BMS的全称BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统，是新能源车高压系统至关重要的零部件。
对于整车的动力来源而言，BMS就像是高压电池包的“二十四小时保姆”一样。
在本系列中，我们将向读者们介绍BMS系统的定义，作用和构成；系统构架的分类，BMS的工作原理和具备的各类功能分析。
BMS定义
新能源车动力电池由若干单体电池组成。
在大批量生产时，单体电池的工作电压、存储电量、输出功率和温度会不可避免的存在差异。
在实际使用时，单体电池也会因为区域环境、老旧、过度充电、过度放电、高温循环等因素，导致单体电池之间的不一致性愈发明显，逐渐造成电池效率便低、使用寿命变短、甚至存在爆炸燃烧等安全隐患。
相比于续航焦虑来说，纯电动汽车的安全焦虑是用户们更为关注的话题。有数据显示：80％的新能源车自燃事故是在充电中或充满电后1小时内发生。
对于动力电池而言，电池包的性能和单体电池的性能关联度很高。如果单体电池出现上文所述的问题后，基于“木桶原理”，电池串联电路中充放电状态最差的单体电池，会对整个电池包充放电产生影响，进而影响整个动力电池包的使用效率和使用寿命。
根据试验数据显示，新能源车的热管理效果会影响超过40％以上的续航效果。
为了管理电池包内成百上千的单体电池，有效规避充电导致的起火，降低电动汽车的安全事故，BMS应运而生。
BMS由电池电子部件Battery Electronics和电池控制单元Battery Control Unit组成。
根据GB/T 19596的定义，电池电子部件Battery Electronics指的是采集电池单体(集成)或电池模块(集成)的与电和热相关的数据，并将这些数据提供给电池控制单元的电子装置。
电池控制单元Battery Control Unit指的是控制或管理电池系统的电性能或热性能，并可以与车辆上的其他控制单元进行信息交互的电子控制部件。
BMS主要功能
BMS是电动汽车不可或缺的重要部件，是管理和监控动力电池的中枢，管理、维护、监控电池各个模块，肩负着防止电池过充过放电、延长电池使用寿命、帮助电池正常运行的重任。
电池管理系统（BMS）是连接车载电池和电动车的重要纽带，它处理的信号足够丰富，它们包括：电芯、碰撞、CAN、充电、水泵、高压、绝缘等等。
一次过放电就会造成电池的永久性损坏，极端情况下锂电池过热或者过充电会导致热失控、电池破裂甚至爆炸。所以，BMS要进行严格的控制充放电，避免过充、过放、过热。
BMS主要的功能包括：电池物理参数实时监测、电池状态估计、在线诊断与预警、充放电与预充控制均衡管理、热管理等等。以上哪个功能实现不好，都会让电池出现致命的危害。
BMS的其他功能还包括：
BMS系统构架分类
BMS构架一般分为3类：集中式，分布式，集成式/半分布式。
集中式
SPRING
电压、温度采集以及电量均衡等所有功能，均由主控单元来完成，不存在从控单元。主控和电池无总线通信，直接通过线束相连。
主控单元对电池的电压、电流、温度等进行采样，继而进行数据处理、计算和判断，最终发布控制指令。
这种设计的优点是构造简单，缺点是需要使用到比较长且多的线束，整体可靠性不高，并且在单体电池数量很多的情况下，会对计算和管理造成一定困难。
集中式BMS系统
分布式
SPRING
分布式结构BMS的数据采集是分散的，且电池组的功能相对独立。
整个系统分为“单体电池监控单元”和“电池管理控制器”。
监控单元(Cell Monitor Unit)安装在单体电池上，负责单体电池的信息采集和传递。
若干监控单元通过信号线和电池管理控制器BMU相连，进行数据通信，再通过CAN总线传输到车辆ECU。
相比于集中式BMS，分布式BMS减少了线束的使用，监控数据的精度也会有很大提升，并且，由于监控单元和电池模组是一体的，对于电池组的总体数量并无限制。
由于更换动力电池时不涉及BMU的变更，因而此种BMS架构更有利于采取换电模式的车型。
分布式BMS系统
集成式/半分布式
SPRING
集成式/半分布式BMS通常分为主控模块和测控模块，其中测控模块又可分为从控模块和高压测控模块。
从控模块一般安装在电池组上，用来测量单体电池的电压和温度，并且实施均衡控制和热管理控制。
高压测控模块一般安装在车辆的中控箱内，主要是对总电压、总电流、能量、绝缘电阻的测量和高压继电器的控制。
主控模块和测控模块通过CAN总线进行数据通信。
