电动汽车BMS的功能分配

前段时间大众汽车(Volkswagen)宣布召回在美国销售的电动版高尔夫轿车(e-Golf)，原因是其电池管理系统可能会将内部电流浪涌当成电流临界条件，从而导致车辆的电动马达突然熄火。首先我们来看一下Volkswagen的电池结构

 

 

这里大概率的情况是，电池管理系统检测到了高的电流脉冲，然后进行了保护，这个故障的等级定义比价高。

 

 

我们在考虑这个事情的时候，可以把德系的架构都拿来看看，其实是属于将电池管理系统至于比较高等级的(BMS主模块ASIL C)。

 

 

我是觉得可以把BMS的很多算法直接放在VCU里面，我们做如下分析：

一)测量功能：

1)基本信息测量：电池电压，电流信号的监测，电池包温度的检测 电池管理系统有着最基本功能就是测量电池单体的电压，电流和温度，这是所有电池管理系统顶层计算、控制逻辑的基础 。

2)绝缘电阻检测：电池管理系统内需要对整个电池系统和高压系统进行绝缘检测。

3)高压互锁检测(HVIL)：用来确认整个高压系统的完整性的，当高压系统回路完整性受到破坏的时候启动安全措施。

二)估算功能

1)SOC和SOH估计：核心也是最难的部分

2)均衡：出现单体之间SOC×容量不均衡的时，通过均衡电路进行调整。

3)电池功率限制 ：电池在不同的SOC&温度下，其输入和输出的功率是有一定限制的。

三)其他功能

1)继电器控制：包括主+、主-，充电继电器+、充电继电器-、预充继电器

2)热控制

3)通信功能：

4)故障诊断及报警

5)容错运行

 

 

细致的可以看下面这个图：

 

 

一个完整的BMS的软件工作比例

 

 

我个人觉得未来的发展方向是：

1)保留功能

a、单体相关的功能(电压、电流和温度测量&保护)

b、均衡执行电路

c、通信

d、最小诊断和最少的记录

2)转移的功能

a、SOx的算法和功率限制

b、高压测量

c、继电器控制和诊断

d、热管理控制

这里的主要原因是，其实BMS如果做SOC、SOH，其实对BMS的运算能力有了更高的要求，BMS需要考虑整车的安全，其实本身所有的估算还是要放到VCU层面去进行故障处理。那问题来了，我们为何不直接在VCU内进行处理呢?

相比较而言

a、VCU可以从整个总线网络上获取，各个点的电压(逆变器、配电盒、电池包)

b、VCU可以获取主要的电池包电流和逆变器电流，如果前者失效就尽量关掉HVAC，来推断整个电流

c、VCU缺的是电池包内的问题，但是可以根据多点的温度估算

d、VCU本身就是一个很高等级的部件

这样的好处有：

a、BMS里面的功能可以做的很简单

b、BMS完全可以模块化在不同的地方

c、BMS里面将厂家的高低完全降低，可以在VCU里面做校正，来实现多供应商切换

d、BMS和模组也可以进行分离了

e、理论上，这样成本和IP更好一些

f、这样车企完全对电池寿命和保修负责，需要更多的单体和模组数据

 

 

如下表所示：

 

 

小结：

1)我相信未来会变得非常简单，BMS这么多企业完全不正常，车企最终会掌握电池的实际情况，把后期的数据和前期的测试数据进行分析，这种循环其实电池厂不具备

2)理论上这种刷写不牵涉到电池厂家，响应速度也快一些