BMS（电池管理系统）的功能主要是对电动汽车高压电池包进行管理和监控以及故障诊断等，这就决定了它与高压信号有联系。此外BMS系统还与车载充电机、充电桩以及电机驱动器等高压大功率设备有电气上的连接，这些系统工作时的电压/电流高、功率大、开关频率高，形成较强的电磁干扰，因此BMS系统的首要任务是保证自己不受损害，然后才能谈到功能的实现。所以，本文不谈BMS的功能，而是主要讨论采取哪些措施来保障BMS系统的安全，也就是BMS系统的电磁兼容设计。

1. BMS的干扰源

1.1 低压和高压系统干扰

电动汽车内的低压电气系统一般为12V系统，主要由开关、继电器、直流电机等组成，含有大量的感性负载，而这些感性负载在通断时会产生高压脉冲和浪涌等干扰，持续时间从us级到ms级不等，电压幅值最高可达-100V。这些干扰信号的耦合方式一般为传导式耦合，通过电源线或信号线传导至BMS系统。另外，各种设备的数字电路在工作时也会产生大量的高频辐射干扰信号，如主芯片、时钟电路、触发器等，信号频率范围从150kHz-2.5GHz。

高压动力设备工作时，如电机控制器和DC/DC变换器，内部的开关器件IGBT和功率二极管工作在高速开关状态，电压和电流的变化速率很高，产生很强的电磁干扰，并以传导和辐射的方式影响BMS系统正常工作。

1.2 BMS耦合干扰

BMS系统电路包括：电源模块、传感器模块、保护模块、MCU模块和通信模块等，这些模块在工作时会产生高频辐射信号，尤其随着对其性能要求越来越高，电路的工作频率也越来越高，高频辐射问题更加严重。

另外，BMS系统由于散热、线束连接等需要，其外壳不可避免存在各种孔隙。外部的电磁干扰信号就能够通过这些孔隙进入BMS系统内部，对其形成干扰。其内部的电磁能量也能通过这些孔隙泄漏到外部，影响其它系统正常工作，从而影响其电磁兼容性能。

电磁干扰对BMS系统的耦合途径包括：车内的低频干扰以共模或差模干扰的形式通过BMS线束耦合进BMS；车内各种辐射干扰把能量耦合到BMS线束，形成共模干扰电流后进入BMS系统。

2. BMS抗干扰措施

根据电磁干扰源特性和耦合机理，可以在BMS的电路设计、PCB设计和结构设计等方面采取EMC设计。主要包括：电源电路、敏感小信号采集电路、PCB元件布局和布线、PCB的EMC仿真分析和软件滤波技术等。

2.1 电源电路

BMS电源线与12V电池、DC/DC低压输出端、电机控制器低压电源端并联，并与其他车用电气设备共用电源，DC/DC和其他用电设备产生的低频瞬态和高频干扰、共模干扰通过电源线耦合进BMS。一般采取以下抗干扰措施：在电源输入端设置瞬态抑制二极管，抑制电源输入中的瞬态干扰、提供静电放电防护；采用大电流磁珠抑制电源输入中的高频干扰，同时抑制BMS内部向外发射高频干扰；通过共模滤波器过滤电源输入中的共模干扰；通过LC滤波器滤除电源输入中的差模干扰。

采用线性电源为BMS模拟信号采集电路提供稳定的电源。这可以提高BMS采集的电池电压、电流、温度等信号的精度，可以更精确地估算电池包的SOC、SOH、SOP等参数，为整车控制器提供更精确的电池模型，为整车带来更好的性能。

2.2 电压信号采集电路

电池电压的采集对于电池包SOC等参数的估算有着重要影响，因此要求BMS系统的电压采集精度很高，一般要达到1～3mV左右。当采用Mn-Cu等精密分流器作为传感器时，信号幅度小，容易受到外部干扰，造成采集精度下降。这种情况可以在BMS输入端采用共模抑制电感和电容对电压信号进行共模滤波处理，提高电压采集精度。

2.3 接口电路

接口引脚采用串联磁珠和并联去耦电容的方法，过滤外部高频干扰。磁珠和电容的选择既要有效过滤高频干扰，又要考虑引脚信号的电平变化速度和电流大小，综合考虑电容值大小、封装形式和寄生参数，不同的引脚需要选用不同的磁珠和旁路电容。此外，还可以在入口处设置ESD二极管，增强接口的抗干扰性能。

2.4 PCB设计

如果采用四层电路板叠层设计，中间两层一般为电源层和地层，顶层和底层为信号层。整个电路板按功能进行分区，相同功能的电路放在同一个区，不要跨区交叉放置。电源层分为5V、3.3V、12V电源，按照模块功能将地层分割，为模拟电路、数字电路和功率电路设置单独的地，不同的地不要有重叠区域。还要减小信号采集电路走线长度。此外，还可以通过EMC仿真软件对PCB进行仿真、优化。采用铝制外壳的BMS，PCB四周进行覆铜，并良好接地，也可以获得较好的屏蔽效果。

2.5 软件滤波

除了在硬件上采取EMC措施之外，还可以采用一阶滞后滤波等常见软件滤波方法，可有效消除采集数据过程中的瞬间脉冲干扰、随机干扰，让信号更加平滑，防止瞬间异常数据出现。

总结

BMS系统工作在电动汽车恶劣的电磁环境中，所以提高BMS系统的电磁兼容性能对保证整车的安全可靠运行至关重要。本文分析了BMS系统的干扰源和耦合路径，并从电路设计、结构设计、PCB设计和软件滤波等方面介绍了一些抗干扰措施，通过这些措施能够大大增强BMS系统的电磁兼容性、可靠性和安全性。