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电池作为动力来源，必须串联使用才能达到电压要求，而多个电池串联使用一段时间后，电池内阻和电压产生波动，单体电池的状态差异会逐渐显现出来，不断循环的充放电过程加剧了单体电池之间的不一致性。电池成组后，大功率充放电时，电池组发热，在电池模块内形成一定的温度梯度，使各单体电池工作时环境温度不一致，将削弱单体电池间的一致性，降低电池组充放电能力。例如，磷酸铁锂电池的单体电芯循环寿命可以达到次以上，然而成组后，由于各种原因导致的不一致性，整体循环寿命很难达到次。 此外，大规模储电系统中电池成本约占总成本的一半。串联成组的电池系统，只要其中一节失效，如不及时发现，整串电池都会跟着报废。损失的不仅仅是昂贵的电池，由于电池状态不确定性造成的系统瘫痪、数据丢失，后果不堪设想。 为确保电池性能良好，延长电池使用寿命，必须对电池进行合理有效地管理和控制。电池管理系统对电池组的使用过程进行管理，对电池组中各单体电池的状态进行监控，可以维持电池组中单体电池的状态一致性，避免电池状态差异造成电池组性能的衰减和安全性问题。电动汽车用电池集成系统对电池的管理提出了更高的要求：·电源及动力系统的集总分布式、层次化，模块，从而提高电池集成系统的寿命·电池的温度检测和热管理·电池的健康状况和剩余电量的估算和显示·在电动汽车应用中，告诉驾驶员还可以行驶的距离，并及时通知驾驶员进行电池的充电、维护和更换。由于电池的充放电过程是一个化学过程，电池的健康和荷电状态的估计算法必须具备很深的理论功底和使用电池的经验，具有很高的技术含量·动力总成技术就是在保证电池在安全使用的前提下，充分发挥电池的潜力，保证电池的性能，提高电池的寿命·高可靠的通讯协议二、技术原理 电池管理系统实行两级控制架构：针对电芯的电池管理单元（BMU）和针对电池模块的集中管理单元（CMU）。BMU负责电池模块内电芯级别的控制，包括电芯电压和温度信号监控、均衡控制、荷电状态（SOC）估算、电池健康状态（SOH）估算和热管理控制。电芯状态数据通过CAN总线传输到CMU。 CMU负责模块级别的控制，包括系统继电器的控制、告警信号输出、与外部设备的输入输出。CMU汇总串联电池组中所有电芯的状态信息，包括电压、电流、温度、SOC、SOH，经触摸屏显示，或通过RS与PC计算机通讯，用于系统配置和故障诊断。CMU与BMU和外部设备之间均通过CAN总线通讯，提高系统的可靠性。
图1电池管理系统结构示意图
三、技术特点 1.采用分布式测量方式，通过滤波电路和软件算法，提高采样精度。采用分布式测量的方式实现电压、温度等物理量的精确测量。每个BMU可以同时监控6、8或12个串联电芯的电压、温度、内阻等信号。温度监测点可扩展到16个，包括电芯的极耳温度、电路板功率器件的温度和电池模块中的空气温度。CMU检测串联电池组的电流信号。通过滤波电路和软件算法等，提高采集精度，为后续工作提供精确数据。图2信号采集结构图
2．采用全程动态均衡方式，提高均衡效率，缩短均衡时间，减少能量损耗。以单体电池为均衡单元，在充放电过程中都能够实现均衡功能，最大均衡电流为3A。此种均衡方案与常用的被动式均衡方案相比，热损耗小，能量转换效率高。多个电池可同时均衡，提高了均衡速度，缩短了均衡时间。并且突破传统的均衡控制策略，实现以单体电池为单元的均衡控制，解决目前电池模块内部各串联单体电池之间均衡容易实现而电池模块之间均衡困难的问题。3.采用控制策略与强制风冷相结合的电池组热管理技术，显著提高电池散热效果。研究电池温度特性和电池单体的热参数，通过控制策略，使每个电池单体、电池包、储能单元处于相对均匀及安全的热环境中，保证系统的安全及有利于发挥电池体系的最佳性能。4.采用实时校正的SOC估算方法，有效提高SOC估算精度。采用综合考虑电池内阻、温度、循环寿命等因素对SOC估算结果的影响的方法，建立多种算法相结合的SOC估算模型，提高SOC估算精度。并根据能量供需关系建立SOC短期预测，对估算过程进行全程动态校正，进一步提高估算精度。四、技术分布（1）驱动电池的充放电控制系统该技术方向可进一步分为充电装置（占46%）、分布式控制（占20%）和充电平衡控制和稳压（占34%）三个子方向。在充电平衡控制和稳压技术子方向，技术方案多体现在旁路电路设计方面，而我国电动汽车行业在这些方面并无明显优势。分布式控制技术方向是近年新兴的研发方向，其难点在于控制的稳定性和实现成本。