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在純電動車領域，一款純電動車所搭載的電池組容量越大，相對而言這輛車的綜合續航里程會更加出色些，但這個正比關系是建立于電池組始終保持在安全狀態，且能夠持續正常充放電的基礎上實現的。在內外部環境的影響下，電池組想要做到安全、正常的持續充放電，這中間離不開電池管理系統的參與，今天我們就來聊聊這套系統。

“報告長官，請指示”

電池管理系統(Battery Management System，簡稱BMS)是用來管理電池的系統，主要負責監測和管理電池組的工作狀態和效率，發現問題后可及時進行維護，在延長電池使用壽命的同時防范可能發生的過充過放等危險。其實我們平時用的手機，還有平時騎的兩輪電動自行車等產品，它們的內部其實也配備有電池管理系統，只不過相對于一輛重達一兩噸的純電動車的來說，后者的電池管理系統顯然是更加復雜、更加精密的。

(資料圖片僅供參考)

純電動車所搭載的電池管理系統從功能上來講，它主要具備檢測、評估、診斷、控制、交互等作用。如檢測電芯的溫度、電流、電壓，以及電池包絕緣狀態、接地狀態、高壓互鎖狀態等數據信息，還要評估電芯和整個電池組的健康狀態，診斷電芯是否有過充、過放等行為，或系統中的某個子系統是否出現故障等，這些都是電池管理系統主要的功能和作用。

電池管理系統從結構來看，它主要由采集單元、控制單元兩大結構組成，前者負責檢測并采集記錄電芯的溫度、電流、電壓等數據信息，如果發現異常系統會及時發出警報，后者的作用是控制電芯充放電的細節參數。

如果電芯都處于正常的工作狀態，那么電池管理系統則會主動向整車控制器報告自身的情況，就像是列好隊的士兵向長官高喊“XX班應到X人，實到X人，請指示！”，如果駕駛員此時踩下電門踏板，那么整車控制器便會向電池管理系統發出“全速前進”的作戰指令，后者接收到這一重要指示后，控制單元便會控制電芯進行正常放電，驅動車輛的電機轉動來提供加速行駛的動力。

高矮胖瘦怎么平均？

我們都知道，純電動車每充滿一次電行駛過一段距離，如果系統出現電量不足的提示后，這時候就要及時對車輛進行充電，以免出現過放的情況損害電池組的使用壽命。在為車輛插上充電樁后，駕駛員就可以回家吃飯睡覺休息了，只需等到車輛充滿電就可以拔掉充電槍了，但是在這幾個小時的過程中，電池管理系統可就沒那么好運了，說它忙的是焦頭爛額一點都不夸張。

因為純電動車的電池組是由許多單體電芯組成的，即便是制作電芯的材料和生產工藝都非常成熟了，但都不能完全保證每個電芯的參數是一模一樣的，就像我們人一樣有高的、有矮的、有胖的、有瘦的，所以電芯的一致性就很難保證，因此也就導致了由許多單體電芯組成的電池組會具備“木桶效應”。

我們都知道，一個由高矮不一的木板制成的木桶，如果向木桶內部不斷注水，隨著桶內的水位不斷上升，那么最矮木板所在的區域便開始向外流水，就很難用水注滿整個水桶，電池組在充電時其實也會面臨這樣的情況。

在車輛的充電邏輯上來說，如果沒有電池管理系統的參與，電池組在充電時會出現容量最小的電芯已經充滿電，容量較大的電芯還沒有充滿電的情況發生，為了防止電芯過充可能引發熱失控，此時系統便會停止為整個電池組充電。

假設繼續強行充電至容量最大的電芯充滿電，那么前者因為過充的原因，可能會出現發熱現象并導致熱失控情況的發生，即便是沒有發生熱失控事件，容量最小的電芯因為經常過充，其使用壽命也會大打折扣。

