新能源汽车的BMS架构开发及故障分析

纯电动汽车的动力输出依靠电池，而电池管理系统BMS（Battery Management System）则是其中的核心，负责控制电池的充电和放电以及实现电池状态估算等功能。

国外公司BMS做的比较好的有联电、大陆、德尔福、AVL和FEV等等，现在基本上都是按照AUTOSAR架构以及ISO26262功能安全的要求来做，软件功能更多，可靠性和精度也较高。

国内很多主机厂也都有自主开发的BMS产品并应用，前期在功能和性能上与国外一流公司相差甚远，但随着国内电池和BMS技术的快速发展差距正在逐步缩小，希望不久的将来能够实现成功追赶甚至超越。

BMS主要包括硬件、底层软件和应用层软件三部分，下面就来给大家详细介绍一下：

底层软件

按照AUTOSAR架构划分成许多通用功能模块，减少对硬件的依赖，可以实现对不同硬件的配置，而应用层软件变化较小。应用层和底层需要确定好RTE接口，并且从灵活性方面考虑DEM（故障诊断事件管理）、DCM (故障诊断通信管理)、FIM（功能信息管理）和CAN通讯预留接口，由应用层进行配置。

应用层软件

软件架构主要包括高低压管理、充电管理、状态估算，均衡控制和故障管理等等。

1、高低压管理

一般正常上电时，会由VCU通过硬线或CAN信号的12V来唤醒BMS，待BMS完成自检及进入待机后VCU发送上高压指令，BMS控制闭合继电器完成上高压。下电时VCU发送下高压指令后再断开唤醒12V。下电状态插枪充电时可通过CP或A+信号唤醒。

2、充电管理

（1）慢充

慢充是由交流充电桩（或220V电源）通过车载充电机将交流转化为直流给电池充电，充电桩规格一般有16A、32A和64A，也可通过家用电源进行充电。可通过CC或CP信号唤醒BMS，但应保证充电结束后能正常休眠。交流充电流程比较简单，按照国标详细规定开发即可。

（2）快充

快充是由直流充电桩输出直流给电池充电，可实现1C甚至更高倍率充电，一般45min可充进80%电量。通过充电桩的辅助电源A+信号唤醒，国标中快充流程比较复杂，同时存在2011和2015两个版本，而且充电桩生产厂家对于国标流程未明确的技术细节理解不同也给车辆充电适配性造成极大的挑战，因此快充适配性是衡量BMS产品性能的一项关键指标。

3、估算功能

4、故障诊断

针对电池的不同表现情况，区分为不同的故障等级，并且在不同故障等级情况下BMS和VCU都会采取不同的处理措施，警告，限功率或直接切断高压。故障包括数据采集及合理性故障、电气故障（传感器和执行器）、通讯故障及电池状态故障等。

5、均衡控制

均衡功能是为了消除在电池使用过程中产生的电池单体不一致性，根据木桶短板效应，充电和放电时都是性能最差的单体先达到截止条件，其他的单体还有一部分能力并未释放出来，造成电池浪费。

均衡包括主动均衡和被动均衡，主动均衡是能量从多的单体向少的单体转移，不会造成能量损失，但是结构复杂，成本较高，对于电器元件要求也较高，相对来说被动均衡结构简单，成本也低了很多，只是能量会以热量的形式散发浪费掉，一般最大均衡电流在100mA左右，现在国内很多厂家采用被动均衡也都能实现较好的均衡效果。

编辑：黄飞