就整个系统而言，集成式/半分布式的设计采用的部件较少，功能集中度高，结构比分布式更简单，能够提高整体的可靠性和安全性，适用于各类型的电池包设计，包括模组排布较为奇特的电池包，应用范围更加广泛。
但这种介于分布式和集中式的折中设计，成本较前两者而言比较高。
集成式/半分布式 BMS系统
在本文中，我们概述了BMS的基础功能和BMS不同的架构结构。
在下一篇推文中，我们将详细说明BMS的每项核心功能，包括电池状态估算、功率估算、BMS应对电池过充/电池过放运作模式、电池均衡方式、绝缘电阻检测、对电池温度进行热管理和监控等。
大众ID.4CROZZ动力电池热管理系统结构与工作原理随着纯电动汽车的市场快速增长，全球各大汽车生产厂家纷纷开发出各种纯电动汽车，德国大众作为全球的汽车制造企业巨头，打造了电动化车型的生产制造平台MEB（ModularenlektrischBaukasten），MEB是德语“模块化电驱动平台”的缩写。MEB基于汽车制造模块化理念，具有极强的可拓展性，可打造不同车身轴距，并根据不同车型的需求调校出不同的续航里程，在智能化、网联化、自动化等方面实现不断升级和更新迭代。MEB以动力电池为核心，针对不同的车身形式提供更大的轴距、更短的前后悬和更大的车轮满足驾驶需求。
中国一汽-大众近期推出首款MEB车型ID.4CROZZ纯电动车，如图1所示，主要在上汽大众安亭MEB工厂和一汽-大众佛山MEB工厂生产，在整车基础结构保持不变的情况下，电池采用可缩放设计，以实现不同续航里程，每个电池模块采用55kWh及82kWh两种容量电池，不同容量的电池可提供350~550km的续航里程。ID.4CROZZ的高压电池采用独立的模块化设计，每一个电池模组里面又分为24组独立的单元电池，配备强大的热管理系统，具有直接冷却系统，确保即使在高负荷或低温情况下高压电池依然能运行在25~35℃的最佳温度范围。电流、电压和温度参数通过单元模块控制器和主控制单元进行监控。本文主要介绍ID.4CROZZ高压电池热管理系统结构、工作原理及冷却液工作循环回路。
1 高压电池热管理系统概述
纯电动汽车由于高压电池处于不断充电、放电过程，工作时会产生大量热量，热量的产生不仅会导致电池老化，还会使得相关导体上的电阻增大，从而导致电能不是转换为机械能，而是转换成热能释放出去。因此，高压电池通常都配备有热管理系统，一般分为水冷式和风冷式，现在普遍采用水冷式。
2 高压电池热管理系统的作用
—方面由于高压部件工作时，会产生热量，若热量积聚，会影响部件的工作性能，通过此系统带走部件工作产生的多余热量；同时也可将此部分热量再利用，为空调制热提供热源。另一方面，高压电池效能会受温度变化的影响，为确保电池效能，此系统还可以为电池加热。
3 ID.4CROZZ高压电池热管理系统
ID.4CROZZ高压电池热管理系统框图如图2所示，采用Chiller对电池包冷却，采用PTC对电池包加热，全面满足电池包的高低温需求；具备电驱动余热回收功能，通过循环切换，将电机和功率电子的余热收集用于电池包预热；当电池包完成预热，对于热泵配置车型，热泵还可以进一步收集电驱动的余热供给乘员舱，全面提升冬季续航里程。可以选装CO2热泵系统，冬季续航里程提升20%~30%。
4 ID.4CROZZ高压电池热管理系统结构组成
1）高压电池散热器
ID.4CROZZ高压电池散热器采用铝制散热器，如图3所示，安装在蓄电池外壳的外部，有助于防止蓄电池外壳中的高压组件与冷却液接触。高压蓄电池模组通过间隙填料（导热膏）与蓄电池外壳的底部连接。底部保护装置由实心铝制成，可保护散热器免受机械损坏。
2）PTC加热器
高压电池配备了安全性能更高的水暖加热器PTC（图4），负责对高压蓄电池的冷却液进行加热，具备无级调节（PWM）功能。应用PTC加热高效节能，保证了电池低温下的良好性能。相比较MQBHV-PTC，水暖高压加热器体积更小、质量轻、能量密度大、省电性好。
3）整车散热器
车辆前部安装的整车散热器包含冷却散热器、散热器卷帘、冷凝器、散热风扇以及相关导风栅等，如图5所示。散热器卷帘为标准装备，散热风扇优化设计、降噪，导风栅减少进风泄露，同时减低风阻，确保足够的进风量。
4）散热器卷帘（图6）
散热器卷帘100％内置在模块化电驱动平台中，位于冷却液散热器和冷凝器（R134A）/车头气体冷却器（R744）之间。在关闭状态下，卷帘改善了车辆的空气阻力系数，然后根据需要以不同的方式打开车辆前格栅与导流件。为确保足够的进风量，对散热器前部格栅进风面积提出了类似传统车的要求。同时为减少前端进风泄露，降低风阻，并最终提高续航里程，设计了全包围密封件，并匹配进气导流件，提高机舱进气流动密封性。
