一、BMS功能
首先，我们将详述其四个紧张功能。
（一）感知和丈量丈量即感知电池的状态
这是BMS基本功能，包括一些指标参数的计量和打算，个中有电压、电流、温度、电量、SOC（state of charge）、SOH（state of health）、SOP（state of power）、SOE（state of energy）。
SOC可以普通理解为电池还剩下多少电量，其数值在0-100%之间，这是BMS中最主要的参数；SOH指电池的康健状态（或电池劣化程度），是当前电池的实际容量与额定容量的比值，当SOH低于80%时电池便不可用于动力环境。
（二）告警和保护
在电池涌现非常状态时，BMS可以向平台进行告警并进行保护电池并采纳相应的处理方法，同时，会将非常告警信息发送至监控管理平台并天生不同等级的告警信息。
如，温度过热时，BMS会直接断开充放电回路，进行过热保护，并向后台发出告警。
锂电池紧张会针对以下问题发出告警：
过充：单体过压、总电压过压、充电过流；
过放：单体欠压、总电压欠压、放电过流；
温度：电芯温度过高、环境温度过高、MOS温度过高、电芯温度过低、环境温度过低；
状态：水浸、碰撞、颠倒等。
（三）均衡管理
均衡管理的必要性来自于电池的生产和利用的不一致性。
从生产角度看，每块电池都有自己的生命周期和特性，没有千篇一律的两块电池，由于隔膜、阴极、阳极等材料的不一致，不同电池的容量也不能完备同等。如组成一个48V/20AH电池组的各电芯，其压差、内阻等的同等性指标，均有一定范围内的差异。
从利用角度来看，在电池充放电的过程中，电化学反应的过程中是永久不可能同等的。纵然是同一块电池包，也会由于温度、磕碰度不同造成电池充放量不同，从而导致电芯容量不一致。
因此，电池就须要均被动均衡和主动均衡。即设定一对启动和结束均衡的阈值：比如，一组电池中，单体电压极值与这组电压均匀值的差值达到50mV时启动均衡，5mV结束均衡。
（四）通信和定位
BMS有单独的通信模块，浸染分别是数据传输和电池定位，能够将感知和丈量到的干系数据实时通报到运营管理平台。
二、BMS保护事情事理
BMS包括掌握IC、MOS开关、保险丝Fuse、NTC热敏电阻、TVS瞬态电压抑制器、电容及存储器等。其详细形式如图所示：
上图中，掌握IC通过掌握MOS开关实现电路的导通和关闭，以保护电路，FUSE在此根本上实现二级保护；TH为温度检测，内部是一个10K NTC；NTC紧张实现温度检测；TVS紧张是抑制浪涌。
（一）一级保护电路
掌握IC上图的掌握IC卖力监测电池电压与回路电流，并掌握两个MOS的开关。掌握IC详细可分为AFE和MCU：
AFE（Active Front End，仿照前端芯片）即电池的采样芯片，紧张用来采集电芯电压、电流等。
MCU（(Microcontroller Unit，微掌握器芯片）紧张对AFE采集来的信息进行打算和掌握。
二者的关系如图所示：
1.AFE
AFE一样平常是6脚芯片，CO、DO、VDD、VSS、DP和VM，简介如下：
CO：charge output（充电掌握）；
DO：discharge output（放电掌握）；
VDD：电源电压，又叫输出电压，是电压最高的地方；
VSS：基准电压，是电压最低的地方；
VM：监测MOS两端的电压值。
在BMS正常的情形下，CO、DO、VDD为高电平， VSS、VM为低电平，当VDD、VSS、VM任何一项参数变换时，CO或DO真个电平将发生变革。
2. MCU
MCU指的是微掌握单元，又称单片机，具有性能高、功耗低、可编程、灵巧度高档优点。被广泛运用于消费电子、汽车、工业、通信、打算、家电、医疗设备等领域。
在BMS中，MCU相称于大脑，通过其外围设备从传感器捕获所有数据，并根据电池组的配置文件处理数据以做出适当的决策。
MCU芯片处理AFE芯片采集的信息，起到打算（比如SOC、SOP等）和掌握（MOS关断、导通等）的浸染，因此电池管理系统对MCU芯片的性能哀求较高。AFE和MCU通过掌握MOS来实现对电路的保护。
3.MOS
MOS是Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor的缩写，简称场效应管，在电路中起开关浸染，分别掌握着充电回路与放电回路的导通与关断。
其导通阻抗很小，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。正常状态下保护电路的花费电流为μA级，常日小于7μA。
4.BMS一级保护的实现：掌握IC与MOS联动
锂电池如果过充、过放或过流，将会导致电池内部发生化学副反应,从而严重影响电池的性能与利用寿命，并可能产生大量气体，使电池内部压力迅速增大，末了导致泄压阀打开，电解液喷出发生热失落控。
在涌现上述情形时，BMS将开启保护机制，实行如下：
