閑聊電池管理系統（BMS）

前面解析了溫度采樣中的NTC，其實還有溫度采樣電路設計的東西沒說，我準備再找機會寫；第二篇換一個話題，否則會比較枯燥，打算解析一下BMS的全貌，先整體再局部，先把整體知道一遍，后面逐個功能去分析。我想在這個總結以及分析的過程中，一定會有很多新的沉思與收獲。

BMS基本功能和作用我不再啰嗦，網上搜索一大堆，不見得我寫的比別人全面；BMS大概就像是給鋰電池的請的保姆，如果沒有它，鋰電池一旦鬧起來就不可收拾；所以我一直認為BMS只是一個臨時工，等到鋰電池成熟長大了，也就不需要BMS了，我也就失業了，嗯，失業后我就去寫小說，也不曉得有沒有人看。

首先糾正關于BMS的定義，在國標QC／T897－2011中是如下描述的：

標準中定義BMS包括控制器與采集器，是個電子部件；其中控制器叫做BCU，采集器叫做BE，后者名字雖然比較挫，但血脈正統。

然而實際中的叫法就各顯神通了，控制器的叫法有BCU、BMU、BMC、BECU等，采集器的叫法有BMU、BIC、CMU、CMC等；叫法不緊要，統一語言就好。

接著還是不能避免看看BMS的在電池組中位置，如下簡圖：

BMS一般置于電池組的內部，也有將控制器拿出來放到外面的；說起來這個，今朝流行方案打包組合，三合一、四合一啥的，將OBCDCDCMCUVCU什么的各種組合，還有提出將BMS里面的控制器拿出來和VCU等等組合到一起。

就單單拿控制器來說，基本功能需求與實現方案與往日相比倒沒有大的變化，但增多了一項功能安全的需求。功能安全是一個系統工程，最后落到控制器硬件上面，就要求我們選型復雜芯片時（例如單片機、電源芯片等），選擇帶有功能安全認證的芯片。而且方案設計一開始就要把功能安全理念融入進去，這個對硬件工程師提出了更高的要求，需要從系統的角度來考慮，要進一步掌握整車的運行場景，對硬件工程師來講是一件好事。功能安全主要處理安全的問題，但與產品的可靠性不是一回事，不見得就會提升產品的可靠性，甚至有可能降低產品的可靠性；而且成本的折中也是一個難題。

采集器一定是放在電池組內部的，但都是內部，有的集成在Module內部，有的放在Module上，還有通過長長的線束與電池連接的聚集式方案。

采集器的技術方案最早是用分立元件搭接采樣電路（雖然目前還少量存在），后來就逐漸被目前的集成AFE所替代；拓撲方式倒是多種共存，分布式、聚集式（最近看到很多聚集式的需求），或者二者結合；通信拓撲也有CAN、菊花鏈方案等。

采集器里面的關鍵芯片AFE，基本被國外大廠所壟斷，國內起步較晚；尤其是美國半導體廠家：美信、ADI、TI，其他國家還有松下、ST、NXP等等，這個里面可以說的東西蠻多的，后面慢慢寫。

BMS設計一直被別人詬病，因為它不像功率電路那樣用幾個關鍵指標就能來證明其競爭力；對于BMS，別人會說采樣是用AFE實現的，是半導體廠商做的好，和硬件設計者關系不大；SOX計算的精度又太難被證明，就造成了一個尷尬的局面：硬件難以證明優秀，軟件很難證明優秀，讓人覺得沒啥技術含量。

這是因為BMS入門的門檻較低，像樂器中的吉他，學過一節課就能53231323地彈著，貌似很厲害，其實起步還算不上；很多人用了一小時功夫就能把BMS的實現方案知道得差不多，其實還差很遠。還有可能是BMS基本屬于數字電路領域，缺少了功率電路深奧性。

不去講BMS涉及的知識范圍，單說BMS解決信號的數量就足夠多，而且解決對象還是最復雜的電芯，還要適配不同種類的電芯。BMS解決的信號也足夠豐富：電芯、碰撞、CAN、充電、水泵、高壓、絕緣等等，每一種后面都會牽扯出一系列的知識點。

注：圖片來源于book．liionbms．

總結

想要做好BMS，需要知道掌握的東西太多。最基礎的器件加工工藝、器件選型、器件失效模式就需要我們花大量的時間去學習，而且涉及的器件種類又很多；然后就是各種標準，包括探測標準、設計標準等；接著才到電路的詳盡設計，降額設計，PCB設計等等；然后再到功能、性能的驗證和整改；BMS沒有因為看起來簡單而省略掉任何的步驟，相反，因為BMS最靠近電池，往往受到的沖擊更為強烈，給它帶來許多設計上神奇的地方。

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