PACK产品开发与设计(12)：BMS总体设计、组成模块和主流架构

本合集旨在深入剖析PACK设计相关技术，从基础理论到典型案例，提供干货满满、实用的独家电池包设计秘籍。 无论你是行业新手，还是资深从业者，这个合集都继续您提供满满的干货，感谢关注~

电池管理系统（即Battery Management System，BMS）主要用于监测、控制和保护电池包。其主要功能包括

1、状态监测实时采集电池电压、电流、温度等参数，计算荷电状态（SOC）、健康状态（SOH）等关键指标。

2、安全保护防止过充、过放、过温、短路等异常情况，通过硬件保护电路和软件算法实现多级防护。

3、均衡管理通过主动或被动均衡技术，减少单体电池间的容量差异，延长整体寿命。

4、通信与控制通过CAN、LIN等协议与车辆或外部设备交互，执行充放电策略并上传数据。

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1 BMS的组成模块

根据BMS的功能需求，其主要由以下模块组成

1、数据采集模块采集单体电压、温度、总电流等参数

2、主控单元基于ARM或DSP处理器，运行实时操作系统（如AutoSAR），处理数据并执行控制策略

3、均衡模块集成被动均衡电阻或主动均衡DC/DC电路

4、通信模块分为外部通信（蓝牙/Wi-Fi用于远程监控，4G/5G实现云端数据上传）和内部通信（CAN通讯方案和菊花链式通讯方案）

5、高压管理模块管理继电器、预充电路、检测绝缘电阻和漏电流，还包括高压互锁电路的监测

2 BMS的架构分类

（1）集中式BMS

集中式BMS主要由一体机和高压开关盒组成，将BMS的功能集中在单一控制器中，通过高压和低压区域的划分实现功能集成。

优点

1、成本低硬件层面，从机中不需要控制器，从而简化架构，降低成本

2、结构紧凑适合空间受限场景（如电动工具、便携设备）

缺点

1、可靠性低单点故障可能导致系统瘫痪

2、扩展性差采样通道增加时布线复杂，EMC风险高

适用场景容量低、总压低、电池系统体积小的场景（复杂度较低）

集中式BMS架构

（2）分布式BMS

分布式BMS将功能分散到多个子模块（如从控单元CSC、主控单元BMU），每个模块独立完成局部数据采集与初步处理，通过总线或链式通信实现协同。

国内主流BMS产品都是分布式架构，一般分为主机和从机。从功能上来看，从机主要负责采集电芯的电压和温度，通过CAN总线传递给主机，主机负责计算、保护和控制。

从控模块单体电池电压/温度检测、均衡管理、故障诊断

主控模块系统评估、电系统状态检测、接触器管理、热管理、运行管理、充电管理、诊断管理、执行对内外通信网络的管理

优点

1、高可靠性模块化设计，单点故障不影响全局（如CSC故障可隔离）

2、扩展性好支持动态增减模组（如储能系统扩容）

缺点

1、成本高需多控制器及通信模块

2、通信依赖性强总线故障可能引发数据丢失

适用场景主流量产电动车普遍采用分布式架构，工商储和大储因电芯数量众多，结构复杂，多采用分布式架构

分布式BMS架构

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原文标题:PACK产品开发与设计(12)BMS总体设计、组成模块和主流架构