位‌。综上所述，动力蓄电池管理系统的发展趋势将围绕技术创新、市场需求扩大、政策支持、标准化和模块化、智能化和数字化等方面展开，推动整个行业的进步和发展。

动力蓄电池管理系统相关企业

1、‌宁德时代

宁德时代新能源科技股份有限公司是全球领先的新能源创新科技公司，致力于为全球新能源应用提供一流解决方案和服务。其中，电池管理系统（BMS）精准计算电池剩余容量，荷电状态（SOC）精度误差在±3%以内，智能出行，尽在掌握。

2、弗迪电池

弗迪电池具备100%自主研发、设计和生产电池的能力，实现全方位产业链布局。弗迪电池产业覆盖动力电池、储能及新型电池、消费类电池等多个领域。弗迪系列公司是比亚迪的全资子公司。

3、北汽新能源

浙江北京新能源汽车股份有限公司是由北京汽车集团有限公司控股的高科技上市公司和绿色智慧出行一体化解决方案提供商。为打通产业链关键环节， 构建新能源汽车核心竞争力， 北汽新能源布局新能源汽车动力电池全生命周期价值运营的能源管理服务， 如智能充换电站的研发生产、能源集成、储能、电池评估及与电池梯次利用等。此外，北汽新能源致力于新能源汽车自主三电核心技术创新与攻关，实现三电系统关键零部件自主设计制造，专注于加速新能源三电核心技术科技创新成果的产业化转化与落地。

4、亿能电子

惠州市亿能电子有限公司成立于2006年，公司致力于电动汽车、储能 系统、AGV、矿用、轨道交通、飞行器等多领域研发、生产和销售服务,是市场占有率高的电池管理系统（BMS））及电池系统（PACK）专业供应商。公司电池管理系统年产能100万片，电池系统年产能2.5GWh ，同时拥有充放电、振动、挤压、盐雾、高低温、ESD、硬件在环等先进的测试平台，在满足产能的同时确保高品质的产品输出。

5、科列技术

深圳市科列技术股份有限公司成立于2010年3月，是国内动力锂电池管理系统（BMS）研发、生产、销售的领军企业。科列技术专注于电动汽车核心零部件产业，是国家高新技术企业、专精特新中小企业、广东省和深圳市新能源汽车BMS系统工程技术研究中心、深圳市双软企业。该公司积聚了13年的BMS产品研发、制造和应用经验的技术沉淀，已通过ISO9001、ISO14001、TS16949、ISO26262等汽车级零部件品质管理体系认证, 拥有100多项专利和软件著作权，累计配套超50万辆各类电动汽车。

写在最后

眼下，动力蓄电池管理系统（BMS）的发展趋势正朝着智能化、模块化、分布式、高安全性和标准化方向迈进。

这些趋势不仅推动了电池技术的进步，也为新能源产业的持续发展提供了有力的支持。未来，BMS将继续在电池系统中扮演不可或缺的角色，助力实现更加高效、安全和可持续的能源管理。

内容资料参考来源：百度百科、烟台海博电气设备有限公司、 湖北远普汽车科技有限公司等综合整理