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坦率的說，一個包打天下的BMS，能夠覆蓋HEV強混、PHEV插入式、EREV增程式、EV純電動，這幾乎就是一件不那么可能的事情。但是一個很奇怪的事情就是，我們只有一個推薦性的國標，把所有的類型歸入了電動汽車，然后訂出了很多的具體的內容。我不覺得這些內容沒有必要，只是有些困惑，似乎考慮的方向有些偏頗。 電動汽車用電池管理系統技術條件 標準里頭定義的BMS的功能，去除電池包的特性： 這些是普通的電池管理系統功能定義，但是這些還不夠 4.2.3 電池系統狀態監測 4.2.4 SOC 估算 4.2.5 電池故障診斷 表 3 電池系統故障診斷基本要求項目 表 4 可擴展的故障診斷項目 4.2.6 安全保護 以下為每個汽車電子模塊應該有的 4.2.7 過電壓運行 4.2.8 欠電壓運行 4.2.9 高溫運行 4.2.10 低溫運行 以下這些可能在BMS外殼設計的時候考慮，由于電池包的情況不一樣，其實有不同的做法的。這些是值得商議的內容： 4.2.11 耐高溫性能 4.2.12 耐低溫性能 4.2.13 耐鹽霧性能 4.2.14 耐濕熱性能 4.2.15 耐振動性能 4.2.16 耐電源極性反接性能 4.2.17 電磁輻射抗擾性 我在這里談的架構，是分為幾個方面的： 1.機械連接：這里一般指的是電池包與車體/架的物理連接情況，主要是力和振動方面分析，也會涉及爬坡等質量配置問題。 2.數據通信：電池包作為能量提供單元，需要與整車的控制器進行數據的交換，特別是提供電池的信息供汽車控制進行決策。 3.能量傳遞：電氣的物理連接，傳送電力。 4.影響：靜態環境和車輛的使用情況，其實都會對電池系統的情況產生巨大的影響。 我們通常所說的BMS一般指里面的控制部分，其實也就是對B 
此圖出自SAE2006-21-0060_Advances in HEV Battery Management Systems中的Figure 1 HEV Battery Pack Block Diagram。 事實上，從HEV、PHEV、EREV和EV都是按普通車的基本要求來設計的，使得改進的動力系統和基本的駕駛情況都需要與原有的內燃機汽車存在較大的相似性。在這種條件下，原有的工況比如在SAE-2011-01-1373_VOLTEC Battery System for Electric Vehicle With Extended Range（這份文件不開放，因此就不能放其中圖片，見諒）中談到的： Graph 2. US06 drive cycle: Speed versus time Graph 3. Highway drive Cycle: Speed versus time Graph 4. Urban drive cycle: Speed versus time Graph 5. Electric vehicle on the German Autobahn:Speed(km/h) over time (s) 經過設計選擇的動力系統得到電池包滿足要求的電池功率（可在不同SOC下導出輸出電流）工況： Graph 6. Urban Drive Cycle: Power (kW) over time (s) Graph 7. US06 drive cycle: battery power over time Graph 8. Electric vehicle Autobahn in Germany, power profile in CD and CS mode. 從BMS管理的角度而言： 可以說，EREV和PHEV是最復雜的，因為其存在從電動模式切換至混合動力的模式的情況。 HEV的電池包容量小，電池數量少，基本一塊板搞定（從日系的Toyota Prius的電池控制模塊可見一斑）。 而EV的電池雖然容量大，工況單一的情況，某種程度而言，只是在電壓、溫度采集上存在一點點連接復雜度。 