因为轿车电气化的水平开展，乘用车用电池办理体系，未来能够在低压发动电池(12V&48V)和高压HEV电池(1kwh~1.5kwh)和PHEV电池(4～18kwh)和BEV电池(20～85kwh)等电池体系里边看得到。低压体系和高压体系差异很大。电池体系差异在各个车厂和各个运用渠道之间都比较大，各个企业有自己的风格，本文首要经过对不同厂家的产品做材料剖析，依据各个车厂未来运用的内部的电池办理体系依照现在的模块化战略，来整合剖析电池办理体系。应该说未来各家车厂规划理念的演化，使得高压电池体系是有必定的相似性的，这儿首要叙说高压电池包里边的电池办理体系的一些状况。整篇文章将包括电池办理体系结构、会集式办理体系事例剖析、分布式办理事例剖析和产品规划的几点考虑几个部分。限于自己的水平缓对事例的认知有限，不免有些误差或许过错，在这儿仅是抛砖引玉，请各位读者海涵。
榜首部分 电池办理体系结构
电池办理体系有三种不同的构型，咱们能够称为会集式办理体系、半分布式办理体系和分布式办理体系。
1)会集式办理体系(大BMS方法)：这种办理架构，是将一切的收集单体电压&电压备份和温度的单元悉数会集在一块BMS板上，由整车操控器直接操控继电器操控盒。大部分低压的HEV都是这样的结构，PHEV和EV典型的运用如LEAF、Cmax等。这样做的长处，是相对而言比较简略，本钱较低，因为收集备份在同一块板上，之间的通讯也简化了。缺陷当然是很显着的，单体采样的线束比较长，导致采样导线的规划较为杂乱，长线和短线在均衡的时分导致额定的电压压降;整个包的线束排布也比较费事一些，整块BMS所能支撑的最高的通道也是有限的。这种方法本钱低，可是适用性也比较差，功用有些当地无法确保，只能适用于较小的电池包。
2)分布式办理体系(BMU+多个CSC方法)：这种是将电池模组(模组和CSC一配一的方法)的功用独立别离，整个体系构成了CSC(单体办理单元)、BMU(电池办理操控器)、S-Box继电器操控器和整车操控器，三层两个网络的方法。典型的运用如德系的I3、I8、E-Golf和日系的IMIEV、Outlander和Model S。长处是能够将模组装置进程简化，采样线束固定起来相对简略，线束间隔均匀，不存在压降纷歧的问题;如后边剖析的那样，当电池包大了今后，这种形式就很有优势了。缺陷是本钱较高，如3所示，需求额定的MCU，独立的CAN总线支撑将各个模块的信息整合发送给BMS，总线的电压信息对齐规划也相对杂乱。这种计划体系本钱最高，可是移植起来最便利，归于单价高开发本钱低的典型，电池包可大可小。
3)半分布式办理体系(BMU+少数大CSC方法)：简略一些来说，这便是两种形式的退让，首要用于模组排布比较独特的包上，典型的运用如Smart ED和Volt。这是一种是将电池办理的子单元做的大一些，收集较多的单体通道，这样做的优点是整个体系的部件较少，可是需求留意的是这种方法优势不太显着，首要是部件不少并且功用会集度也高一些，是三种计划里边本钱较高的计划。
图1 三种电池办理体系架构
图2 部分干流车辆的办理体系区分
图3 分布式和会集式架构根本比照
能够说，假如将整车操控和电池办理体系的放在一同来看的话，整个功用分配会愈加完好一些。当功用进行区分结束之后，咱们能够进一步对各个部件进行硬件和软件的界说。总的趋势改变：
a)BMS+BMU 单元肯定会保存功用
· 单体相关的功用(电压、温度丈量和备份、均衡)
· SOx的算法和功率约束
· 对VCU的通讯
· 本身的确诊和少数的记载
·绝缘检测
b)或许搬运至配电盒搬运的功用
· 高压丈量
· 继电器操控和确诊
· 电流丈量
c)或许搬运至整车操控器的功用
· 充电操控
· 热办理操控
典型的功用分配能够如下图4所示。
图4 三种形式的功用分配事例
第二部分 会集式LEAF办理体系事例剖析
日产的工程师采纳了传统会集式的典型安顿，这是技能演进的成果(日产从上世纪90年代开端连续测验实验车Prairie EV、Altra EV和Hyper Mini)，更像是对原有的HEV电池包进行优化。在整个模块里边，一切的模组都是由BMS直接收集并选用传统的配电盒处理。
BMS功用：装置在24个模块的侧边，经过6个接插件来衔接电池模组内部，电池包配电盒还有车外的衔接。
电池内配电盒：这个配电盒类似于混动配电盒，仅包括主正、主负、预充继电器和预充电阻。
电流传感器：电流传感器是独立装置的。
图5 LEAF内部模组衔接示意图
BMS的电路结构如下图所示，能够看出收集48个模块的96个通道的单体电压，所以整个采样部分鳞次栉比。这样的规划，是很难完成较大电流的被迫均衡的算法，事实上，这儿也没有采纳很大的电阻做法。
图6 LEAF BMS操控器概览
用了松下的继电器，这块因为松下长时刻的技能演进却是没有什么意外的，这儿需求留意的是，配电盒有着很强的噪声按捺的规划要求。