5）散热器风扇
为满足电动车更高的静音需求，首次在MEB车型采用新型风扇，能降低风扇噪音3dB（78dB→75dB），扇叶数量提升（9→10），风扇直径加大（400→480mm），从而降低转速（400r/min）。
5 ID.4CROZZ高压电池热管理系统的工作原理及冷却液循环回路
1）高压部件冷却液循环回路
ID.4CROZZ热管理系统通过管路将高压部件连接起来，同时借助冷却液及其循环，将高压部件工作产生的热量带走，确保部件不受高温的影响，如图7所示。在温度较低时，热管理系统通过PTC加热器加热冷却液，从而为高压电池进行加热，使其保持在合适的工作温度范围，减少电能损耗。
由于冷却液与高压电池模组不会发生接触，因此冷却液膨胀罐不需要密封。管路连接复杂，维修时必须严格按照维修手册指导进行操作。
2）不带热泵的冷却液回路见图8a，带热泵的冷却液回路见图8b。
6 ID.4CROZZ高压电池热管理系统的冷却和加热回路
1）蓄电池未冷却或未加热时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器旁路开启，如图9a所示。此时节温器温度<15℃，蓄电池温度为8~35℃，热泵无工作需求。节温器打开散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开温度最低的低温冷却回路。此时只有低温回路冷却液泵V468被激活。
2）蓄电池被加热时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器旁路开启，如图9b所示。此时节温器温度<15℃，蓄电池温度<8℃，此时热泵无工作需求。节温器打开散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开温度最低的低温冷却回路，蓄电池预热混合阀V683打开蓄电池加热回路，此时2个冷却液泵均被激活。
3）蓄电池未冷却或未加热时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器内有冷却液流动，如图10a所示。此时节温器温度>15℃，蓄电池温度为8~35℃，此时热泵无工作需求。节温器关闭散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开温度最低的低温冷却回路，此时只有低温回路冷却液泵V468被激活。
4）蓄电池由冷凝器热交换器冷却时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器内有冷却液流动，如图10b所示。此时节温器温度>15℃，车辆运行期间蓄电池温度>35℃，充电期间蓄电池温度>30℃，此时热泵无工作需求。
节温器关闭散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开温度最低的低温冷却回路，蓄电池预热混合阀V683打开蓄电池冷却回路，此时2个冷却液泵均被激活。
5）蓄电池由低温回路冷却时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器内有冷却液流动，如图11a所示。此时节温器温度>15℃，蓄电池温度>30℃，此时热泵无工作需求。节温器关闭散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开蓄电池接口，蓄电池预热混合阀V683打开蓄电池冷却回路，此时2个冷却液泵均被激活。
6）蓄电池未冷却或未加热时，ID.4CROZZ高压电池热管理系统的散热器内有冷却液流动，如图11b所示。此时节温器温度>15℃，蓄电池温度为8~30℃，此时热泵有工作
需求。节温器关闭散热器旁路，蓄电池预热混合阀2V696打开蓄电池接口，蓄电池预热混合阀V683打开蓄电池加热回路，此时只有低温回路冷却液泵V468被激活。
7 电驱动系统的冷却和加热
ID.4CROZZ的电驱动系统同样是采用液体冷却，与高压电池共用热管理系统，冷却液流入电子驱动器，首先通过电源逆变器（PI）运行，因为半导体规定了允许的最大冷却液温度。流过PI后，冷却剂通过密封管塞元件进入电机外壳的冷却水套。热量主要是由定子铜绕组的电阻损耗产生的，通过绕组绝缘层和叠片到达机壳中的冷却水套。冷却介质通过优化的周向冷却通道进入定子，并在冷却水道的末端通过冷却连接软管进入车辆的外部冷却回路，如图12所示。