這里需要談一談電池管理模塊與整車控制系統的功能劃分，前者是檢測狀態，也需要把電池系統控制在一個相對穩定的溫度范圍內，需要在傳遞基本SOC參數，給出電池包所能充放的功率情況，也需要把診斷報警信息給后者，在設計安全性的時候一定與整車控制系統協調，否則出現的情況是電池包是安全了，車輛在高速公路或者某些環境下停下來，可是會出更大意義的安全問題的；后者是做決策的，通過電池包系統傳遞的信息，進行決策，這個后面可以專門分析分析。 所以BMS前提在于，你需要得到一個好的能夠滿足要求的單體電池，然后檢測這些電池的狀態，傳遞信息，并且控制問題。 溫度是直接影響壽命的，這張圖是很直接的 Graph 12. Calendar life vs. temperature (Example) 不過以Cycle-life model for graphite-LiFePO4 cells 關于不同SOC和溫度下，電池的充放電功率限制情況：介紹更為全面：
這里再次提一點，DOD直接決定里程也直接決定壽命，但凡電池容量一定，又牛逼哄哄告訴你能跑多遠多遠，都是以犧牲充電次數壽命作為代價的。而且SOC的計算有一定的誤差，全溫度下全工況下5%已經是頂尖水平了，在一段時間內的累積誤差，可能造成更壞的影響。怎么說呢，如果一個BMS的公司，沒有專門的單體實驗室，我是很難相信能夠做出很好的管理系統的。 Graph 13. Battery system power as function of State of Charge (SoC) and Temperature (°C)這張圖雖然是定性的，不過可以得到一些結論。特別是電量較慢時候，能量回收的功率問題需要慎重考慮。 注意，這里不遵守這些限制，等于直接損害電池的壽命和健康狀態。 附錄： 一段很有趣的文字： 轉自：http://bbs.dianyuan.com/topic/554902 這是azhu回答網友的一段， 時間：2010-01-13 08:10 看來我們是同行，我從05年開始，也在做電動汽車電池這一塊，當時做的是74V/200Ah的電池組，充滿后跑300公里，給大宇通用做的，這款純電動汽車曾在05年的韓國汽車展上展出。 容量這么大的電池組，建議你用模塊化設計，分解為小模塊后再串聯并聯，另有一個主管理板去控制各個模塊。 如果你這么大的電池組，只用一個管理板，是不好處理的。 以前在科技部分管電動汽車這一塊的王處長，他曾和國外的許多電動汽車的研發廠家有作過許多交流，他和我的思路也是一樣的，認為只有模塊化才是好的解決方法。 我下面貼一篇他給我的郵件，是06年時他寫給我的： 小俞：你好！ 隨便聊一聊，“自主創新”。自主創新，就是從增強國家創新能力出發，加強原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新。科技部徐冠華部長在全國科技廳局長會議的報告中，講到先進制造技術領域時說：以高新技術的集成創新為核心，努力提升自主設計、制造和集成能力，大幅度提高我國制造業競爭能力。我在想,目前國內動力型鋰離子電池已經走過了從無到有的階段，應該說十五期間成績不菲。但安全性、一致性很好的基本沒有；2005年大多數通過安全檢測，但性能是不盡人意的。但從另一個角度說，電池的不一致是絕對的，無論多小的差異，對于N個電池組成的電池組來說，使用當中,容量最小的那個，會成為做工最多的，如果沒有好的保護系統保護，差距會不斷拉大直至提前損壞。咱們放下電池的創新不說，設計好的保護系統，我認為是真正的集成創新。為什么這樣說？市場需要產品是硬道理，再好的電池組也需要保護也是硬道理；為現在不是很完美的電池組設計保護系統應該說更難，具有開創性。我舉一例來說明它的難度和開創性。比如，10個電池的電池組其中9個是正常的好電池，但其中一個不是很好了；假設容量只有30％了又沒有電池更換或不可能更換（水下機器人）或電壓要求的原因不能撤下一個電池時，保護系統如果能做到9補1分擔它應該做的工，這問題就解決了。