图7 2011和2013的配电盒比照
总的来看，以LEAF为代表的会集式电池办理体系，在电池体系的运用中有着许多的运用约束。
第三部分 分布式I3办理体系事例剖析
典型的分布式架构，咱们能够拿宝马的体系来看，这套体系从BMW与A123协作Active Hybrid(3，5，7)系列车型就开端用了，后续在I3和I8的电池体系的电子体系中沿袭。如图是在2015年上海车展的均胜电子的展台上拍到的CSC和BMU的什物相片，CSC的芯片一面被遮住了。
CSC 功用：模组侧边装置，完成了单体电压收集、电压备份的功用和温度收集。首要的芯片为LT6801和6802G-2，经过Freescale的单片机经过总线传送出去了。
BMU 功用：这是非对称结构的MCU安顿，在BMU里边完成了绝缘丈量、HVIL的功用。
S-Box 功用：这儿是完成了继电器、预充电阻、电流丈量等一体化的规划。
图8 分布式架构
因为CSC有满意的空间来安顿收集芯片、备份芯片、均衡电阻，所以即便体系在三防漆处理之后还能够完成56欧的均衡，散热这块的规划相对简略一些。
CSC的功用安全规划也做了精心的考虑，选用CAN信号的光耦耦合输出;一起内部选用运放比较器比较MCU处理过充信号和备份芯片的方法来独立发送过充等功用安全信号。侧边装置的方法，使得各种长方和正方的模块规划显得挥洒自如，相比较而言，iMIEV和A3 PHEV的模组上方的规划对模组规划仍是有一些约束的，如图11所示。
图9 2015年上海车展均胜电子展台上的CSC模块
图10 车展上的BMU模块相片
图11 模组上方的CSC嵌入装置方法
总的来看，电池体系模组化的趋势比较显着，分布式的CSC模块直接装置在模组上方，将电池采样线规划进一步简化。
第四部分 产品规划中的考虑
1)BMS的寿数规划对应的作业时刻剖析
传统的轿车，其实本质上HEV的运转机理和传统轿车相同，咱们能够将时刻区分为：a)上车之前的时刻：从芯片厂家出来运输到PCBA的组装厂，成为部件产品，然后运送至整车企业组装厂待上车b)运转时刻，也便是开车的时刻和c)非运转时刻。
咱们就依照SAEJ1211里边的两个比如Door Module 8000小时作业时刻 79600非作业时刻(Sleep形式)和变速箱操控器 (6000小时/125400小时=131400小时)。关于BMS来说，HEV的状况下，也是相同的，作业时刻最高不超越8000小时就够了。充电的车辆呢，问题来了，在引擎封闭的状况下，还有个充电状况。现在咱们把估量从头调整一下，假如依照国外的寿数规划要求，15年的车辆预期寿数，能够开始估量为8000 小时 1.46小时每天的开车时刻和10950～32850小时 2～6小时每天的充电时刻。充电的时分，BMS部件都得作业啊，这个问题就变成了，不只仅是开的路程多用的时刻长的人对整个BMS体系的寿数构成重度的影响，充电慢的相同。
那咱们换一个视点来看，假如是在我国，一个客户预期的寿数是8年，依照50KM的视点，一般需求装备12度电左右，咱们再预算一下运用时刻的分配。形式2 220V AC &8 A 输入1.7KW 电池体系1.5KW 充电时刻为8小时，形式3 220V AC&16 A
输入3.3KW 电池体系3.0KW 充电时刻为4小时=>5840 小时 2小时每天的开车时刻+116800～23360小时 4～8小时每天的充电时刻。
2)环境负荷剖析
电池办理体系，因为有高压部分和低压部分，根本上原有电控单元需求做的12V的电气实验和电气要求都要有，又因为整个电池体系往底盘和车架上装的趋势很显着，机械应力规划要求也不低。环境这块，同样是装置条件的工作，假如电池包规划的好一些，或许压力小一些。
a)环境规划要求
要有防水功用，这不只包括电池包IP等级因为密封胶老化，也是考虑内部有凝露或许是内部冷却液走漏形成，电池体系进液体毛病。考虑到我国的城市下水道问题，这个工作要比国外大城市运用更严苛。
要有防盐雾和湿热功用，电池体系因为带盐分的空气湿热交变的凝露，发生腐蚀或许绝缘下降等毛病。
b)电特性要求：
一切的阻隔电路部分的抗电强度大于2000V，绝缘电阻大于10MΩ， 爬电间隔满意IEC要求。
EMC见下表
满意电毛病要求，电源反接、防电源短路、防对地短路、防过压和防引脚短路。
图12 一般电控单元负荷要求规范对应表
3)软件体系规划
我对整个软件体系的规划陌生一些。总的来看，BMS的中心价值不只仅在相关算法上，离线的电池模型树立和电池寿数猜测，也会对BMS内部的软件体系发生很深入的影响。这块限于篇幅，这儿不展开了，今后有时机再一一介绍。
全文小结
1)本文仍是对乘用车用BMS做一些论述，实践产品规划中整个规划是更谨慎和详尽的，这儿更多的仍是提一些概要。
2)电池办理体系的技能仍是和电池模组规划和电池包的规划是强相关，现在处于演化快速阶段，这些老的规划概念，也只能作为一个参阅。
