BMS電池管理系統(tǒng)英文的縮寫。但大家對(duì)這一概念理解起來還比較困難。一是名稱太專業(yè)，二是跨專業(yè)太多；三是動(dòng)力電池是物理系統(tǒng)，如何能按“人”的意圖管理自己呢？有些玄乎！BMS電池管理系統(tǒng)是突破動(dòng)力電池這一瓶頸重要措施之一，下面是筆者用《易經(jīng)》“象、數(shù)、氣、理”表示法，解析BMS，供你參考。

一、《易經(jīng)》是什么？

《易經(jīng)》是一本經(jīng)典，回答起來比較困難。大學(xué)者是這樣講的，《易經(jīng)》包羅萬象，有64卦，前30卦講天道，后34卦講人道，是人生寶典，遇到困難，查一查《易經(jīng)》一定會(huì)有啟發(fā)。

BMS是最新的技術(shù)，《易經(jīng)》有幾千年?！兑捉?jīng)》與BMS有關(guān)聯(lián)？《易經(jīng)》中哪一個(gè)卦與BMS有關(guān)？肯定地說，沒有。但細(xì)想不對(duì)，既然是電池管理系統(tǒng)，就一定能在《易經(jīng)》中找到啟發(fā)。要讀懂《易經(jīng)》已經(jīng)不容易了，從《易經(jīng)》中找到啟發(fā)？還要用《易經(jīng)》來解釋《BMS》，不是開玩笑吧？

BMS是科學(xué)，不可以開玩笑。但是用目前科學(xué)的辦法來解釋BMS，非專業(yè)人士確卻是聽不懂，還有許多專業(yè)人士也沒有聽懂，于是不得不裝懂。

如何辦？筆者理解，用不同于科學(xué)方法來解釋BMS，其目的是什么？主要要能讓非專業(yè)人員能聽懂，由不專業(yè)一步一步變成專業(yè)，進(jìn)一步用好電池管理系統(tǒng)。

二、電池管理系統(tǒng)（BMS）的“象”是什么？

第一個(gè)問題是電池管理系統(tǒng)（BMS）有沒有“象”？筆者認(rèn)為有，電池管理系統(tǒng)（BMS）的概念，就是“象”。

①動(dòng)力電池單體的外形有圓形（見圖1左）、矩形、扁平形等三種。圓形成組（模組）上面有一塊電路控制板見（圖1右邊）。

圖1 圓形單體、圓形模組

②在電池成組基礎(chǔ)上再形成電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)

電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)有一體化（見圖2）和分布式。電動(dòng)乘用車一般是一體化電池系統(tǒng)，電動(dòng)公交車一般是分布式電池系統(tǒng)。與電池系統(tǒng)配套的有多塊電路控制板（注意：已經(jīng)封裝）。

圖2 一體化動(dòng)力電池系統(tǒng)

從上面實(shí)體（硬件）層面，人們得到動(dòng)力電池系統(tǒng)一部分”象“。一體化動(dòng)力電池系統(tǒng)是一個(gè)比較大的”象“；模組是一個(gè)中等級(jí)別的”象“；單體是單元級(jí)別的小”象“。如果提升，”象“是現(xiàn)在的系統(tǒng)概念，即對(duì)應(yīng)小系統(tǒng)、中系統(tǒng)、大系統(tǒng)三基本的系統(tǒng)。

三、電池管理系統(tǒng)（BMS）的“數(shù)”是什么？

①一個(gè)汽車供電系統(tǒng)有多個(gè)模組分系統(tǒng)組成，一個(gè)模組系統(tǒng)有眾多的電池單體組成。具體到車型，有多少模組是確定的，同理有多少電池單體也是確定的。比如，特斯拉電動(dòng)汽車有7000多個(gè)單體電池。

