電池、電機、電控技術是電動汽車的重要組成部分，三者決定了一款電動汽車的性能與質量。而電控技術的核心是 BMS 系統，BMS 系統直接影響著電動汽車續航里程與充電時長。它負責對電動汽車的動力電池進行安全監控和有效管理，讓動力電池在最佳的狀態下工作，提高動力電池的效率和可靠性並延長它的使用壽命。因此，BMS 被視為連接電池組、整車系統和電機的“紐帶”。
隨著全球電動汽車銷量不斷增加，BMS 的市場規模也隨之擴大。權威機構數據顯示，2018 年全球 BMS 產值規模 53.1 億美元，2019 年全球 BMS 產值規模超過 60 億美元，預計 2025 年全球 BMS 產值規模將達到 111.7 億美元。高工產研電動車研究所（GGII）數據顯示，2018 年中國新能源汽車動力鋰電池 BMS 產品裝機量達到 122 萬套，產值規模 55 億元。由此可以看出，BMS 在電動汽車中發揮越來越重要的作用。
BMS 電動汽車續航的“止疼劑”
雖然電動汽車被越來越多用戶所接受，但是動力電池依然面臨續航里程短、充電時間長的痛點。“在保證電池安全的前提下，BMS 可以最大限度的使用電池能量以及提高能量回收效率，並最大限度的提高充電電流來提高充電速度。”意法半導體大中華暨南亞區汽車電子市場及應用部新能源車技術創新中心高級經理姜炯迪分析，“在充放電過程中，BMS 通過實時的對電池外特性參數（如電壓，電流，溫度等）進行監控，再採用適當的軟件算法實現對電池的內部狀態（SoC,SoH）的檢測和控制，然後通過熱管理，電池均衡管理以及充放電管理使電池處於最佳的工作狀態，不會達到過放或者過充,同時最大限度提高充電電流。”
針對電池續航和充電問題，安徽優旦科技有限公司創始人兼總經理彭勇俊在接受與非網採訪時表示，“提高續航里程需要從三個方面改進：第一，提高電池的均衡效率。一個電池系統由很多節電芯組成，並且遵循木桶效應，即電池系統的性能很大程度上取決於性能最差的那節電芯，提高電池均衡效率，提升電芯一致性，可以切實延長車輛的續航里程；第二，提高剎車或車輛下坡過程中的能量回收效率。好的能量回饋控制算法需要在確保電池應用安全前提下儘可能充分地發揮電池充電性能，通過對 SOC、溫度、瞬時充電功率、持續充電功率的實時運算得出當前最高效的回饋功率策略；第三，提高 SOC 的估算精度。這也可以理解為從另外一個維度提升續航里程，即用戶對真實電量掌握得越準確，就越有信心使用更大範圍的 SOC 區間。”
作為領先的汽車電子方案供應商，瑞薩電子中國汽車解決方案事業部技術市場經理張瑋從技術角度分析了 BMS 系統的四項核心技術：第一，電池狀態估算技術，可以基於電池的精確建模和參數監測。通過大數據分析和先進的算法，對 SOC、SOH、SOP 等電池狀態進行準確的估算，為電池管理提供可靠的基礎；第二，均衡管理技術，電動汽車的鋰電池組中單體電池的不一致性會極大影響電池組的可用容量，這就需要通過均衡管理技術（通常包括被動均衡和主動均衡兩種技術）提到單體電池的一致性，提升電池組的使用壽命；第三，BMS 系統的分佈式架構，分佈式的 BMS 系統將電池模組和電池採集單元集成在一起，讓電池組更加模塊化、標準化和智能化，擴展性更強，還可簡化裝配過程、便於實現電池的梯次利用；第四，將 BMS 技術與整車控制器（VCU）功能的集成，這項技術可以由 VCU 根據整車信息和電池信息採取更合理和高效的控制策略，對於可提升實時性、安全性和可靠性也很有幫助。
延長電池壽命做到“有方”
電池壽命一直是電動汽車面臨的重要課題，BMS 技術作為電池組背後的“大腦”提供重要的保護措施，以防電池受到損害。ADI 中國汽車技術市場高級經理王星煒表示，“電池組由多組獨立的電池單元組成，這些電池單元無縫合作為汽車提供最大的電力輸出。如果電池單元之間失去均衡，它們會受到應力影響導致充電過早終止，進而會縮短電池的總體壽命。ADI 公司既提供種類齊全的鋰電池和氫燃料電池的電池管理系統 BMS 器件組合，又使用無線網絡跨界技術構建無線電池管理系統 BMS 的新穎架構。”
