動力電池系統(tǒng)常見的專業(yè)名詞解析

電動車的關(guān)鍵組件之一是動力電池，動力電池為電動汽車提供能量，保證電動汽車的續(xù)航里程。

動力電池的表現(xiàn)，除了依賴自身的材料，工藝等硬件素質(zhì)外，還依賴電池管理系統(tǒng)的表現(xiàn)，就是大家常說的BMS（Battery Management System）。

BMS

BMS就像是電池的大腦，接收電池和外部各個接口的信息，分析和處理信息后，并發(fā)出執(zhí)行指令，完成電池的充電，放電，保護(hù)，均衡，故障檢測和故障預(yù)警等功能，確保電池的正常、高效、合理和安全的運(yùn)行。

BMS的主要組成可以分成閉環(huán)反饋的三大部分：信息采集，信息分析處理，輸出決策執(zhí)行指令。

BMS在工作種還需要和充電機(jī)，車載控制系統(tǒng)通訊和交互，保證充電過程和放電過程的安全，高效運(yùn)行。

信息采集

BMS需要實(shí)時監(jiān)測電池的狀態(tài)，這就需要各種傳感器來采集電芯的電壓，電流，溫度等物理參數(shù)。

信息分析處理

BMS采集到相關(guān)信息后，需要對信息進(jìn)行分析處理，以決定需要采取的動作。

例如根據(jù)電壓電流的信息來估算電池的電量（SoC）；

根據(jù)溫度來確定加熱或者冷卻系統(tǒng)的工作，輸出指令到熱管理系統(tǒng)，并監(jiān)測熱管理系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

對外交互接口

BMS對外有兩大主要交互對象：充電設(shè)備和車輛控制系統(tǒng)。

充電時，BMS和充電設(shè)備交互，確定充電設(shè)備的輸出電壓和輸出電流，保證對電池的安全高效充電。

在放電時，就是汽車運(yùn)行過程中，和車載控制系統(tǒng)交互，確定電池的輸出策略。

比如在電量低時，降低輸出功率，來延長續(xù)航里程；

在電量繼續(xù)下降到一定閾值后，禁止放電，防止電池過度放電，損壞電池。

SoC、DoD

SoC（State of Charge），就是電池的剩余電量比，等于電池的剩余電量/電池的總電量，SoC=0%表示電池完全沒電了，SoC=100%時表示電池滿電。

DoD（Depth of Discharge）表示的是放電深度，和SoC正好相反，DoD=100%時表示電池沒電了，DoD=0%時表示電池滿電。

一般在電池使用的時候用SoC術(shù)語，在說明電池的循環(huán)壽命的時候使用DoD術(shù)語。

不像燃油車的油箱剩余油量比較容易的測量出來。電池的剩余容量無法直接被測量出來，而需要通過電壓，電流等間接的相關(guān)信息，并由BMS軟件的相關(guān)算法來估算。

所以SoC的精度是一個困擾電池BMS行業(yè)人員的難題，以目前市場上現(xiàn)有的電動汽車來說，SoC估算誤差常常達(dá)到10%以上，精確到10%以內(nèi)就算是優(yōu)秀水平了。

SoC的估算，常用的有化學(xué)法、電壓查表法、電流積分法、混合計(jì)算法和卡爾曼濾波法。

因?yàn)镾oC的不準(zhǔn)確，會導(dǎo)致電動汽車剩余續(xù)航里程的計(jì)算誤差，從而產(chǎn)生拋錨的現(xiàn)象。

作為消費(fèi)者，我們希望BMS行業(yè)人員努力提高SoC估算精度，就能更放心地使用電動汽車了。

熱管理

電池的表現(xiàn)和使用環(huán)境的溫度關(guān)系很大。

在安全狀況下，適宜的溫度能最大化發(fā)揮電池的潛力；

而為了安全，需要避免電池工作在極端情況下，或者在極端情況下，盡可能的保證系統(tǒng)的安全，防止或者降低起火或爆炸帶來的損失。

那么就需要一個熱管理系統(tǒng)來對電池的溫度進(jìn)行管理和控制，電池的控制有兩個目標(biāo)，在電池很冷的時候幫它取暖，在電池很熱的時候?yàn)槠浣禍亍?/p>

從場景上來說主要有充電和放電兩個場景。

如果在寒冷地區(qū)，氣溫特別低的時候充電，沒有附屬設(shè)施，就會造車充不進(jìn)電的情況。

這時需要給電池增加一個預(yù)熱模塊，電池的物理溫度升高后，再進(jìn)行充電。如果在熱帶地區(qū)，高溫條件下充電，也要關(guān)注電池溫度，啟動散熱系統(tǒng)。

在放電情況下，主要考慮的是電池的散熱，目前電池散熱有自然冷卻，加裝風(fēng)冷設(shè)備和加裝液冷設(shè)備三種解決方案。

從效果上來說，液冷最好，大家熟悉的特斯拉系列電動汽車就采用了液冷解決方案。

電量均衡

一般汽車的電池系統(tǒng)由大量電芯通過串聯(lián)和并聯(lián)組合起來。比如特斯拉系列就是由數(shù)千節(jié)18650圓柱形電池組合而來。

我們知道，每個電芯的電量一致性好的時候，整體電池系統(tǒng)的性能最優(yōu)。

而電池出廠后，因?yàn)閮?nèi)阻、自放電倍率等因素的影響，使用一段時間后，會導(dǎo)致一個電池系統(tǒng)中的各個電芯的電量很可能不一致。

那么這個時候就需要把電量大的電芯和和電量小的電芯電量做一個均衡。

電量均衡有主動均衡和被動均衡兩種類型，主動均衡是BMS控制下，電量大的電芯的電量轉(zhuǎn)移給電量小的電芯。主動均衡復(fù)雜，成本高。

被動均衡是指把電量大的電芯富于部分放電，生成熱量，散發(fā)掉。被動均衡較為簡單，成本低。

目前市場上的電量均衡基本是被動均衡。

小結(jié)

BMS作為電動汽車關(guān)鍵組件電池的大腦，需要讓電池吃好喝好（充電），還要干好活（放電），身體健康（均衡），不出簍子（安全防護(hù)）。

所以BMS對于電動汽車是非常關(guān)鍵的一個組成部分。