如果沒有電池管理系統的參與，電池組在放電時也將遵循這個邏輯，當容量最小的電芯放完電，那么整個電池組便都會集體“罷工”。長時間如此，容量最小的電芯一直處于滿充滿放的狀態，容量大的電芯一直是使用的是部分容量，相當于是每次考完試后得滿分的同學，回到家都會和考0分的同學一樣挨頓揍，學習好卻還挨揍的同學豈不是太虧了，消費者花錢買車卻只能體驗到差電芯帶來的服務，那豈不也是非常虧。

為了應對因為電芯不一致性帶來的困擾，電池管理系統中的均衡功能就被開發了出來。均衡功能又分為被動均衡和主動均衡兩種方式，其中前者是在容量較小的電芯被充滿時，不停的消耗掉這部分電芯中的部分電量，一直持續到容量最大的電芯被充滿電。被動均衡的方式因為一直是邊充邊耗電，所以電池組會產生一定的熱量，但勝在成本低。

主動均衡會在電池組中額外加裝一些儲能元件，當容量較小電芯的電量被充滿后，后續輸入到這個電芯的電量會轉移到儲能元件中，最后再轉移輸入到容量較大的電芯中。主動均衡的方式因為加裝了儲能元件，其成本會變得更高，而且更加復雜的線路轉接，可能會提升電池組的故障發生率，所以當下大多數純電動車使用的多為被動均衡方式，來讓電池組中所有的電芯都能充至滿電狀態。

熱管理之散熱

除此之外，大家耳熟能詳的電池熱管理技術，也是電池管理系統中的重要組成部分。所謂熱管理技術，也就是針對“熱”這個詞匯展開研究的，因為電芯在放電時會產生熱量，電池組內部屬于是封閉有限的空間，如果在短時間積壓了大量熱量無法向外排出，那么電芯內部的絕緣隔膜可能會失效，最終導致電芯短路造成自燃起火等熱失控事件。

為了避免出現此類熱失控的情況，早期純電動車電池組的內部使用的是風冷散熱方式。其中風冷散熱又分為被動風冷和主動風冷，前者是抱著非常“佛系”的態度，基本上是沒有過多的散熱設計，只是被動的依靠電池組自身向外界散發熱量，以此來解決電池組內部的積熱問題，可想而知散熱效果非常讓人堪憂；后者則是為電池組加裝散熱風扇，并且再設計一些風道將熱風吹出去，這樣的設計倒是和電腦主機箱有些相似，其散熱效果要強于被動風冷散熱。

隨著時代的發展，純電動車的續航里程越來越長，那么相應的電池組容量也會水漲船高，所以風冷的散熱方式逐漸無法滿足電池組的散熱需求，散熱效果更好的液冷逐漸成為了主流的散熱設計。液冷散熱又分為直接接觸式和間接接觸式，前者是將整個電池組直接浸泡在冷卻液之中，雖然這些液體都是不導電的材料，但真正實現起來還是非常困難的，當下除了賽事級別專業打造的車輛外，普通的家庭乘用車基本上都無法做到這樣的設計。

在成本和技術的考量下，間接接觸式液冷散熱也就成立當下純電動車的最佳選擇。間接接觸式液冷散熱是在電池組的側方或底部加入金屬板和冷卻管路，電芯產生的熱量由金屬板轉移至冷卻管路中，通過冷卻液往復循環的不停運轉，最終將電芯產生的熱量及時排至外界，其實從本質上來說這套思路就是空調制冷原理，只不過金屬板、冷卻管理和冷卻液成為了熱量轉移的主體。

熱管理之加熱

電池組的熱管理技術，其中“熱”不僅是只包括散熱，同時還具有加熱層面的意思。我們都知道，純電動車在溫度較低的環境中，車輛的續航里程會出現打折扣的現象，并且在充電時也可能出現充的慢等情況，這是電芯內部的化學反應隨著溫度降低，其化學活性也會隨之降低的原因導致的，所以為了保障純電動車在低溫環境下的續航里程，為電池組主動加熱就成為了一項有效的解決方案。

