BMS電池系統(tǒng)俗稱之為電池保姆或電池管家，主要就是為了智能化管理及維護(hù)各個(gè)電池單元，防止電池出現(xiàn)過(guò)充電和過(guò)放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。BMS電池管理系統(tǒng)單元包括BMS電池管理系統(tǒng)、控制模組、顯示模組、無(wú)線通信模組、電氣設(shè)備、用于為電氣設(shè)備供電的電池組以及用于采集電池組的電池信息的采集模組，

BMS的硬件架構(gòu)：

（電池管理系統(tǒng)硬件架構(gòu)，圖1，圖來(lái)于網(wǎng)絡(luò)）

主板，作為BMS的大腦，會(huì)收集來(lái)自各個(gè)從板（通常叫LCU）的采樣信息，通過(guò)低壓電氣接口與整車進(jìn)行通訊，控制BDU（高壓分?jǐn)嗪校﹥?nèi)的繼電器動(dòng)作，實(shí)施監(jiān)控電池的各項(xiàng)狀態(tài)，保證電池在充放電過(guò)程中的安全使用；

從板（LCU），作為BMS的哨兵，實(shí)施監(jiān)控著模組的單體電壓、單體溫度等信息，將信息傳輸給主板，具備電池均衡功能，從板與主板的通訊方式通常是CAN通訊或者菊花鏈通訊；

BDU，是電池包電能進(jìn)出的大門，通過(guò)高壓電氣接口與整車高壓負(fù)載和快充線束連接，包含預(yù)充電路、總正繼電器、總負(fù)繼電器、快充繼電器等，受主板控制；

高壓控制板，電池包電能進(jìn)出的大門門衛(wèi)，可集成在主板（如圖1），也可獨(dú)立出來(lái)，實(shí)時(shí)監(jiān)控著電池包的電壓電流，同時(shí)還包含預(yù)充檢測(cè)和絕緣檢測(cè)功能。

電池管理系統(tǒng)（BMS）的軟件架構(gòu)

面對(duì)汽車逐步的電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化，汽車電子的軟件開(kāi)發(fā)也越來(lái)越復(fù)雜，所以AUTOSAR聯(lián)盟也就應(yīng)運(yùn)而生了。

AUTOSAR即是Automotive Open System Architecture（汽車開(kāi)發(fā)系統(tǒng)架構(gòu)），AUTOSAR的分層模型架構(gòu)使得主機(jī)廠、供應(yīng)商、科研機(jī)構(gòu)可以聯(lián)合開(kāi)發(fā)、高效配合，構(gòu)造出強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)。

（圖2）

成熟的BMS軟件開(kāi)發(fā)通常是基于AUTOSAR架構(gòu)開(kāi)發(fā)。AUTOSAR架構(gòu)將運(yùn)行在Microcontroller之上的ECU軟件分為：Application、RTE、BSW三層，如圖2，接下來(lái)簡(jiǎn)單介紹下AUTOSAR各分層的分工情況：

Application應(yīng)用層，將軟件都劃分為一個(gè)ASWC（Atomic Software component），包括硬件無(wú)關(guān)的Application Software component、Sensor Software component、Actuator Software component等

。對(duì)于電池管理系統(tǒng)，其功能絕大部分算法邏輯都是在應(yīng)用層進(jìn)行，也是BMS軟件開(kāi)發(fā)的核心工作。

RTE運(yùn)行環(huán)境，提供基礎(chǔ)的通訊服務(wù)，支持Software Component之間和Software Component到BSW的通訊（包含ECU內(nèi)部的程序調(diào)用、ECU外部的總線通訊等情況），RTE使得應(yīng)用層的軟件架構(gòu)完全脫離于具體的單個(gè)ECU和BSW。

BSW基礎(chǔ)軟件層，如圖3所示可細(xì)分為：Services Layer、ECU Abstraction Layer、Microcontroller AbstractionLayer和Complex Drivers Layer。

（圖3）

每層的BSW都保護(hù)不同的功能模塊，介紹如下：

Service Layer，服務(wù)層，位于BSW最上層，將各種基礎(chǔ)軟件功能以服務(wù)的形式封轉(zhuǎn)起來(lái)，供應(yīng)用層調(diào)用，包括RTOS、通訊與網(wǎng)絡(luò)管理、內(nèi)存管理、診斷服務(wù)、狀態(tài)管理、程序監(jiān)控等服務(wù)。