換句話說，也就是我們在集成上創新，通過保護系統來補充電池的不足，這就是保護加上管理――《保護管理系統》。也就是說能在電池條件如此低劣的情況下很好工作的《管理系統》才是用戶要的產品。（當然一個管理系統應該有很多指標要求）。 另一個，我想聊聊思路。一個上百層的高樓大廈一定會有一個很好的基礎，那么電動大巴、電動轎車就象一個幾百層的高樓大廈；怎么進行結構設計，必定是最重要的。你說的模塊化設計，我覺得非常恰當；這個模塊多大合適？我談談我的想法，從目前動力電池市場看，國內電動自行車2005年號稱500萬輛產量，使用36v的居多。國外汽車產業正在向42v系統過渡，2010年世界轎車產量7000萬輛左右。所以我想最小模塊是10－12只一組比較適宜。在這基礎上，對基本參數進行調研做出1－n個方案，經過優化確定－個最多2個方案進行理論設計并對這個模塊在充放電電流、充放電均衡、溫度、充放電截至電壓、顯示和控制信號等諸多功能進行試驗取得經驗和數據，定型為基礎模塊，應用只是此模塊的衍生和搭建。 科技部2002年曾經組織專家組對歐洲電動車應用較廣泛的國家進行考察，德國電動車協會主席D.Naunin 2002年10月也到科技部、北理工大學訪問；電池組的模塊化設計是他們的顯著特點，主要是為了便于快速更換。目前，863電動車項目的設計還沒有達到產業化的要求，只是少量的單一試生產；88只電池組、108只電池組等等每個廠家都有所不同，但都是不可拆卸的。北京密云電動車示范基地、北京市公交121路電動車隊的運行模式基本是晚上充電白天運行。它的優點運行模式單一管理簡單，缺點是： 1、總量采購成本大（為了保證一天的運行，每輛車標配容量400－600Ah，即車輛加電池系統）。 2、這樣的電池配置（在車廂體積一定）增加了車輛自重減少了載客能力。 3、運行中電池組發生故障時只能減少運行車輛。 4、（當電池容量不多時）機動性差。 5、（電池組過大）維修成本高并且費時。 6、（由于電池組大）充電設備制造成本昂貴，并且至少一車一個充電位；充電設備總量采購成本大。 7、充電設備白天閑置造成浪費。 8、由于車輛多充電設備多，配電系統改造資金大。9、經過長期運行后電池的不一致再進行調整匹配難等等。模塊化設計的缺點：更換頻繁、管理復雜。 優點是： 1、總量采購成本低（每輛車標配容量100－200Ah，再加一定比例的周轉電池模塊）。 2、這樣的電池配置減少車輛自重增加了載客能力。 3、運行中電池組發生故障時，只更換模塊不用減少運行車輛。 4、（當電池容量不多時）可快速更換電池模塊大大增強機動性。 5、（電池組相對小）維修成本低并且省時。 6、（由于電池模塊相當小）充電設備制造成本相對降低，不用一車一個充電位；充電設備總量采購成本相對小。 7、充電設備白天不閑置24小時使用，沒有閑置造成的浪費。 8、由于充電設備相對使用充分、利用率高，可適當減少供電容量，配電系統需要的改造資金可相對減少。 9、由于模塊化電池組變小，經過長期運行后電池的不一致再進行調整匹配相對簡單等等。經過這樣對比可見模塊化設計可行性比較強，車隊運行規模越大、計算周期越長平均投入越經濟，如果加上環境效益的評估國家的總量投入一定是可以接受的。 以上想法04年我和來訪的加拿大一家做混合動力電動驅動系統的技術總監（總經理）交流過，他非常贊同，我們想法不謀而合。他這樣形容：在國內考察了一圈（包括電池廠、電動車廠、大學、政府相關結構），我是他遇到的知音。因此原定的30分鐘的見面延長到3個小時。我相信我是對的，這對于如何設計“高樓大廈”非常重要。對于電動汽車的應用這是戰略問題也是集成創新的路線問題，規劃對路事半功倍。 模塊上級的構架有時間再聊。 我近來在搜集前幾年（十五期間）的相關資料，我想陸續提供給你做參考。 另外，如果我們面談我表達的可能會準確些，打成文字，就覺得要說的很多不知從何說起，也不知道你需要什么，我打的也慢，也不知表達清楚了沒有，你看不懂的部分你提出來。 先談到這里。 祝好！ 老王 06年6月2日 |