②針對(duì)具體車型，還有一個(gè)大系統(tǒng)級(jí)別的電路控制板，每一個(gè)模組系統(tǒng)有一個(gè)電路控制板。

③每一個(gè)系統(tǒng)都可以細(xì)分單元，這個(gè)單元數(shù)目，也是電池管理系統(tǒng)（BMS）的“數(shù)”。

④細(xì)分目的不同、標(biāo)準(zhǔn)不同，得到的”數(shù)“也是不相同的。

數(shù)來源有依據(jù)，就是數(shù)據(jù)。道理要有數(shù)據(jù)作支撐。要理解電池管理系統(tǒng)（BMS），必須了解其中的數(shù)據(jù)。

四、電池管理系統(tǒng)（BMS）的“氣”是什么？

這里不討論大氣空間的氣體。那討論什么”氣？經(jīng)常說某一個(gè)人有“氣質(zhì)”，這里的“質(zhì)”指的是人的身體，”氣“是指人的精神面貌。有“氣質(zhì)”的人，一是身體健康的人，二是其精神面貌也好，二者不可缺。但身體好的人，不一定有氣質(zhì)。

電池管理系統(tǒng)（BMS）管理目的是保障動(dòng)力供電系統(tǒng)要有良好“氣質(zhì)”。這個(gè)質(zhì)，是動(dòng)力電池物理質(zhì)量優(yōu)良。但是如何解釋動(dòng)力供電系統(tǒng)的”氣“呢？還是一個(gè)比較困難的事情。

大家都認(rèn)為，特斯拉電池管理系統(tǒng)好，但是好在哪里？又說不清楚。筆者理解，其實(shí)是他們對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)運(yùn)行的”氣“管理得比較優(yōu)秀。這個(gè)是不清，看不見的“氣”，才是特斯拉最核心的競(jìng)爭(zhēng)力。

《易經(jīng)》中五行論，即“金、木、水、火、土”（見圖3）。而金、木、水、火、土”是5種物資。但“行”是什么意思？即“行”是運(yùn)動(dòng)的意思。

圖3 ”金、木、水、火、土”相生、相克關(guān)系

”金、木、水、火、土“是固定的，哪來運(yùn)動(dòng)呢？彼此之間哪來的相生、相克的呢？箭頭代表什么？如果是”氣“在運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)有一定方向性、有路徑的。這個(gè)解釋就合理了。”金、木、水、火、土“五行理論，已經(jīng)指導(dǎo)中國人有幾千年了。說明運(yùn)動(dòng)物體、活人一定有”氣“伴隨著。人們理解了”氣“，就可以把控””氣“運(yùn)行方向和運(yùn)動(dòng)軌跡。同理，動(dòng)力電池系統(tǒng)是一個(gè)繁雜的動(dòng)態(tài)的、是運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，必然也有看不“氣”伴隨著。

五、電池管理系統(tǒng)（BMS）的“氣”的載體是什么？

《易經(jīng)》中五行學(xué)說，用與人密切相關(guān)的“金、木、水、火、土”5種物質(zhì)特性及彼此作用，表述自然世界的變化規(guī)律性?！皻狻笔强床灰姷摹Ｍ?，要找到電池管理系統(tǒng)（BMS）的“氣”的載體是什么？就可以把握其變化方向和變化軌跡。

1）電池管理系統(tǒng)（BMS）中的三個(gè)變量

電池性能是很復(fù)雜的，不同類型的電池特性亦相差很大。目前專業(yè)里面用SOC、SOP和SOH三個(gè)變量變量來描述，電池狀態(tài)變化方向和變化軌跡。

①SOC （荷電狀態(tài)）: 是BMS中最重要的參數(shù)。簡單的說就是電池還剩下多少電？告訴駕駛員電動(dòng)汽車還能跑多少里程。其取值范圍為0~1，當(dāng)SOC=0時(shí)表示電池放電完全，當(dāng)SOC=1時(shí)表示電池完全充滿。      

