電池管理系統(tǒng)（BMS）是電動汽車動力電池包的核心控制單元，其設(shè)計、功能實現(xiàn)及系統(tǒng)架構(gòu)深刻影響著車輛性能、安全性與電池壽命。BMS的功能并非孤立存在，其實現(xiàn)方式（尤其在廣義架構(gòu)下）以及與整車系統(tǒng)的交互至關(guān)重要。

BMS功能列表

一、BMS的功能體系：六大核心類別

BMS的功能可系統(tǒng)性地劃分為以下六大類別：

電池狀態(tài)監(jiān)測：

1. 單體電壓監(jiān)測：實時監(jiān)控每個電芯的電壓值。

2. 總電壓監(jiān)測：基于單體電壓計算或直接測量電池包總電壓。

3. 充放電電流監(jiān)測：實時監(jiān)測電流大小及方向（充電/放電）。

4. 電池溫度監(jiān)測：通過溫度傳感器監(jiān)控關(guān)鍵單體或區(qū)域的溫度。

5. 冷卻液溫度監(jiān)測：監(jiān)控冷卻系統(tǒng)進(jìn)水口和出水口的溫度。

電池狀態(tài)分析：

1. SOC估算：精確計算動力電池的剩余荷電狀態(tài)（State of Charge）。

2. SOP估算：估算電池當(dāng)前可用的最大充/放電功率（State of Power）。

3. SOH估算：評估動力電池的健康狀態(tài)和剩余壽命（State of Health）。

4. SOE估算：估算動力電池的剩余可用能量（State of Energy）。

控制功能：

1. 接觸器控制：根據(jù)嚴(yán)格的上電、下電邏輯精確控制主正、主負(fù)、預(yù)充等繼電器。

2. 充放電控制：依據(jù)充放電管理邏輯控制相關(guān)繼電器通斷。

3. 冷卻控制：根據(jù)電池溫度狀態(tài)和熱管理策略，請求啟動或關(guān)閉冷卻系統(tǒng)（如水泵、風(fēng)扇）。

電池安全保護(hù)：

1. 故障診斷及處理：依據(jù)故障定義識別故障等級，并執(zhí)行相應(yīng)處理措施（如報警、降功率、切斷高壓）。

2. 絕緣電阻監(jiān)測及漏電保護(hù)：實時監(jiān)測動力電池高壓回路對車身的絕緣電阻，在異常時報警并實施保護(hù)。

3. 碰撞斷電功能：接收并識別整車碰撞信號（CAN或硬線），立即斷開動力電池高壓輸出。

4. 高壓互鎖監(jiān)測：持續(xù)監(jiān)測高壓回路連接器（接插件）的連接狀態(tài)。

5. 繼電器狀態(tài)檢測：檢測電池包內(nèi)所有繼電器的實際開閉狀態(tài)。

6. 主熔斷器狀態(tài)檢測：監(jiān)測主熔斷器的狀態(tài)（如熔斷指示）。

7. CAN通訊失效保護(hù)：識別CAN通訊故障并啟動預(yù)設(shè)的安全處理機(jī)制。

能量控制管理：

1. 均衡控制：實施電池單體間的主動或被動均衡，改善一致性。

2. 電池充電控制管理：實時估算并向充電系統(tǒng)（OBC或直流樁）提供最大允許充電電流值。

3. 電池放電管理：實時估算并向整車控制器（VCU）提供最大允許放電電流值。

信息管理：

1. CAN通訊：遵循整車CAN通訊協(xié)議，與VCU、MCU、充電系統(tǒng)等交互數(shù)據(jù)。

2. Bootloader功能：支持通過CAN總線進(jìn)行軟件在線升級。

3. 故障記憶存儲：記錄并存儲動力電池相關(guān)的歷史故障信息。

4. BUS-OFF功能：在CAN總線發(fā)生嚴(yán)重故障時，實現(xiàn)總線關(guān)閉功能。

5. 內(nèi)部電源管理：依據(jù)商定的低壓下電流程圖，管理BMS自身及關(guān)聯(lián)低壓部件的電源狀態(tài)。

6. 蓄電池電壓監(jiān)測：實時監(jiān)控12V低壓蓄電池的電壓。

7. 遠(yuǎn)程監(jiān)控：按照協(xié)議要求，向T-BOX發(fā)送關(guān)鍵電池狀態(tài)、故障等信息，支持遠(yuǎn)程監(jiān)控。

二、廣義BMS架構(gòu)：功能的分布式實現(xiàn)

在具體的工程實踐中，BMS的功能實現(xiàn)存在廣義架構(gòu)模式：

• 核心概念： 部分傳統(tǒng)上由BMS控制器實現(xiàn)的功能，可能被分配到其他整車控制器（如整車控制器VCU）中去執(zhí)行。

• 實施要求： 無論功能具體由哪個控制器（BMS本身或VCU等）實現(xiàn)，只要該功能屬于BMS的功能范疇，其設(shè)計、性能和可靠性都必須嚴(yán)格滿足T/CAAMTB XX-2022標(biāo)準(zhǔn)中對該BMS功能提出的所有要求。

• 典型場景： 例如，SOP（最大充放電功率）估算邏輯可能在VCU中運行，但VCU中的SOP算法輸出結(jié)果必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中對BMS的SOP估算功能規(guī)定的精度和響應(yīng)速度要求。冷卻系統(tǒng)的復(fù)雜策略控制也可能由熱管理控制器或VCU主導(dǎo)，但仍需符合BMS規(guī)范中對冷卻控制功能的要求。

