BMS是电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM）的简称，是电池与用户之间的纽带。其主要管理对象是二次电池如锂电池，是为了提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，可用于电动汽车、电瓶车、机器人、无人机等。

1. BMS的必要性

锂离子电池在使用过程中最怕的就是过充电和过放电，一旦过充或过放电，电池性能就会受到损坏，比如容量降低、寿命减少等。严重的情况下，还会发生爆裂和起火燃烧。现在时不时发生的电动汽车自燃事件就是最好的明证，这都是汽车的BMS系统功能出现问题导致的后果，由此可见BMS系统的重要性。

另外，锂离子电池在成组使用时，更容易发生过充或过放电现象，这都是由于单体电池参数不一致引起的。由于电池参数的不一致，单体电池在充电或放电过程中的电池电压、内阻或SOC值都存在差异，如果在充放电过程中没有得到有效控制，这些参数的差异会进一步放大，最终导致部分电池出现过充或过放现象，造成电池容量和寿命下降。

2. BMS主要功能

BMS系统主要有三个功能：

（1）实时监测电池状态。主要是通过检测电池的外特性参数如电压、电流、温度、工作时间等，然后采用适当的算法，估算电池的内部状态参数如SOC（电池荷电状态）、SOH（电池健康状态）等，这是电池管理系统有效运行的基础和关键。

（2）实现电池系统热管理、均衡管理、充放电管理、绝缘电阻检测、故障报警等功能。

（3）通过总线（CAN、以太网等）与显示系统、整车控制器、充电机等交换数据。

3. BMS系统组成

如上图所示，BMS系统主要由主控单元、采集单元、均衡单元等组成。

典型的BMS系统拓扑结构主要由主控模块和从控模块组成，具体来说由主控模块、数据采集模块、数据检测模块、显示模块、控制部件（继电器、熔断装置）等组成，模块之间通过CAN总线或其他总线进行数据通讯。

3.1 主控模块

主控模块包括继电器控制、电流检测、总电压检测、绝缘电阻检测和通讯接口等电路，系统组成框图如下图所示。

（1）电源模块：为板上器件提供稳定的工作电源；

（2）中央处理器：采集、分析数据、输出控制信号、通过算法估算电池各状态，包括荷电状态（SOC）、放电深度（DOD）、健康状态（SOH）、功能状态（SOF）、能量状态（SOE）、安全状态（SOE）等，为整车状态管理和能量分配提供依据；

（3）继电器控制模块：控制继电器的闭合、断开，以此来控制电池组是否向外部供电；

（4）电流检测模块：检测电池组的总工作电流；

（5）电压检测模块：检测电池组的总工作电压；

（6） 温度检测模块：检测电池组工作过程中的温度变化情况，为电池系统热管理提供依据；

（7）绝缘检测模块：检测电池组与车体之间的电阻是否符合要求。

（8）CAN模块：为主控模块与其它部件之间的通讯提供线路。

（9）在线故障诊断。包括故障检测、故障类型判断、故障定位、故障信息输出等。故障检测指通过采集到的传感器信号，采用诊断算法确定故障类型，并进行早期预警。电池故障指电池组、高压电回路、热管理等各子系统的传感器故障、执行器故障（如接触器、风扇、泵、加热器等），以及网络故障、各种控制器软硬件故障等。电池组本身故障指过压、欠压、过电流、过温、内短路、接头松动、电解液泄露、绝缘电阻降低等。

（10）热管理：根据电池组内温度分布情况及充放电需求，决定主动加热或散热的强度，使电池尽可能工作在最合适的温度，充分发挥电池的性能。

（11）电池安全控制与报警。包括热系统控制、高压电安全控制。BMS诊断到故障后，通过CAN总线通知整车控制器，整车控制器接到通知后进行相应处理，以防止高温、低温、过充、过放、过流或漏电等情况对电池或人身的伤害；

（12）存储设备：用于存储关键数据，如SOC、SOH、SOF、SOE、累积充放电时间、故障码和一致性等。

3.2 从控模块

从控模块包括电源模块、中央处理器、风机控制、存储模块、CAN模块、均衡控制模块、电压检测模块和温度检测模块等，如下图所示。

（1）电源模块：为板上器件提供稳定的工作电源；

（2）中央处理器：采集、分析数据，把采集的数据传送给主控模块；

（3）电压检测模块：检测电池组内单体电池的电压，防止电池出现过充电或过放电现象；

（4）温度检测模块：检测电池工作温度，为电池系统热管理提供依据；

（5）CAN模块：为从控模块和主控模块通讯提供线路；

（6）均衡模块：对电池进行均衡管理，采用主动或被动、耗散或非耗散等均衡方式，保证电池组内不同电芯之间的荷电状态达到一致，避免单个电池在充电时被过充、放电时被过放，良好的均衡能够使电池组容量达到最大；

（7）存储设备：用于存储关键数据，如SOC、SOH、SOF、SOE、累积充放电时间、故障码和一致性等。

本文分析了BMS在动力电池应用中的必要性，介绍了BMS系统的功能以及组成结构，介绍了系统中每个模块具体实现的功能，希望通过本文的介绍能够使各位读者对BMS系统有一个基本的了解。BMS是一个比较复杂的系统，但由于各种条件的限制，目前还没有厂家能够推出性能优良、稳定可靠的BMS系统，希望有志于此的读者能够潜心研究BMS控制技术，为电动汽车的发展助力。