電動汽車BMS的功能分配

前段時間大眾汽車(Volkswagen)宣布召回在美國銷售的電動版高爾夫轎車(e-Golf)，原因是其電池管理系統(tǒng)可能會將內(nèi)部電流浪涌當(dāng)成電流臨界條件，從而導(dǎo)致車輛的電動馬達(dá)突然熄火。首先我們來看一下Volkswagen的電池結(jié)構(gòu)

這里大概率的情況是，電池管理系統(tǒng)檢測到了高的電流脈沖，然后進(jìn)行了保護(hù)，這個故障的等級定義比價高。

我們在考慮這個事情的時候，可以把德系的架構(gòu)都拿來看看，其實是屬于將電池管理系統(tǒng)至于比較高等級的(BMS主模塊ASIL C)。

我是覺得可以把BMS的很多算法直接放在VCU里面，我們做如下分析：

一)測量功能：

1)基本信息測量：電池電壓，電流信號的監(jiān)測，電池包溫度的檢測 電池管理系統(tǒng)有著最基本功能就是測量電池單體的電壓，電流和溫度，這是所有電池管理系統(tǒng)頂層計算、控制邏輯的基礎(chǔ) 。

2)絕緣電阻檢測：電池管理系統(tǒng)內(nèi)需要對整個電池系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)進(jìn)行絕緣檢測。

3)高壓互鎖檢測(HVIL)：用來確認(rèn)整個高壓系統(tǒng)的完整性的，當(dāng)高壓系統(tǒng)回路完整性受到破壞的時候啟動安全措施。

二)估算功能

1)SOC和SOH估計：核心也是最難的部分

2)均衡：出現(xiàn)單體之間SOC×容量不均衡的時，通過均衡電路進(jìn)行調(diào)整。

3)電池功率限制 ：電池在不同的SOC溫度下，其輸入和輸出的功率是有一定限制的。

三)其他功能

1)繼電器控制：包括主+、主-，充電繼電器+、充電繼電器-、預(yù)充繼電器

2)熱控制

3)通信功能：

4)故障診斷及報警

5)容錯運行

細(xì)致的可以看下面這個圖：

一個完整的BMS的軟件工作比例

我個人覺得未來的發(fā)展方向是：

1)保留功能

a、單體相關(guān)的功能(電壓、電流和溫度測量保護(hù))

b、均衡執(zhí)行電路

c、通信

d、最小診斷和最少的記錄

2)轉(zhuǎn)移的功能

a、SOx的算法和功率限制

b、高壓測量

c、繼電器控制和診斷

d、熱管理控制

這里的主要原因是，其實BMS如果做SOC、SOH，其實對BMS的運算能力有了更高的要求，BMS需要考慮整車的安全，其實本身所有的估算還是要放到VCU層面去進(jìn)行故障處理。那問題來了，我們?yōu)楹尾恢苯釉赩CU內(nèi)進(jìn)行處理呢?

相比較而言

a、VCU可以從整個總線網(wǎng)絡(luò)上獲取，各個點的電壓(逆變器、配電盒、電池包)

b、VCU可以獲取主要的電池包電流和逆變器電流，如果前者失效就盡量關(guān)掉HVAC，來推斷整個電流

c、VCU缺的是電池包內(nèi)的問題，但是可以根據(jù)多點的溫度估算

d、VCU本身就是一個很高等級的部件

這樣的好處有：

a、BMS里面的功能可以做的很簡單

b、BMS完全可以模塊化在不同的地方

c、BMS里面將廠家的高低完全降低，可以在VCU里面做校正，來實現(xiàn)多供應(yīng)商切換

d、BMS和模組也可以進(jìn)行分離了

e、理論上，這樣成本和IP更好一些

f、這樣車企完全對電池壽命和保修負(fù)責(zé)，需要更多的單體和模組數(shù)據(jù)

如下表所示：

小結(jié)：

1)我相信未來會變得非常簡單，BMS這么多企業(yè)完全不正常，車企最終會掌握電池的實際情況，把后期的數(shù)據(jù)和前期的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這種循環(huán)其實電池廠不具備

2)理論上這種刷寫不牽涉到電池廠家，響應(yīng)速度也快一些