ECU Abstraction Layer，電控單元抽象層，封轉(zhuǎn)了微控制器層以及外圍驅(qū)動(dòng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，將微控制器內(nèi)外設(shè)的訪問(wèn)進(jìn)行統(tǒng)一，使上層軟件應(yīng)用與ECU硬件相剝離。

Microcontroller Abstraction Layer，微控制器抽象層，位于BSW的最底層，包含訪問(wèn)微控制器的驅(qū)動(dòng)，使上層軟件與微控制器相分離，便于應(yīng)用的移植。

Complex Drivers Layer，復(fù)雜驅(qū)動(dòng)層，為了滿足實(shí)時(shí)性等要求，可以利用復(fù)雜驅(qū)動(dòng)讓應(yīng)用層通過(guò)RTE直接訪問(wèn)硬件，也可以利用復(fù)雜驅(qū)動(dòng)封轉(zhuǎn)已有的非分層的軟件，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)AUTOSAR軟件架構(gòu)逐步實(shí)施。

電池管理系統(tǒng)的功能：

電池管理系統(tǒng)的功能可分為測(cè)量功能、核心算法和應(yīng)用功能，如圖4。

（圖4）

BMS中大致包含三個(gè)大的功能模塊。

第一，測(cè)量功能主要包含：

模組的電壓采樣和溫度采樣、Pack的總電壓采樣和總電流采樣、高壓互鎖檢測(cè)、絕緣檢測(cè)。測(cè)量功能實(shí)時(shí)監(jiān)控著電池的基本狀態(tài)，是BMS所有功能的基礎(chǔ)，離開(kāi)了這些測(cè)量，BMS所有核心算法、應(yīng)用功能都難以執(zhí)行。

第二，核心算法主要包含：

SOC（電池荷電狀態(tài)）算法、SOH（壽命狀態(tài)）算法、SOP（功率狀態(tài)）算法、電池均衡算法。喜歡挑戰(zhàn)算法的朋友可以挑戰(zhàn)。

其中，SOC算法，行業(yè)內(nèi)典型的方案有安時(shí)積分、開(kāi)路電壓、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卡爾曼濾波，單單某一種方案都會(huì)存在缺點(diǎn)，目前主流的方案是使用安時(shí)積分加上卡爾曼濾波的方式。

SOH算法，目前常用的算法有庫(kù)侖計(jì)算法加上開(kāi)路電壓，還有卡爾曼濾波等等算法。

SOP算法，目前可靠的方法還是靠試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用查表法實(shí)現(xiàn)。

均衡功能的原理，可以聯(lián)想木桶原理，有主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡兩種方法。主動(dòng)均衡就是長(zhǎng)木板裁剪后來(lái)補(bǔ)短木板，使得所有木板平均；被動(dòng)均衡就是長(zhǎng)木板都進(jìn)行裁剪，保持所有長(zhǎng)木板與最短木板一樣長(zhǎng)。

第三，應(yīng)用功能主要包含：

高壓上下電與低壓上下電、交流充電與直流充電、電池系統(tǒng)熱管理、電池系統(tǒng)故障診斷。

其中，高壓上下電與低壓上下電是需要其他控制器，比如VCU與BMS配合來(lái)實(shí)現(xiàn)，BMS完成高壓上電后，才能給整車高壓負(fù)載供電或進(jìn)行充電（也有廠家做的集成度高的，BMS自己就能搞定上下電的過(guò)程）。

交流充電是通過(guò)交流充電樁、車載充電機(jī)為動(dòng)力電池充電；直流充電是通過(guò)直流充電樁為動(dòng)力電池充電。充電功能有相關(guān)的國(guó)標(biāo)規(guī)定。

電池?zé)峁芾碇饕潜ＷC電池處在一個(gè)合理的溫度范圍，保證充放電功能處于最佳狀態(tài)。

故障診斷這塊，內(nèi)容較多，電池的安全就全靠這塊，包含過(guò)欠壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、繼電器粘黏檢測(cè)、電池壓差保護(hù)等等功能。

（文章來(lái)源知乎-小鵬汽車）