在保證電池系統(tǒng)安全的設(shè)計過程中，除了電池單體特性、電池模組設(shè)計、電池包的結(jié)構(gòu)和排氣設(shè)計以外，就要數(shù)電池管理系統(tǒng)最有主控性。本編文章主要是介紹電池管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
從鎳氫電池開始，電池由于其本身的特性，需要電池管理系統(tǒng)來管理，它也是新能源汽車整體架構(gòu)中的要素之一。從總體來看，電池管理系統(tǒng)的主要目的是測量電池狀態(tài)、延長電池的使用壽命。電池管理系統(tǒng)的常見功能模塊根據(jù)初步劃分，也可以分為測量功能、狀態(tài)計算功能、系統(tǒng)輔助功能和通信與診斷。
第一部分 測量功能
1、 基本信息測量：電池電壓，電流信號的監(jiān)測，電池包溫度的檢測
電池管理系統(tǒng)有著最基本功能就是測量電池單體的電壓，電流和溫度，這是所有電池管理系統(tǒng)頂層計算、控制邏輯的基礎(chǔ)。如圖1所示，電池管理系統(tǒng)目前從電池這里獲取的直接物理參數(shù)就是只有電壓、溫度和電流。
圖1 電池管理單元概覽
1.1 單體電壓測量和電壓監(jiān)控單體的電壓，對于電池管理系統(tǒng)有幾種意義，一是可以用來累加獲取整個電壓，二是可以根據(jù)單體電壓壓差來判斷單體差異性，三是可以用來檢測單體的運行狀態(tài)。單體的電壓的采集和保護(hù)，目前都用ASIC來完成，而考慮采集電壓的精度不僅僅需要考慮ASIC電路本身的精度，也需要考慮單體電壓采樣線束、線束保護(hù)用熔絲、均衡狀態(tài)等多項內(nèi)容。由于對電壓采集精度的敏感度，與電池化學(xué)體系和SOC范圍(SOC兩端的需求往往較高)都有關(guān)系，實際上的ASIC采集得到的電壓數(shù)據(jù)需要經(jīng)過還原成接近電池本身的電壓。
圖2 單體采集電路模型
1.2 電池包電壓測量在后續(xù)計算SOC的時候，往往會用電池組的總電壓來核算，這是計算電池包參數(shù)重要參量之一；如果由單體電壓累加計量而成本身電池單體電壓采樣有一定的時間差異性，也沒辦法與電池傳感器的數(shù)據(jù)實現(xiàn)精確對齊，因此往往采集電池包電壓來作為主參數(shù)來進(jìn)行運算。在診斷繼電器的時候，是需要電池包內(nèi)外電壓一起比較的，所以這里一般測量電池包電壓至少有兩路V0和V1，如圖3所示。
圖3 BMS高壓采集
由于這里牽涉到了高壓采集，需要進(jìn)行隔離，所以一般的辦法有兩種，光隔如AVGAO的芯片方案或者通過電阻分壓，然后配置工作點，再加上汽車級運放所組成的儀表運放電路，如下圖4所示。
圖4 三運放組成的儀表運放
