動(dòng)力電池系統(tǒng)常見的專業(yè)名詞解析

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

動(dòng)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(gè)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(cè)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(shí)監(jiān)測(cè)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(duì)信息進(jìn)行分析處理，以決定需要采取的動(dòng)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(cè)熱管理系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

對(duì)外交互接口

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

充電時(shí)，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(duì)電池的安全高效充電。

在放電時(shí)，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(shí)，降低輸出功率，來延長(zhǎng)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(shí)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(shí)表示電池沒電了，DoD=0%時(shí)表示電池滿電。

一般在電池使用的時(shí)候用SoC術(shù)語，在說明電池的循環(huán)壽命的時(shí)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(cè)量出來。電池的剩余容量無法直接被測(cè)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(gè)困擾電池BMS行業(yè)人員的難題，以目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的電動(dòng)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(huì)導(dǎo)致電動(dòng)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(dòng)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(gè)熱管理系統(tǒng)來對(duì)電池的溫度進(jìn)行管理和控制，電池的控制有兩個(gè)目標(biāo)，在電池很冷的時(shí)候幫它取暖，在電池很熱的時(shí)候?yàn)槠浣禍亍?/p>

從場(chǎng)景上來說主要有充電和放電兩個(gè)場(chǎng)景。

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

這時(shí)需要給電池增加一個(gè)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(dòng)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(dòng)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(gè)電芯的電量一致性好的時(shí)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(shí)間后，會(huì)導(dǎo)致一個(gè)電池系統(tǒng)中的各個(gè)電芯的電量很可能不一致。

那么這個(gè)時(shí)候就需要把電量大的電芯和和電量小的電芯電量做一個(gè)均衡。

電量均衡有主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡兩種類型，主動(dòng)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(dòng)均衡復(fù)雜，成本高。

被動(dòng)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(dòng)均衡較為簡(jiǎn)單，成本低。

目前市場(chǎng)上的電量均衡基本是被動(dòng)均衡。

小結(jié)

BMS作為電動(dòng)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(duì)于電動(dòng)汽車是非常關(guān)鍵的一個(gè)組成部分。