②SOP：是實(shí)時(shí)在線估算電池的每一個(gè)等效阻抗，要估算出下一時(shí)刻這個(gè)電壓急速下降的電芯最大輸出功率以限制電池的使用，從而保護(hù)電池。   

③SOH：簡單理解為電池的極限容量大小。是電池使用一段時(shí)間后性能參數(shù)與標(biāo)稱參數(shù)的比值，新出廠電池為100%，完全報(bào)廢為0%。

其中，SOC （荷電狀態(tài)）是最重要的變量，所以它的精度和魯棒性（也叫糾錯(cuò)能力）極其重要。

2）電池管理系統(tǒng)（BMS）中的三個(gè)變量的值為什么叫估計(jì)值

SOC、SOP和SOH這三個(gè)值，是通過傳感器測(cè)量后的值，為什么叫估計(jì)值呢？目前技術(shù)水平還是比較低，得到的值誤差太大。世界上5大品牌，電池管理系統(tǒng)（BMS）中的三個(gè)變量的值性能指標(biāo)對(duì)比（見表1）。

表1  世界上5大品牌性能指標(biāo)對(duì)比

表中是誤差在百分之幾的數(shù)量級(jí)，而測(cè)量級(jí)誤差要求千分之幾、萬分之幾以內(nèi)。說明這個(gè)技術(shù)要求很高，目前技術(shù)手段相對(duì)落后，同時(shí)也說明其潛力也很大。世界上5大品牌水平如此，其他品牌的水平一定在這些品牌之下。

3)電池管理系統(tǒng)（BMS）中“管理”是如何體現(xiàn)的？

SOC、SOP和SOH三個(gè)變量還是估計(jì)值，沒有體現(xiàn)有“管理”功能。電池管理系統(tǒng)必須具備均衡功能，否則電池管理系統(tǒng)（BMS）僅僅是數(shù)據(jù)采集器。單體電池間的均衡，即為單體電池均衡充電，使電池組中各個(gè)電池都達(dá)到均衡一致的狀態(tài)。均衡技術(shù)是目前世界正在致力研究與開發(fā)的一項(xiàng)電池能量管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。電池管理系統(tǒng)（BMS）中有：

①被動(dòng)均衡：一般采用電阻放熱的方式將高容量電池“多出的電量”進(jìn)行釋放，從而達(dá)到均衡的目的，電路簡單可靠，成本較低，但是電池效率也較低。

②主動(dòng)均衡：充電時(shí)將多余電量轉(zhuǎn)移至高容量電芯，放電時(shí)將多余電量轉(zhuǎn)移至低容量電芯，可提高使用效率，但是成本更高，電路復(fù)雜，可靠性低。

目前國際、國內(nèi)主流的BMS廠采用被動(dòng)均衡的居多。

六、電池管理系統(tǒng)（BMS）的“理”是什么？       

高質(zhì)量、高安全的動(dòng)力電池如何判定呢？必須要掌握電池管理系統(tǒng)（BMS）的“理”是什么？如何表現(xiàn)？好的電池管理系統(tǒng)一定要按照ISO26262國際標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)、開發(fā)的。ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)的目的是使得人們對(duì)安全相關(guān)功能有一個(gè)更好的理解，并盡可能明確地對(duì)它們進(jìn)行解釋，同時(shí)為避免這些風(fēng)險(xiǎn)提供了可行性的要求和流程。主要是雙V模式（見圖4）。

圖4  ISO26262提倡雙V開發(fā)模式

電池管理系統(tǒng)（BMS）的“理”是嚴(yán)格按照ISO26262國際標(biāo)準(zhǔn)要求研發(fā)、開發(fā)的。以上資要求源必須配備到位，流程到位。驗(yàn)證BMS產(chǎn)品是十分困難，檢查廠家按雙V模式有關(guān)規(guī)定，做沒有做到位，是可以落地的。

看不見的東西，沒有辦法驗(yàn)證，但是可以驗(yàn)證看到見東西。

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