关于动力电池BMS的硬件架构分析

电动汽车的动力输出依靠电池，而电池管理系统BMS(BatteryManagementSystem)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。

硬件

1、功能

硬件的设计和具体选型要结合整车及电池系统的功能需求，通用的功能主要包括采集功能(如电压、电流、温度采集)、充电口检测(CC和CC2)和充电唤醒(CP和A+)、继电器控制及状态诊断、绝缘检测、高压互锁、碰撞检测、CAN通讯及数据存储等要求。

2、架构

BMS硬件架构分为分布式和集中式：

(1)分布式包括主板和从板，可能一个电池模组配备一个从板，这样的设计缺点是如果电池模组的单体数量少于12个会造成采样通道浪费(一般采样芯片有12个通道)，或者2-3个从板采集所有电池模组，这种结构一块从板中具有多个采样芯片，优点是通道利用率较高，节省成本;

(2)集中式是将所有的电气部件集中到一块大的板子中，采样芯片通道利用最高且采样芯片与主芯片之间可以采用菊花链通讯，电路设计相对简单，产品成本大为降低，只是所有的采集线束都会连接到主板上，对BMS的安全性提出更大挑战，并且菊花链通讯稳定性方面也可能存在问题。

3、通讯方式

采样芯片和主芯片之间信息的传递有CAN通讯和菊花链通讯两种方式，其中CAN通讯最为稳定，但由于需要考虑电源芯片，隔离电路等成本较高，菊花链通讯实际上是SPI通讯，成本很低，稳定性方面相对较差，但是随着对成本控制压力越来越大，很多厂家都在向菊花链的方式转变，一般会采用2条甚至更多菊花链来增强通讯稳定性。

4、结构

BMS硬件包括电源IC、CPU、采样IC、高驱IC、其他IC部件、隔离变压器、RTC、EEPROM和CAN模块等。其中CPU是核心部件，一般用的是英飞凌的TC系列，不同型号功能有所差异，对于AUTOSAR架构的配置也不同。采样IC厂家主要有凌特、美信、德州仪器等，包括采集单体电压、模组温度以及外围配置均衡电路等。