三、BMS與外部系統(tǒng)的關(guān)鍵交互（與功能實現(xiàn)密不可分）

BMS功能的實現(xiàn)高度依賴且深刻影響整車其他系統(tǒng)：

與整車動力控制系統(tǒng)（VCU/MCU）：

1. 核心交互： BMS提供核心狀態(tài)信息（SOC, SOH, SOP, SOE限值）和安全狀態(tài)。VCU據(jù)此進(jìn)行整車動力控制（扭矩請求、能量回收強(qiáng)度），并必須遵守BMS提供的功率邊界。VCU向BMS傳遞駕駛意圖（上高壓、下高壓指令）。

2. 廣義功能關(guān)聯(lián)： VCU可能承擔(dān)部分BMS功能（如SOP最終應(yīng)用、復(fù)雜熱管理策略）。

3. 要求BMS提供： 充電/放電管理、高壓安全監(jiān)控保護(hù)。

4. BMS要求VCU提供： 駕駛意圖、嚴(yán)格遵循功率限制、高壓互鎖信號。

與充電系統(tǒng)（車載充電機(jī)OBC/直流充電樁）：

1. 核心交互： BMS控制充電過程（啟停、模式切換、充電電流設(shè)定），管理充電安全（絕緣、連接狀態(tài)、電池狀態(tài)）。充電系統(tǒng)執(zhí)行BMS的充電指令。

2. 要求BMS提供： 充電管理、高壓安全監(jiān)控保護(hù)、最大允許充電電流。

3. BMS要求充電系統(tǒng)提供： 交流/直流充電能量輸入管理、充電狀態(tài)信息、高壓互鎖信號。

與電池包系統(tǒng)：

1. 核心交互： BMS是電池包的“管理者”和“保護(hù)者”。電池包是BMS監(jiān)控和控制的直接對象，提供能量輸入輸出通道。

2. 要求BMS提供： 充電管理、放電管理、靜置狀態(tài)管理、高壓安全監(jiān)控保護(hù)、電芯安全監(jiān)控。

3. BMS要求電池包提供： 可靠的能量輸入輸出物理接口、傳感器信號通路、執(zhí)行器控制對象（接觸器）。

與低壓供電系統(tǒng)（12V蓄電池）：

1. BMS依賴12V蓄電池供電，其運行消耗低壓電池能量。

2. BMS監(jiān)測12V蓄電池電壓，并管理自身及關(guān)聯(lián)低壓部件的上下電流程（內(nèi)部電源管理）。

3. 與遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)（T-BOX）：

4. BMS按照協(xié)議將關(guān)鍵狀態(tài)和故障信息發(fā)送至T-BOX，支持遠(yuǎn)程監(jiān)控、診斷和大數(shù)據(jù)分析。

四、核心功能的實現(xiàn)要素與系統(tǒng)支持

BMS核心功能的落地依賴于內(nèi)部組件協(xié)同與外部系統(tǒng)配合：

• 狀態(tài)監(jiān)測/分析： 依賴傳感器要素采集原始數(shù)據(jù)（電壓、電流、溫度），由控制器要素執(zhí)行復(fù)雜算法（SOC/SOP/SOH/SOE估算）。

• 控制功能： 控制器要素做出決策，執(zhí)行器要素執(zhí)行動作（接觸器開關(guān)、冷卻請求）。涉及與VCU（上電邏輯、功率請求）、充電系統(tǒng)（充電指令）的交互。

• 安全保護(hù)： 傳感器要素監(jiān)測安全相關(guān)信號（絕緣、電壓、溫度、碰撞信號、HVIL），控制器要素進(jìn)行診斷和決策，執(zhí)行器要素執(zhí)行保護(hù)動作（斷開接觸器），電氣附件要素提供基礎(chǔ)保護(hù)（保險絲、MSD）。需要與VCU（碰撞信號、協(xié)同保護(hù)）、電池包（被保護(hù)主體）緊密交互。

• 能量管理： 控制器要素計算功率限值、管理均衡，依賴傳感器要素數(shù)據(jù)。與VCU（功率限制）、充電系統(tǒng)（充電電流控制）、電池包（能量載體）交互。

• 信息管理： 控制器要素是核心，處理通信（CAN）、存儲、升級等。依賴整車CAN網(wǎng)絡(luò)和T-BOX。

結(jié)語

電池管理系統(tǒng)（BMS）是一個功能復(fù)雜、與整車深度集成的系統(tǒng)。其六大類功能——狀態(tài)監(jiān)測、狀態(tài)分析、控制、安全保護(hù)、能量管理、信息管理——構(gòu)成了電池管理的完整閉環(huán)。理解“廣義BMS”的概念至關(guān)重要：標(biāo)準(zhǔn)定義的功能是目標(biāo)，無論這些功能最終在BMS控制器還是VCU等控制器上實現(xiàn)，都必須滿足統(tǒng)一規(guī)范。BMS效能的最大化，不僅依賴于內(nèi)部傳感器、控制器、執(zhí)行器、電氣附件的高效協(xié)同，更取決于與VCU、MCU、充電系統(tǒng)、電池包、低壓系統(tǒng)之間清晰的功能劃分、可靠的信息交互和嚴(yán)格的接口遵守。這種系統(tǒng)級的協(xié)同設(shè)計是保障電動汽車動力電池安全、高效、長壽命運行的核心基礎(chǔ)。