为什么特斯拉有两个单位（你知道什么是BMS吗）

为什么特斯拉有两个单位（你知道什么是BMS吗）只要一节电芯过充或者过放，这个电池组就会出问题，这与一个木桶装水的能力由最短的那块木板决定是一个道理。所以，对单一节电芯进行监控、管理就很有必要了——这也就是BMS存在的意义。而且，一台电动车采用的不是单节电池，而是由很多电芯通过串联、并联等方式组合起来的封装电池组。驱动车辆的电机所需要的电压，要远远高于单独一颗电芯的电压，达到预定续航里程所需的电量也是一样。所以就要先通过多颗电芯串联，达到预定的设计电压；然后再对这些串联的电芯组进行并联，达到预定的设计容量，最终封装成一个大电池组。按理来说整个电池组里每个电芯都应该是一样的，然而，由于每个电芯自身的差异，以及实际所处的位置不一造成散热条件的不同等问题，电芯的工作状况都不一样。电池也需要管理？多人都不太懂：电池不是直接接上电机供电就可以了吗？还需要管理？到底要管理些什么？首先，电池是一个非常娇气的东西。它的容量并不是恒定不变的，会随着生命周

本文是驾仕派的原创文章，来自撰稿人韦陀。

毫无疑问的是，我们即将会进入一个新能源车大跃进的时代。而电动车已经被很多人视作当中的核心角色，甚至是未来众多混合动力车型进化的归宿……

如今，也已经有大量的电动车在路上飞奔了。

而当下的大多数纯电动车，动力系统从结构上来说，似乎要比汽油车简单得多。最核心的电机、电池，相比起传统燃油车的发动机、变速箱来说，可运动的零部件数量要大大减少。然而，电动车可不是把这些部分组装起来，然后塞进一个壳子里就能完事的。它的背后，还有很多不为人所知的重要角色。譬如电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）——这个东西，甚至在很长一段时间里被特斯拉奉为最高机密。这一次，我们就来简单讲讲它。

电池也需要管理？

多人都不太懂：电池不是直接接上电机供电就可以了吗？还需要管理？到底要管理些什么？首先，电池是一个非常娇气的东西。它的容量并不是恒定不变的，会随着生命周期里的不断充电放电而持续衰减，而衰减的速度与很多因素有关，譬如是否被过度充放电、环境温度是否适宜、经历充放电的时间有多长等等。尤其是当下，能量密度极高的锂电池成为主流，然而它对这些因素的敏感程度更高，一旦过度充放电、或者温度过高过低，都会严重影响电池寿命，甚至造成永久损坏。

特斯拉采用的松下锂离子电芯

而且，一台电动车采用的不是单节电池，而是由很多电芯通过串联、并联等方式组合起来的封装电池组。驱动车辆的电机所需要的电压，要远远高于单独一颗电芯的电压，达到预定续航里程所需的电量也是一样。所以就要先通过多颗电芯串联，达到预定的设计电压；然后再对这些串联的电芯组进行并联，达到预定的设计容量，最终封装成一个大电池组。按理来说整个电池组里每个电芯都应该是一样的，然而，由于每个电芯自身的差异，以及实际所处的位置不一造成散热条件的不同等问题，电芯的工作状况都不一样。

只要一节电芯过充或者过放，这个电池组就会出问题，这与一个木桶装水的能力由最短的那块木板决定是一个道理。所以，对单一节电芯进行监控、管理就很有必要了——这也就是BMS存在的意义。

特斯拉Model S的电池包拆解，可见内部分为多组电芯集合单元

BMS是怎么运作的？

BMS一般是内置于封装的电池组内部，有点像是电池组里每颗电芯的“管家”，它的主要功能有如下几个：

1、监测每一节电池的电压、电流等状态，让高电压电芯放电，低电压电芯继续充电，以维持整个电池组的平衡，减缓电池组整体衰减，这也是BMS最关键的功能；

2、通过监测的电压、电流等参数，估算当前电池组的荷电状态（State of Charge，即SOC），即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内；

3、监测电池组各部分的温度，配合自带的温控系统，对电池各部分的冷却进行控制，维持各部分温度在最合适的工作温度范围内；

4、监控电池包是否有漏电等问题，一旦发现异常立刻报警提醒；

5、与车内其它系统进行实时通讯，提供当前电池状态的参数；

6、建立每块电池的使用历史数据并存档，便于日后的离线分析。

BMS主要由检测模块、主控模块、从控模块等部分组成。其中最重要的就是主控模块，它相当于BMS系统的“大脑”，类似ECU在发动机总成中的地位，各路电芯的电压如何控制、温控系统如何工作、充电机如何把控当前合适的充电电流，都是由它决定的，另外它还负责通过车用的CAN总线，给车载仪表、其它控制器发信号；检测模块最核心的功能就是实时监测电池包里的各种参数，它连接了各路传感器，来为主控模块提供控制所需的各种参数，譬如通过分布在电池包各个部位的贴片式传感器或者探头来检测温度，通过内置的电流传感器读取电流等。

另外，在电芯数量比较多的情况下，一般还会有从控模块，充当主控模块的“下属”，各自分管不同区域一定数量的电芯单元，这种主从配合的方式，可以便于后期开发的时候进行系统扩展。

而主控、从控模块的主要命令，基本都会通过调节各路电压、温度来完成。这些控制一般是怎么做到的呢？其实原理并不难。

先说说电压调节。其实平衡电压有很多种手段，这里就说下最简单的一种——在电芯组成的整体和车辆之间组成的大电路之外，针对每个电芯建立一个属于自己的小回路。平时电池组正常工作的时候，这些小回路都是断开的。BMS如果检测到某个电芯的电压不正常，就可以单独闭合这个小回路，让这个电芯的电压在它的小回路里运行，直到这颗电芯的电压跟上“大部队”的消耗“步伐”为止。另外，也可以采用DC/DC变压器等手段处理。

再说下温度调节。要完成这个任务，最直接的做法就是在电池包里布置一套液冷系统，然后通过合理设计循环管路的分布，在一些关键的部位设置开关阀体，通过BMS控制阀体的通断，来改变冷却液的走向，就可以实现分区的温度控制。说白了，这就是一套电池包的“分区自动空调”。当然，冷却系统的选择除了液冷之外还有很多，强制风冷、冷却剂甚至自然冷却都可以，具体根据电池的体积、布置位置、发热功耗等条件决定。

一套典型的带液冷系统的电池包

驾仕总结：

可以说，BMS在电池组里的地位，甚至比电芯本体还高——它占据了一套电池组总成本的30%左右。而且它的先进、可靠程度，对电池包能否获得更长的寿命会起到非常关键的作用。很多电池包的供应商，都将其视作打开未来电动车市场的关键技术之一。

特斯拉先进的BMS技术，正是它在市场上脱颖而出的胜负手之一。

如今，各路传统汽车的零部件供应商，以及老牌的电池厂商，都已经开始奋起直追，一旦电芯技术突破瓶颈，配合设计日渐精湛的BMS，电池的续航里程将会大大提高，电动车对燃油车的冲击也将会愈发强势。