恩智浦大中華區汽車模擬器件產品市場高級經理朱玉平則認為，“從 BMS 來講，需要精確測量監控電池狀態，並且通過先進的算法來給電池建模，從而盡最大可能確保電池工作在安全範圍，這些措施包括：電池熱管理控制，確保各種工況下電池都處於合適的溫度範圍，通常電池的工作溫度在 -25~55℃之間，電池的最優工作溫度在 25~35℃之間；電池充放電倍率和放電深度控制，高的放電倍率導致電池嚴重極化，內阻升高，發熱加劇。過度充放電都會導致電極材料的晶體結構遭到破環，平衡好這些參數對延長電池壽命至關重要；傳統的按照電池電流、電壓、時間，通過類卡爾曼濾波和安時法來計算電池電量和實時內阻的測量方法，存在一定的誤差和延後性。需要一種能實時直接檢測電池內阻的方法來提高對電池狀態監控的精確性，以期更精準的控制電池工況。”
汽車安全做好安全隔離
電動汽車安全問題一直受到用戶關注， 受化學和物理特性所限，目前電動汽車電池的電壓、電流、溫度等參數需要實時、嚴密、精確的監控，才能有效避免電池自燃事故發生，由於溫度等參數的檢測有時間延後性，外加電池模型參數隨著使用時間會變化。朱玉平指出，“傳統的 BMS 一般通過給系統留出足夠的餘量來確保電池處於安全工作區。更先進的 BMS 可以通過提升測量精度和算法來擴大電池的安全工作區，從而在保障電池安全的前提下，增加續航里程，加快充電時間，並延長使用壽命。”
羅姆半導體技術中心華南 FAE 部車載二組助理經理林其鋒則表示，BMS 不僅負責防止電池出現異常電壓、異常電流、異常溫度等情況，而且，作為最後一個要塞，它在安全隔離電池和電機等應用（負載）方面也發揮著重要作用，在 xEV 等的電池外圍，使用機械繼電器來關閉電源。而機械繼電器存在機械部分的磨損帶來的故障問題，因此，未來有望由 SiC 功率元器件帶動半導體繼電器的普及。採用半導體繼電器，不僅可以避免磨損故障，同時還可以在發生過電流時快速關閉電源，從而能夠更安全地使用電池。
在採訪中，彭勇俊向與非網記者特別強調，“高可靠、高精度的信號採樣以及軟硬件穩定性是電池系統安全的基礎，電池模型和算法是電池系統安全的核心。要從三個方面進行防護：
第一，溫度防護。BMS 有明確的工作溫度閾值設置，針對充放電均有最高最低的溫度限制，超過設置限制，系統不得開啟或者必須降功率運行；第二，電壓防護。針對過充過放風險，BMS 設置有最高最低的充電和放電電壓閾值，確保在觸及閾值時，系統自動停止運行；第三，電流防護。通過高精度電池模型和算法準確估算電池狀態，計算出安全高效的可用功率，監控電池的電流，防止過流導致的電池劣化、枝晶等風險。
總結
BMS 技術演進與電池技術發展和電動汽車架構變化高度相關，目前 BMS 主要有主從式、一體式、半集中式。目前 BMS 有三大發展趨勢：第一，從離散的 ECU控制向域控制發展，集中控制有利於汽車軟件的在線升級和智能駕駛的發展。BMS 的主控部分 BMU，未來可能會交給動力域控制器來接管；第二，模擬採樣前端 AFE 的通信方式由有線向無線發展，有利於簡化和智能化電池包的生產、組裝、維修、回收等環節；第三，簡化 BMS 採樣板的設計。隨著市場對電池包能量密度要求的日益提高，電池包內留給 BMS 的空間越來越小，如何簡化設計，採用更少的器件，佔用更小的空間，實現同樣的功能，可能是行業努力的方向和趨勢。
未來在整車架構上面，會簡化部分 BMS 的功能到其他模塊，比如高壓測量、高壓繼電器的控制和診斷以及熱管理，使 BMS 的功能更加集中在單體電芯的測量功能（電壓、電流、溫度等）和保護上面。
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