一、概述
1.电池管理系统定义:以某种方式管理和控制电池的产品或技术。
2.功能：电池监控
电池保护 估计电池状态 最大化电池性能 反馈用户或外部设备 3.锂离子电池管理系统的功能：
主动停止充电，防止锂离子单体电池电压超限 直接停止电池电流，防止温度过限 停止充电电流，防止电压过低 通过反馈减少电流或切断电流信息，防止电池的充电电流过限 4.电池管理系统选型
定制系统：你拥有，你控制 非定制系统:省时、简单、经济 5.荷电状态（SOC）：在指定时间内，其可用电荷与满充状态下可用电荷的比率
放电深度（DOD）：测量释放的电荷与放电速率无关。当单个电池完全放电时，实际容量等于DOD。 
6.一致性和平衡：
荷电状态、自放电、内阻、容量四种不一致性 时间变化的不一致性：单个电池内部自放电引起的时间变化和不一致性仅取决于电池自放电的变化率 初始不一致性：初始单体电池的荷变量 电池SOC与单体电池SOC:充电时，整个电池的能力取决于单个电池的第一个满状态；放电时，整个电池的放电能力取决于第一个满放状态的单个电池。以上两点决定了电池的容量。以上两点决定了电池的容量。 电池平衡：单体电池之间的电池平衡SOC尽量限度地提高电池容量(本质上是将充电限制点与放电限制点分开)。 7.健康状态(SOH)
与额定状态相比，电池组的任何实际状态。
二、电池管理系统分类
1.按功能分
1)恒流恒压充电器:启动充电装置输出固定电流，增加整个过程电压(恒流模式)；电池接近全充，电压接近恒定时间并保持，进下电流以指数形式衰减，直至电池全充。 缺点:不能防止单个电池过充/放置。 2)分流器:分流器与单个电池并联。当单个电池充满电时，部分或全部充电电流从分流器旁路掉落。 3)监测器:只是检测参数，不能主动控制充放过程。 4）监控器：与监测器相比能实现闭环控制，但无法实现均衡。 5)平衡器:与监控器相比，电池组的性能可以通过平衡单个电池来最大化。非独立设备 6)保护器:与平衡器相比，有一个可关闭电流的开关。
2.按技术分类
目前，有两种基本技术用于建造BMS，模拟和数字。 1）简单系统（模拟系统）：仅能完成必需的BMS功能。单个单体电池电压无法监测。 2)复杂系统(数字系统):每个单体电池的电压都能准确监控。BMS这些数据可以共享。 3.按拓扑分类
1)集中式:位于包装中，从包装中延伸一束导线连接到单个电池。 2)模块化：分为多个模块。一个BMS以子模块为主模块，管理整个电池模块并与系统其他部件通信，其它子模块只起到远程测量的作用。 3)主从式:每个单体电池电压从模块测量，主模块只计算和通信。 4)分布式:电子设备直接安装在与单个电池集成的电路板上。
三、BMS功能
1.测量
测量信号：单电池电压、单电池温度或至少电池模块温度 1）电压 电压监测方法：离散、单极复用、差动复用 读取速率：依赖于应用模式 读取精度取决于其使用模式 隔离：单电池电压电位高、电位低、接地参考单电池隔离放置，防止电击。 2）温度. 数字BMS模拟可以监测或不监测温度BMS即使测量在电池级，也不能这样。 3）电流 (1)电流分析:高精度、低值大功率电阻器。 (2)霍尔效应传感器:产生与电流成比例的电压，可直接测量。
2.管理
保护:安全区域禁止电池工作（SOA）外 平衡再分配：最大化电池模块的容量。 热管理：主动使电池在安全区外工作，主要包括加热和冷却。锂离子单体电池温度范围-2060C°~60C° 1)平衡算法:基于电压、末时电压，SOC历史情况。 (1)基于电压:简单但不能达到预期效果，要求相同电压的单体电池具有相同的电压SOC。充电时，将电荷从电压值最高的单体中移除。 (2)基于末时电压:最常用的算法运行效果好，但费时。在充电结束时工作，当单个电池的电压超过门槛值时减少其能量。 (3)基于SOC历史条件：最复杂、最有效但需要使用计算机系统，需要了解每个单个电池SOC历史数据，然后计算每个单体电池的平衡时间。 2)主动平衡与被动平衡的对比 主动平衡:能量在单个电池之间传递，不会造成浪费(单对单、单对组、组对单、双向) 被动均衡：能量从充电相对最满的单体电池移走，以散热形式消耗 比较主动平衡算法： 3）再分配 一种技术破坏和重新分配电池内的能量。 再分配与平衡的比较： 3.评价
