在保證電池系統(tǒng)安全的設(shè)計(jì)過程中，除了電池單體特性、電池模組設(shè)計(jì)、電池包的結(jié)構(gòu)和排氣設(shè)計(jì)以外，就要數(shù)電池管理系統(tǒng)最有主控性。本編文章主要是介紹電池管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
從鎳氫電池開始，電池由于其本身的特性，需要電池管理系統(tǒng)來管理，它也是新能源汽車整體架構(gòu)中的要素之一。從總體來看，電池管理系統(tǒng)的主要目的是測量電池狀態(tài)、延長電池的使用壽命。電池管理系統(tǒng)的常見功能模塊根據(jù)初步劃分，也可以分為測量功能、狀態(tài)計(jì)算功能、系統(tǒng)輔助功能和通信與診斷。
第一部分 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(jì)算、控制邏輯的基礎(chǔ)。如圖1所示，電池管理系統(tǒng)目前從電池這里獲取的直接物理參數(shù)就是只有電壓、溫度和電流。
圖1 電池管理單元概覽
1.1 單體電壓測量和電壓監(jiān)控單體的電壓，對于電池管理系統(tǒng)有幾種意義，一是可以用來累加獲取整個(gè)電壓，二是可以根據(jù)單體電壓壓差來判斷單體差異性，三是可以用來檢測單體的運(yùn)行狀態(tài)。單體的電壓的采集和保護(hù)，目前都用ASIC來完成，而考慮采集電壓的精度不僅僅需要考慮ASIC電路本身的精度，也需要考慮單體電壓采樣線束、線束保護(hù)用熔絲、均衡狀態(tài)等多項(xiàng)內(nèi)容。由于對電壓采集精度的敏感度，與電池化學(xué)體系和SOC范圍(SOC兩端的需求往往較高)都有關(guān)系，實(shí)際上的ASIC采集得到的電壓數(shù)據(jù)需要經(jīng)過還原成接近電池本身的電壓。
圖2 單體采集電路模型
1.2 電池包電壓測量在后續(xù)計(jì)算SOC的時(shí)候，往往會用電池組的總電壓來核算，這是計(jì)算電池包參數(shù)重要參量之一；如果由單體電壓累加計(jì)量而成本身電池單體電壓采樣有一定的時(shí)間差異性，也沒辦法與電池傳感器的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)精確對齊，因此往往采集電池包電壓來作為主參數(shù)來進(jìn)行運(yùn)算。在診斷繼電器的時(shí)候，是需要電池包內(nèi)外電壓一起比較的，所以這里一般測量電池包電壓至少有兩路V0和V1，如圖3所示。
圖3 BMS高壓采集
由于這里牽涉到了高壓采集，需要進(jìn)行隔離，所以一般的辦法有兩種，光隔如AVGAO的芯片方案或者通過電阻分壓，然后配置工作點(diǎn)，再加上汽車級運(yùn)放所組成的儀表運(yùn)放電路，如下圖4所示。
圖4 三運(yùn)放組成的儀表運(yùn)放