以上内容可以简述为：
（二）二级保护电路：三端熔丝Fuse
出于安全性考虑，仍需增加二级保护机制。当前阶段，REP（Resistor Embedded Protector，内置电阻保护器）的运费用较高，而三端熔丝Fuse比较之下性价比更高。
当电流过大时，Fuse和普通熔丝事理相同，会被熔断；而MOS运行状态非常时，主控掌握三端熔丝将主动熔断。
这款安全保护机制优点紧张在功耗小、反应速率快、保护效果好，现阶段运用性极高，已经在电动车、手机等设备上被广泛利用。
（三）三级保护电路：NTC和TVS
1.NTC热敏电阻
热敏电阻，顾名思义其对热度极度敏感，是可变电阻的一种，紧张分为PTC和NTC两种。
PTC（Positive Temperature Coefficient，正温度系数热敏电阻器），温度越高，电阻越大，紧张用于灭蚊器、暖风机之类产品。
NTC（Negative Temperature Coefficient，负温度系数热敏电阻器）与PTC相反，温度越高电阻越低，紧张用作电阻温度传感器和限流装置。
锂电池的BMS一样平常利用的是NTC，相较之下该产品耗电量较小，精准度高且反应迅速，紧张有三大浸染。
（1）温度丈量
利用该电阻的特性，可以丈量以下三个温度范畴：
电芯温度：将NTC热敏电阻放置在电芯之间，实现电芯温度的丈量，须要考虑每个NTC所覆盖的电芯数量情形。
功率温度：将NTC热敏电阻放置在MOS之间，实现功率温度的丈量，须要在安装时确保NTC要与MOS器件紧密打仗。
环境温度：将NTC热敏电阻放置在BMS板上，实现环境温度的丈量，哀求安装位置阔别功率器件。
（2）温度补偿
大部分元器件的电阻都会随着温度上升而增大，此时须要用NTC进行补偿，抵消温度造成的偏差情形。
（3）抑制浪涌电流
浪涌（electrical surge），也叫突波，即瞬间涌现超出稳定值的峰值，包括浪涌电压和浪涌电流。
电子电路在开机时会产生较大的浪涌电流，随意马虎对元器件造成破坏，利用NTC可以防止这种情形的产生，担保电路正常事情。而对付浪涌的保护就须要用到TVS。
2.TVS瞬态电压抑制器
TVS（Transient Voltage Suppressors）即瞬态电压抑制器，它相应速率快，适宜用于做端口防护功能。详细实行如下：
当电路涌现非常高电压时，TVS会迅速调度电阻状态，将瞬时电流开释到地，保护后级电路免遭破坏；非常电压情形结束后，TVS会复原。
三、BMS关键器件的国产化
目前海内BMS生产制造过程中极度缺少干系核心芯片的研究，尤其是AFE芯片。宁德时期董事长曾毓群曾表示，宁德时期在电池生产过程中没有直接涉及美国的技能、材料或是设备，现在唯一依赖美国的便是BMS里的芯片。
（一）AFE仿照前端芯片
根据市场份额来看，仅AFE芯片的生产厂家来看，美国霸占环球70%的市场份额，个中亚德诺半导体和德州仪器两家就已经霸占了60%旁边，而国产芯片目前上升较快的厂商为中颖电子、芯海科技和思瑞浦。
（二）MCU芯片
针对MCU芯片来看，市场份额紧张由欧美、日本和台湾地区企业霸占，仅NXP（荷兰恩智浦）、Microchip（美国微芯科技）、ST（意法半导体）、infineon(德国英飞凌)就霸占超80%的份额，中国大陆企业所占份额极小，仅兆易创新和极海半导体发展较快。
四、BMS问题及优化方向
BMS不但是BMS研发厂家的职责，它是一个别系工程，须要电芯厂家、BMS厂家、PACK厂家，尤其是换电运营商的共同参与。
（一）换电运营商
BMS作为锂电池的管理掌握系统，本色是将基于用户需求的运营履历，进行细化、总结、固化到BMS中。而换电运营商其最靠近用户，最懂用户的需求，因此，换电运营商是BMS的主导者。
（二）BMS厂家
BMS厂家最懂电子电路，它基于电芯性能，结合换电运营商需求，进行BMS架构搭建和开拓，起着承上启下的浸染。但其弱点也非常突出，紧张表现在对电芯的理解深度还不足空想，导致管控策略和电芯实际存在差异。
（三）电芯厂家
电芯厂家最懂化学，这实在是全体BMS管控的根本所在，由于BMS的统统管控都是基于电芯和电池组进行的。但目前，电芯厂家对电子电路的理解还须要提升，比如哪种信息采集办法可以采集到最准确的电芯信息。
（四）PACK厂家
PACK厂家是将电芯与BMS组装成电池组，其对电芯的排列、BMS位置的摆放和组装的加工工艺等都影响着BMS功能实现的程度和准确性。PACK厂家须要根据换电运营商的哀求，从产品质量出发，以末了把关的视角对电芯和BMS厂家提出干系哀求。
因此，BMS保护逻辑的设计是运营履历的积累和固化，而保护逻辑的有效落地须要以电芯为根本的电路设计以及产品性价比的提升。电芯厂家、BMS厂家、PACK厂家要在换电运营商的主导下，既做好本职专业，又做好相互协同，形成BMS产品系统集成的协力，而这将是今后BMS发展和问题办理的必由之路。
