闲聊电池管理系统（BMS）

前面介绍了温度采样中的NTC，其实还有温度采样电路设计的东西没说，我准备再找机会写；第二篇换一个话题，否则会比较枯燥，打算介绍一下BMS的全貌，先整体再局部，先把整体了解一遍，后面逐个功能去分解。我想在这个总结以及分解的过程中，一定会有很多新的思考与收获。

BMS基本功能和作用我不再啰嗦，网上搜索一大堆，不见得我写的比别人全面；BMS大概就像是给锂离子电池的请的保姆，如果没有它，锂离子电池一旦闹起来就不可收拾；所以我一直认为BMS只是一个临时工，等到锂离子电池成熟长大了，也就不需要BMS了，我也就失业了，嗯，失业后我就去写小说，也不晓得有没有人看。

首先纠正关于BMS的定义，在国标QC/T897-2011中是如下描述的：

标准中定义BMS包括控制器与采集器，是个电子部件；其中控制器叫做BCU，采集器叫做BE，后者名字虽然比较挫，但血脉正统。

然而现实中的叫法就各显神通了，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，统一语言就好。

接着还是不能避免看看BMS的在电池包中位置，如下简图：

BMS一般置于电池包的内部，也有将控制器拿出来放到外面的；说起来这个，现在流行方案打包组合，三合一、四合一啥的，将OBC\DCDC\MCU\VCU什么的各种组合，还有提出将BMS里面的控制器拿出来和VCU等等组合到一起。

就单单拿控制器来说，基本功能需求与实现方案与以前相比倒没有大的变化，但增多了一项功能安全的需求。功能安全是一个系统工程，最后落到控制器硬件上面，就要求我们选型复杂芯片时（例如单片机、电源芯片等），选择带有功能安全认证的芯片。而且方案设计一开始就要把功能安全理念融入进去，这个对硬件工程师提出了更高的要求，需要从系统的角度来考虑，要进一步掌握整车的运行场景，对硬件工程师来讲是一件好事。功能安全主要解决安全的问题，但与产品的可靠性不是一回事，不见得就会提升产品的可靠性，甚至有可能降低产品的可靠性；而且成本的折中也是一个难题。

采集器一定是放在电池包内部的，但都是内部，有的集成在Module内部，有的放在Module上，还有通过长长的线束与电池连接的集中式方案。

采集器的技术方案最早是用分立元件搭接采样电路（虽然目前还少量存在），后来就逐渐被目前的集成AFE所替代；拓扑方式倒是多种共存，分布式、集中式（最近看到很多集中式的需求），或者二者结合；通信拓扑也有CAN、菊花链方案等。

采集器里面的关键芯片AFE，基本被国外大厂所垄断，国内起步较晚；尤其是美国半导体厂家：美信、ADI、TI，其他国家还有松下、ST、NXP等等，这个里面可以说的东西蛮多的，后面慢慢写。

BMS设计一直被别人诟病，因为它不像功率电路那样用几个关键指标就能来证明其竞争力；对于BMS，别人会说采样是用AFE实现的，是半导体厂商做的好，和硬件设计者关系不大；SOX计算的精度又太难被证明，就造成了一个尴尬的局面：硬件难以证明优秀，软件很难证明优秀，让人觉得没啥技术含量。

这是因为BMS入门的门槛较低，像乐器中的吉他，学过一节课就能53231323地弹着，貌似很厉害，其实起步还算不上；很多人用了一小时功夫就能把BMS的实现方案了解得差不多，其实还差很远。还有可能是BMS基本属于数字电路范畴，缺少了功率电路神秘性。

不去讲BMS涉及的知识范围，单说BMS处理信号的数量就足够多，而且处理对象还是最复杂的电芯，还要适配不同种类的电芯。BMS处理的信号也足够丰富：电芯、碰撞、CAN、充电、水泵、高压、绝缘等等，每一种后面都会牵扯出一系列的知识点。

注：图片来源于https://book.liionbms.com/

总结

想要做好BMS，需要了解掌握的东西太多。最基础的器件生产工艺、器件选型、器件失效模式就需要我们花大量的时间去学习，而且涉及的器件种类又很多；然后就是各种标准，包括测试标准、设计标准等；接着才到电路的具体设计，降额设计，PCB设计等等；然后再到功能、性能的验证和整改；BMS没有因为看起来简单而省略掉任何的步骤，相反，因为BMS最靠近电池，往往受到的冲击更为强烈，给它带来许多设计上独特的地方。