電動車BMS“點頭” 換電模式就可以了？

新能源汽車電能補給方式上，充電模式與換電模式之爭由來已久，換電模式一直處于下風的主要技術原由就是電池標準化的問題。以內燃機車為參照，充電模式就是加油，換電模式就是用一個裝滿油(電)的油箱(電池)來換掉一個空油桶(沒電的電池)，換電模式的提出是為知道決電動車充電時間長、電池續航能力的問題，其實質是希望以一種高效率的物理變化來取代低效率的電化學變化。但是，因為電池不像油桶那樣只是一個容器那么簡單，如果單單只是電池，不管方形還是圓形的電芯，都可以組裝成成系列的標準電池模組(若干電芯并聯成一串電池，若干串電池串接成一個電池模組)，換電就不存在技術障礙。恰恰相反，電池是需要和電池管理系統(BMS)協同工作的，兩者的關系密不可分。

BMS是電動車的核心技術之一，國內的BMS產品大部分是聚集式的，也有小部分高端的做成分布式的。那么，是否只要BMS是標準的，電池模組做成系列標準的，換電就沒有技術問題了呢？我們一個一個分解。

要說明的是，以下分解首先是單純從BMS與電池連接的技術實現角度考量，不涉及車型設計、電池包空間等其他因素，目標是保證同材料的電池包可以互換，換電只完成電池的更換、新電池包與BMS的連接動作。(BMS與車一體，不可拆換。)已知條件是假設電池模組是一個標準系列的，比如說三元鋰200AH的電池模組系列分別有4串、8串、12串。

先看聚集式管理系統。這是將所有采集單體電壓和溫度的單元全部聚集在一塊BMS板上，BMS與電池包之間惟有線纜連接。其優勢是相對而言比較簡單，成本較低，由于采集在同一塊板上，之間的通信也簡化了。缺點是單體采樣的線束比較長，導致采樣導線的設計較為復雜，長線和短線在均衡的時候導致額外的電壓壓降；整個包的線束數量很多，排布也比較麻煩一些，整塊BMS所能支持的最高的通道也是有限的。

從連線示意圖可以看出，聚集式BMS需要滿足一定條件才可以做到換電。這就是電池包設計時最好采用同樣的電池模組，比如說電池包24串的，用2個12串或是3個8串的模組。因為如果串數不同，就涉及到模組在電池包中的順序問題。這是因為聚集式的BMS都是采用國外半導體公司的采樣IC，一是通道規劃受限于IC的固有設計，二是在車一端的BMS與電池連接的線束都是有地址定義的，非得一一對應。比如說電池包設計是20串，用一個8串和一個12串的模組，8串為低端12串為高端，如果兩個模組放錯位置，連成12串低端8串高端，這個是要出問題的。這個問題可以通過車上放置電池包的結構設計來處理，即每個模組有不同的空間限制，高串數的放不進低串數的，就可以保證不會放錯。

再看分布式的BMS：這種BMS是將電池模組的功能獨立分離，整個系統分成了CSC(單體管理單元)、BMU(電池管理控制器)，CSC安裝在電池單體上，負責本串電池信息采集和傳遞。典型的使用如德系的I3、I8、E-Golf和日系的IMIEV、Outlander和ModelS。優勢是可以將模組裝配過程簡化，采樣線束固定起來相對容易，線束距離平均。看上去，這種BMS可以適用于不同串數的電池模組，CSC是和電池模組一體的，不管串數多少，反正最后信息都是通過總線輸入到BMU中。每次換電，BMU也是不需要動的。這樣看起來，用在換電模式下是正適宜的。但是，這里有個技術細節不容忽略，那就是CSC是需要設置地址的，以便和單串電池保持一一對應的關系，不然BMU是不了解信息是哪串電池的。在換電模式下，準備換上的電池模組里的CSC是需要按照它在新組成的電池包中的位置設置相應地址的，這就意味著裝有CSC的系列標準電池模組實際上是不標準的，是無法通用的，而設置地址這個工作如果放到換電這個環節實現顯然是有巨大風險的。

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