1)荷电状态和放电深度 到目前为止，只能估计电池组SOC，有两种常见的方法：电压转换和电流积分。只能联合使用，不能单独估算SOC。 2）容量 对SOC实际电池组容量的测量需要更准确的估算，实际电池组容量的减少可以作为估算SOH的参数。精确测量实际容量的方法要求电池组完全充满和排空。 3）健康状态（SOH） 用于计算SOH两个参数为：实际电阻相对于额定电阻的增加值，实际容量相对于额定容量的减少值。 4.外部通信
BMS是否与外部系统通信取决于其型号。 1)专用模拟线路:使用0输入或输出线性信号~5V电压。 2)专用数字线路:使用或不使用线路与外部系统通信。 3）数据接：依托光纤、无线电或红外线连接。
5.登录与遥测
登陆包括：电池组电压、电流、SOH、内阻，最小和最大单体电压，最低和最高温度，报警与错误。
四、市售电池管理系统
1.引言
1）简单系统：模拟技术（分流器、均衡器和保护器）
2）复杂系统：数字技术（监测器、监控器、均衡器和保护器）
市售系统对比：
五、定制性BMS设计
1.BMS专用集成电路
1）选择：小型锂离子电池管理搭建的BMS专用集成电路已较为成熟。
2）比较：分组
(1)适用大容量电池组的半BMS集成电路。
(2)适用小容量电池组的完整BMS集成电路，避免使用。
(3)适用小容量电池组的半BMS集成电路，绝对避免使用。
(4)适用大容量电池组的完整BMS集成电路，最理想的。
2.模拟BMS设计
大部分锂离子电池模拟BMS都遵循一些相同的设计准则。
1）模拟调节器
通常与锂离子电池并联，满电时调节器会旁路掉一部分或全部电流。在低于击穿电压条件下吸收的电流几乎可以忽略不计；高于击穿电压条件时，开始旁路电流，分为刚性和柔性。
(1)齐纳二极管（稳压二极管） 两个单体电池串联条件下齐纳二极管具有较好的工作特性。通常还需要串一个电阻可以柔化漆点电压。 (2)集成电路 实际应用中调节器并不适使用齐纳二极管，而是一种较为通用的模拟集成电路和一些均衡器分流电路来实现。 2）模拟监控器 主要作用是当电池电压过高或过低时，向外部系统发送指令切断工作电流。通常有分布式和就地两种结构。 (1)分布式BMS 为每个单体电池配备一个主控制器和一个并联电池电路。 (2)就地式BMS 通过一个简单的电路可对小容量电池组中的所有单体电池进行管理。只适用于少量单体电池串联形成的电池串中。 3）模拟均衡器 具有一个BMS的所有核心功能。可以利用集成电路或BMS专用集成电路来设计模拟均衡器。
3.现有的数字BMS设计
1）ATMEL公司生产的BMS处理器 2）Elithion公司生产的BMS芯片集 3）National Semiconductor公司生产的成套BMS 4）Peter Perking生产的开源BMS
4.定制性数字BMS设计
不同型号BMS功能列表。
1）电压及温度测量 BMS的首要功能就是测量。电压和温度两种测量方法：分布式测量和就地测量。 2）电流测量 必须存在一个或多个可以用来测量电池电流的电流传感器。BMS系统中大多是直流设备，无法使用电流互感器对电流进行测量，因此需要直流电流传感器：分流器和霍尔传感器。 3）评估功能 测量完成后，BMS的下一个功能就是对电池组的状态进行评估。 4）通信 为了实现对电池组的保护，BMS通信至少要能够实现对电池电流的复位或中断。数字BMS均需含有通信功能。 5）优化 实现此功能的设备仅包含均衡器和保护器两种。 6）开关 应用开关功能可以在电池组工作于安全区域之外时直接切断电池电流。保护系统安全运行。只有保护器才应用此项功能。 7）日志记录 安装于CAN总线上的记录器通过相关的方式能够同时记录BMS的信息（电池组电压和电流）和从其他设备传送来的信息（汽车速度和GPS定位信息）
5.电池接口
1）非分布式：用N+1根导线对N个单体电池进行连接
2）分布式：在单体电池电路板与BMS主控制器之间连接几根导线。
6.分布式充电
能突出之处在于许多的低效低压充电设备导致的偏移现象。
六、BMS设计
1.安装
BMS的安装很大程度上取决于电池组的包装，BMS本身性能以及外部系统。
1)电池组设计
布局/布置/组装
2）BMS与电池组的连接
3）BMS与系统连接
2.配置
对特定的应用场景需要进行额外配置，例如单体电池的数量、化学体系以及与外部系统如何连接。
3.测试
测试充/放电。
4.故障排除
很大程度上取决于特定的BMS。