欢迎来到各位小伙伴来到“PACK制造工艺系列合集”！接下来我们将对新能源电池包零部件的材料类型、制造工艺和设计要点进行逐个分析 ，感谢阅读和关注~

无论是动力电池包，还是储能电池包，内部电芯数量通常都多达大数十颗，甚至数百颗。为了管如此众多的电芯，电池管理系统已成为不可或缺的关键技术。

可以说BMS就是电池包的“大脑”，其功能为保障人员和电池安全，满足动力或储能需求，延长电池寿命。

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01 BMS的核心功能

BMS的核心功能是实时监测电池电压、温度与电流，通过 SOC 估算与均衡控制优化电池性能，同时具备过压、过流、过温等故障保护功能等。

其核心功能可以分为如下图中5个模块。

对电芯状态的估计是BMS的核心功能，实现该功能需要模拟前端芯片（AFE、采集电压）、霍尔传感器（采集电流）、NTC（采集温度）、其他传感器（采集气压、烟雾等）。

采集信号后结合电化学模型与先进估计算法（如扩展卡尔曼滤波、滑模观测器等），实时估算电池的荷电状态（State of Charge, SOC）、健康状态（State of Health, SOH）、功率状态（State of Power, SOP）、剩余能量状态（State of Energy, SOE）以及安全状态（State of Safety, SOS）等。

根据这些状态参数，

a）对于电池包自身：

BMS控制及管理优化电池的充放电功率，限制充放电时间，通过控制指令与通讯及诊断功能交互，实现对电池内部状态的有效管理。

b）对于外部系统：

BMS通过通讯及诊断功能，将关键状态信息和控制指令传播给整车和充电机，确保电池与外部系统的协调运作。

02 BMS的系统架构

（1）集中式和分布式架构

集中式BMS将电池检测单元（CMC）、高压检测单元（HVMU）和电池控制单元（BMU）三大功能模块集成在单一电路板或一体化控制器中，形成"单点控制"架构。

集中式BMS使系统结构紧凑，减少了线缆数量，占用空间小，整体成本相对较低。但是高压模块和低压模块处于同一块电路板，需要重点考虑电气隔离和安全间距。

分布式BMS将采集功能下沉至各电池模组，通过多个从控单元（CMC）实现分布式采样和初步数据处理，主控单元（BMU/BCU）负责系统级管理和调度，形成"多点采集、集中处理"的架构，可以满足大容量电池系统中采集通道多、模块布置分散等需求。

从上图中可以看出，所谓的分布式就是在中间层增加了一层管理的小系统，这个小系统主要负责一部分电芯的信息的采集，然后通过总线上报给BMS控制板，BMS控制板根据上报信息在进行综合的保护措施和电量计算等管理。

简单来说，就是跟公司里面的组织架构一样，当人数越来越多的时候，扁平化管理在大型的电池管理系统中是不可靠的，因此为了分担核心管理板的负荷，要把一些子任务分配给CSC模块（电池监控单元）来进行特权管理。

分布式BMS可以进一步细分为：星型分布式、总线式分布式、菊花链式分布式

星型分布式：BMU位于中央，每个CMC通过独立通信链路与BMU直接连接。该结构通信链路独立，抗干扰能力较强，但需要配置总线集中模块，布线和接口管理相对复杂。

总线式分布式：多个CMC通过CAN总线与BMU通信（目前应用最广泛的BMS通信方式）。由于所有CMC共享总线，各节点的功耗较为均衡。但系统对总线的健康程度依赖性强，一旦总线发生故障，整体通信可能中断。

菊花链式分布式：多个CMC串联连接成链状，数据沿链路逐跳传输至BMU。该结构通信链路简洁，节省布线资源，适用于模组数量多、电池结构分层明显的系统。

总结：

（2）功能分层

为了确保功能模块化、可扩展性与高可靠性，BMS一般可以分为如下图所示三个层级。

a）物理层：负责采集电池工作过程中的外部直接可测量状态，如电压、电流、表面温度等，为上层提供数据支持。

b）核心层：负责通过模型和算法估计电池内部不可直接测量的状态，如SOC、电芯内部温度等，是系统的关键部分。

c）管理层：利用核心层提供的内部状态信息，实现对电池充放电的合理管理及未来工作条件的预测，确保电池安全高效运行。

03 BMS的硬件结构

BMS硬件架构是其系统功能的物理载体，硬件设计直接影响系统的精度、可靠性和成本，典型的BMS硬件采用分布式架构，主要包括主控单元(BMU）、从控单元(CSC）、传感器网络、执行与保护电路等。

（1）主控单元

主控MCU：高性能处理器，支持ASL-D功能安全等级。

存储器：Flash存储参数配置与故障日志，RAM用于实时数据缓存。

隔离电源：通过DC/DC隔离模块为BMU供电（输入电压常为12V24V,输出3.3V/5V)。

通信接口：CAN收发器、以太网PHY芯片。

（2）从控单元

AFE芯片：专用模拟前端芯片，电芯串联监测。

电压采样电路：多路复用开关+精密ADC,采用差分采样降低噪声。

温度采集电路：NTC热敏电阻+分压网络，或数字温度传感器。

均衡电路：被动均衡：MOSFET+功率电阻；主动均衡：双向DCDC或电容阵列。

（3）传感器

霍尔传感器：非接触测量，精度±0.5%（用于总电流检测）。

分流器：低成电流检测本方案，配合差分放大器实现士0.%精度。

温度传感器：在电芯表面、母线排、散热器等关罐位置布置NTC/PTC传感器。

（4）执行与保护电路

继电器与预充电路：

主继电器：高压直流继电器，控制电池组充放电回路。

预充电路：通过预充电阻+接触器缓充，避免上电瞬间电流冲击。

熔断器与保险：

主熔断器：快熔型保护短路故障。

二次保护：可恢复保险丝(PPTC)防止局部过流。

       原文标题 : PACK制造工艺系列：电池包BMS核心功能、系统架构和硬件结构