电动汽车动力电池管理系统的结构解析

锂电世界讯，与小型电子设备(如手机、便携式电脑等)不同，电动车所需要用到的电池数量通常较多。例如，一台设计时速为120km/h的五座纯电动乘用车可能搭载一台工作电压为300V以上的电动机，相应地需要配置一个由100块左右的磷酸铁锂电池所组成的电池组(这里仅考虑电池串联的情况，如果再考虑并联，则电池数量还应该更多)，此时就有必要对电池管理系统的拓扑结构进行研究。

在电池管理系统中，硬件电路通常可被分为两个功能模块，即电池监测回路(简称BMC)和电池组控制单元(简称BCU)。研究电池管理系统的拓扑结构，需要分两个层面来进行：其一，BMC与各个单元电池之间的拓扑关系；其二，BCU与BMC之间的拓扑关系。

BMC与各个单元电池之间的拓扑关系可分为以下两种。

1．一个BMC对应一个单元电池

在实际工作中，可以为每一个单元电池配置一块单独的监控电路板，对电池的电压、电流、温度等物理量进行监测，如图所示。

图中，BMC电路板负责对电池的电压、温度、电流等信息进行监测。根据需要，可以在BMC中加入通信及均衡控制功能，以便向BCU报告有关信息，并通过旁路电阻的方式对所管辖的单元电池实施能量耗散型的均衡管理。

有时候，可以把这样的BMC电路板封装到动力电池单元内部构成“智能电池”，即单元电池本身具备一定的自治功能。这种“一对一的拓扑结构的好处在于：BMC与单元电池的距离较短，在一定程度上能减少采集线路的长度及复杂度，采集精度高，抗干扰性好。

然而，其缺点为电路板的相对成本较高；同时，由于电池管理系统的工作电源往往由被监控的动力电池所提供，因此，可能使得整个电池管理系统的能耗相对更大。

2．一个BMC对应多个单元电池

与“一对一”方式相对，另一种电池监测的拓扑结构为一个BMC管理多个动力电池，如图所示。

图中，一块BMC电路板负责对多个单元电池的信息进行监测。这种结构与“一对一”方式相比，由于电路板由多个动力电池所共享，因此平均成本较低。然而，从图中可见，由于采集线路较长，可能导致连线的复杂度较高，抗干扰性相对较差。同时较长的采集线路有可能降低了电压采集的精度，并且由于线材的成本也会导致这种结构的实际成本增加。