不僅僅是電池，我們人在寒冷的冬季也不想外出活動，有些人會在被窩里鋪上一條電熱毯，以此讓被窩里始終保持著合適的溫度，電池組的加熱也可以使用類似的辦法。工程師們通過對電池組加裝一些PTC熱敏電阻或加熱膜，在溫度較低時進行通電使其產生熱量，以此讓電芯處于溫度適宜的工作狀態，最終去降低溫度對車輛續航里程的影響，不過這種對高電阻線路通電產熱的方式，其缺點是會消耗掉大量的電量。

在冬季，人們除了在被窩里鋪上電熱毯，還可以使用熱力公司提供的暖氣讓房間里暖和起來，所以工程師們也使用了類似的方式，讓電池組在寒冷的環境“暖和”起來。在對PTC熱敏電阻加熱的基礎上，可以將電阻和液體循環管路聯合協作，為電阻通電使其產生熱量，讓管路中循環的液體熱起來，最終將電池包控制在電芯適宜的溫度區間，這其實就是對PTC熱敏電阻加熱方案進行了優化，耗電量相對來說有所降低而已。

除了這些我們熟知的加熱方式，當然還有一些科技含量更高的方法。如聽著就很科幻的脈沖加熱和熱泵加熱。前者是利用低溫內阻變大的物理特性，在電芯兩端預裝了一些特殊裝置，它可以讓電流流經內阻較大的電芯，電流高頻次的通過內阻較大的電芯就會快速產生很多熱量，以此將電池組的溫度提升至電芯適宜的工作溫度。

“熱泵”這個詞匯相信大家近兩年都聽說過，熱泵空調現在也逐漸成為了純電動車的標配，電池包的熱泵加熱也是利用傳統的氣體轉化為液體需要放熱，液體轉化為氣體需要吸熱物理特性，將外界的熱量置換到電池包內，為電芯提供適宜的工作溫度。

除了這些主動耗電為電池組加熱的方式，其實驅動電機也是可以為電池組進行加熱的。我們都知道一輛純電動車不僅有電池組，還會搭載有數量不同的驅動電機，在車輛行駛途中不僅電芯放電會產生熱量，驅動電機處于工作狀態也會產生很多熱量，所以電池組、驅動電機都有自身配套使用的熱管理系統。

針對溫度較低的寒冷用車環境，有一種將電池組、驅動電機的熱管理系統合二為一的設計理念。即電池組、驅動電機共用一套熱管理系統，車輛在行駛途中驅動電機產生的熱量，通過集成化熱管理系統輸入到電池包，利用電機運轉產生的廢熱維持電池包的溫度，這樣就可以減少耗電加熱為電池包保溫所使用的電量。

電池管理系統不僅只是在純電動車處于正常運行狀態時起作用，當車輛發生了意外碰撞事故時其也會積極參與，并最大程度保障乘員的生命安全。如果車輛發生了碰撞事故等危險情況，因為電池組內部都是比家用220V電壓要高的高壓電源，如果在碰撞事故中電源線破裂，乘員觸碰到高壓電可能會有生命危險，此時電池管理系統便會及時出手，按照國標要求及時下電并降低部分電路中的電壓，以此來保障乘員的生命安全。

寫在最后：

純電動車的電池管理系統其實就是當電芯一切正常的時候，按照整車控制器的指令去辦事，當檢測電芯不正常的時候就及時給出對應的方案，讓電芯恢復至能夠正常工作的狀態。其實就像我們人一樣，沒生病的時候就該吃吃該喝喝，生病的時候就去醫院看個病打一針再開點藥吃，等病好了就繼續該干嘛就干嘛，雖然嘴上說著很簡單，但是要將電池管理系統做好其中是難度也是非常之大，所以對于一家車企來說電池管理系統可以稱得上為一項重要的商業秘密。