我国目前具有较低的人力资源成本和生产成本，因此如果在这个方向上有所突破，必能在电动汽车电池管理系统领域中做出相当的成绩。（2）充电方法该技术方向可进一步分为根据电池端电压的值判断充电进程的方法（占62%）和其他方法（占38%）两个子方向。电池充电方法的领军企业以日本SONY、TOYOTA等公司为代表。由于电池充电方法研发成本高、周期长。根据电池端电压的值判断充电进程的方法是目前最成熟、最可靠的方法。我国南客、比亚迪等公司在此方向具有一定的实力。目前，该方向的研究趋向边缘化，即趋向于对现有技术的细节做出种种改进。其他方向一般是出于另辟蹊径考虑而做出的，这些非主流的技术方向目前距离大面积推广应用还存在相当差距，有些甚至仍然停留在实验室环境中。（3）充放电安全保护该技术方向进一步分为通过对充电时电池的端电压检测实现保护方向（占56%）和依据非电压参数方法方向（占44%）两个子方向。通过对充电时电池的端电压检测实现保护方向在技术思路上是成熟的。依据非电压参数方法方向发展很快，技术方案繁杂。（4）电池控制系统及方法该技术方向进一步分为侧重控制原理的技术方案（占62%）、侧重对电路结构和系统组成方面的技术方案（占38%）两个子方向。电池控制系统及方法主要涉及对电动汽车电池的电性参数（例如电压、电流等）、环境参数（例如温度）和剩余电量（SOC）等参数进行控制，以保证电动汽车的正常供电、稳定供电或优化供电。侧重控制原理的技术方案的专利数量小于侧重对电路结构和系统组成方面的技术方案的专利数量，这正说明了从原理到真正实施这一过程需要付出巨大劳动和成本。（5）电池放电方法和装置电池放电方法和装置在电动汽车中保证电池能够被有效地充电和健康地使用。由于我国目前电动汽车电池技术发展速度限制了电池放电技术的试验和实施，电池管理系统的研发生产者如果不具备自行或联合研发电动汽车电池的技术实力，暂缓对这一技术方向的投入。（6）电池管理系统的异常与报警电池管理系统的异常与报警是电动汽车消费者直接接触的一个环节。这个环节所需要的技术并不复杂，完全可以借鉴其他电子产品的异常和报警处理方案。因此，不论是以前还是将来，这一技术方向都不会成为具有竞争力的研发或生产方向。（7）电池管理系统通信技术该技术方向进一步分为CAN总线（占65%）和其他总线（占35%）两个子方向。目前，电池管理系统通信技术是电池管理系统内部各组件之间、电池管理系统与电动汽车其他控制和监测单元之间进行交互的重要媒介。可以预见，随着通信技术的日益发展，电池管理系统通信技术在电动汽车电池管理系统的应用中是大有可为的。（8）对电池状态进行监控技术分为对单一电池参数的监控（占21%）、对多个电池参数的监控（占9%）、剩余容量估计（SOC估计）（占33%）、SOH/异常状态与SOF（占10%）、对电池输出功率或能量的监控（占13%）以及电池的其他指标（占14%）六个子方向。对电池状态进行监控的技术是整个电动汽车电池管理系统的核心技术。电动汽车电池状态一般包括有电压、电流、温度、功率、剩余容量等，对这些状态参数的快速、准确地监测和控制是衡量电动汽车电池管理系统研发生产者实力的最直接的指标。其中，剩余容量估计技术占绝对主流，研发热情也最高。在剩余容量估计技术分支中，又包括基于测量得到的电池参数计算电池SOC和基于电池模型或状态函数计算电池SOC两个子方向。在电池的其他指标技术分支中，又包括对温度的监控方向以及寿命、老化程度判断两个子方向。（9）在电池管理系统中对电池进行测试这一技术方向主要对电池参数（例如电压、电流、温度和内阻）等进行在线监测，并给出专业性的结论和建议，科技含量较高，是电动汽车电池管理系统今后发展的一个重要方向。（10）电池管理系统与车辆管理系统的耦合该技术方向可分为与车辆控制系统紧耦合的电池管理系统（占58%）和与车辆控制系统松耦合的电池管理系统（占42%）两个子方向，它们几乎并列发展。目前，电池管理系统与车辆管理系统的耦合技术在国内和国外都是研究热点，对电动汽车的整车安全性能有相当大的影响。(11）电池管理系统的模拟测试、建模和预测该方向技术是对电池的电池参数、电池管理系统的通信能力等进行测试、模拟、仿真和预测的技术。虽然其变化不会很大，发展也不快，但是由于每一家电动汽车生产厂家都需要这个环节，所以市场前景广阔。---未完待续---
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