BMS：做好电动汽车的保护神

在碳中和的大背景下，电动汽车行业逐年看涨，，国际清洁交通委员会（ICCT）发布了一项报告显示，过去10年（2010年-2020年），全球电动汽车发展迅速，产量已经超过1000万辆。进入2022年，随着全球石油价格的飙升，就连因电动车攀登到世界首富的特斯拉掌门人马斯克都不得不呼吁全球要增加石油和天然气的产能，以应对出行对燃料的需求。

相比于传统的汽油车，电动车有着诸多能源效率方面的优势，但也并非十全十美，其电池续航里程和持续续航能力都有待提升，此外电池组的寿命和安全性也同样不可忽视。虽然很多人将前两个问题的解决寄望于高容量和能快速充电的电池组，可是目前虽然有各种新的电池技术出现，但真正稳定商用的高容量和快速充电电池组短期内还很难应用到电动汽车上，这就将电动汽车的供电能力优化寄托在了更好的电池管理技术上。而这恰恰是BMS电池管理系统施展的舞台。BMS电池管理系统主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。类比于传统的燃油车，它几乎承接了整车一半的状态检测和管理功能，是电池组和电动机之间动力传递桥梁的守护者。

作为一个综合性的管理系统，BMS所要处理的功能很多，最基本的功能包括电池端电压的测量、单体电池间的能量均衡、电池组总电压测量、电池组总电流测量、准确估测动力电池组的荷电状态以防止由于过充电或过放电对电池的损伤、动态监测动力电池组的工作状态、实时数据显示、数据记录及分析以及通讯组网功能等。目前出色的电池管理系统通常由多个高集成度的模拟芯片、MCU和传感器组成，一个高效率的BMS系统可以提升5%-8%的电池工作效率，并且能有效的保护电池组提升7%左右的电池寿命，这对需要长效工作的电动汽车电池而言非常重要。

目前主流的电池管理系统主要分成两类，一类是电动汽车的合作厂商定制开发的BMS，另一类是综合性半导体厂商的BMS系统。在汽车应用中，系统的重量和可靠性都是必须要考虑的问题，为了进一步适应电动汽车的需求，BMS发展的一个很确定的趋势就是提高感应精度。这样就可以减少电池容量中未使用的余量，从而减少电池包中所需的电芯数量，实现成本和重量的改进，并延长电池的使用寿命，也能使快充表现更加稳定。

鉴于目前多数厂商选择不断扩充电池组数量来提升电池容量增加续航的解决方案，BMS系统的分散结构更为普遍。在这样的前提下，为了确保更安全可靠的工作状态，对BMS的电流传感器的感应精度，而随着更多全新的电池组组合架构的出现，对BMS系统的挑战更为严峻。法国研究机构CEA-Leti正在研究一种Sigma Cell技术。该技术将BMS、充电器和逆变器直接集成到电池包中。在当前的电池包设计中，如果一个电芯失效，则整个电池包都可能会失效。但基于Sigma Cells的电池包始终可以直接在单个电芯上完成开关、充电和电池监视功能。