鋰電池管理系統(tǒng)(BMS)功能淺析
首先糾正關(guān)于BMS的定義,在國(guó)標(biāo)QC/T897-2011中是如下描述的:
標(biāo)準(zhǔn)中定義BMS包括控制器與采集器,是個(gè)電子部件;其中控制器叫做BCU,采集器叫做BE,后者名字雖然比較挫,但血脈正統(tǒng)。
然而現(xiàn)實(shí)中的叫法就各顯神通了,控制器的叫法有BCU、BMU、BMC、BECU等,采集器的叫法有BMU、BIC、CMU、CMC等;叫法不重要,統(tǒng)一語(yǔ)言就好。
接著還是不能避免看看BMS的在電池包中位置,如下簡(jiǎn)圖:
BMS一般置于電池包的內(nèi)部,也有將控制器拿出來(lái)放到外面的;說(shuō)起來(lái)這個(gè),現(xiàn)在流行方案打包組合,三合一、四合一啥的,將OBCDCDCMCUVCU什么的各種組合,還有提出將BMS里面的控制器拿出來(lái)和VCU等等組合到一起。
就單單拿控制器來(lái)說(shuō),基本功能需求與實(shí)現(xiàn)方案與以前相比倒沒(méi)有大的變化,但增多了一項(xiàng)功能安全的需求。功能安全是一個(gè)系統(tǒng)工程,最后落到控制器硬件上面,就要求我們選型復(fù)雜芯片時(shí)(例如單片機(jī)、電源芯片等),選擇帶有功能安全認(rèn)證的芯片。而且方案設(shè)計(jì)一開(kāi)始就要把功能安全理念融入進(jìn)去,這個(gè)對(duì)硬件工程師提出了更高的要求,需要從系統(tǒng)的角度來(lái)考慮,要進(jìn)一步掌握整車的運(yùn)行場(chǎng)景,對(duì)硬件工程師來(lái)講是一件好事。功能安全主要解決安全的問(wèn)題,但與產(chǎn)品的可靠性不是一回事,不見(jiàn)得就會(huì)提升產(chǎn)品的可靠性,甚至有可能降低產(chǎn)品的可靠性;而且成本的折中也是一個(gè)難題。
采集器一定是放在電池包內(nèi)部的,但都是內(nèi)部,有的集成在Module內(nèi)部,有的放在Module上,還有通過(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)的線束與電池連接的集中式方案。
采集器的技術(shù)方案最早是用分立元件搭接采樣電路(雖然目前還少量存在),后來(lái)就逐漸被目前的集成AFE所替代;拓?fù)浞绞降故嵌喾N共存,分布式、集中式(最近看到很多集中式的需求),或者二者結(jié)合;通信拓?fù)湟灿蠧AN、菊花鏈方案等。
采集器里面的關(guān)鍵芯片AFE,基本被國(guó)外大廠所壟斷,國(guó)內(nèi)起步較晚;尤其是美國(guó)半導(dǎo)體廠家:美信、ADI、TI,其他國(guó)家還有松下、ST、NXP等等,這個(gè)里面可以說(shuō)的東西蠻多的,后面慢慢寫。
BMS設(shè)計(jì)一直被別人詬病,因?yàn)樗幌窆β孰娐纺菢佑脦讉€(gè)關(guān)鍵指標(biāo)就能來(lái)證明其競(jìng)爭(zhēng)力;對(duì)于BMS,別人會(huì)說(shuō)采樣是用AFE實(shí)現(xiàn)的,是半導(dǎo)體廠商做的好,和硬件設(shè)計(jì)者關(guān)系不大;SOX計(jì)算的精度又太難被證明,就造成了一個(gè)尷尬的局面:硬件難以證明優(yōu)秀,軟件很難證明優(yōu)秀,讓人覺(jué)得沒(méi)啥技術(shù)含量。
這是因?yàn)锽MS入門的門檻較低,像樂(lè)器中的吉他,學(xué)過(guò)一節(jié)課就能53231323地彈著,貌似很厲害,其實(shí)起步還算不上;很多人用了一小時(shí)功夫就能把BMS的實(shí)現(xiàn)方案了解得差不多,其實(shí)還差很遠(yuǎn)。還有可能是BMS基本屬于數(shù)字電路范疇,缺少了功率電路神秘性。
不去講BMS涉及的知識(shí)范圍,單說(shuō)BMS處理信號(hào)的數(shù)量就足夠多,而且處理對(duì)象還是最復(fù)雜的電芯,還要適配不同種類的電芯。BMS處理的信號(hào)也足夠豐富:電芯、碰撞、CAN、充電、水泵、高壓、絕緣等等,每一種后面都會(huì)牽扯出一系列的知識(shí)點(diǎn)。