原来公司培训用的一个动力电池系统层级图。
其中的电池管理系统（Battery Management System）BMS,功能是对电芯及模块进行整体和单独的管理。包括电压、电流、温度的监控和干预，保障电池系统的电压、电流、温度在控制的安全范围内运行。目的是尽可能准确提供电池的状态，预测电池剩余电量，延长电池的使用寿命等。
如果要细分，电池管理系统的功能有数据采集、状态估计、数据显示、热管理、数据通信、安全管理、能量管理和故障诊断。
现在的BMS大略可以分为集中式架构和分布式架构。
集中式架构
将从控模块和主控模块进行一体化的设计，将单体电芯电压采集、电池温度、插头温度采集、电流采集、绝缘检测、总电压检测、充放电控制和通信功能全部集中在一起。将高低压进行分离、检测和通信分开处理。
这样的好处是产品的抗干扰能力强，产品体积小。适用于电池容量低，总压低、电池系统体积受限的场景中。
早期的混合动力汽车（动力电池容量不大，如轻混汽车）上基本采用的就是BMS的集中式架构。现在的电动叉车、两轮电动车、电动观光车都使用的这种集中式架构。
分布式架构
随着电动汽车的发展，动力电池容量越来越大，体积越来越大，电压也开始一路走高到800V-1000V的高压，装载大电池的混动汽车、纯电汽车上的BMS基本都是采用的分布式的架构。
分布式电池管理主要是多个从控模块、主控模块、高压控制单元组成。
分布式的架构好处就是能够进行Module级和Pack级的分级管理。
从控模块检测单体电压、温度、均衡管理、诊断。
高压控制模块监测动力电池总压、母线电流、绝缘电阻。
主控模块接受从控模块和高压控制模块的数据，对动力电池系统进行评估、检测系统状态，进行热管理、运行管理、充放电管理、诊断管理、内外通信管理等工作。
特斯拉Model 3的电池管理系统就是1主四从的分布式架构。从控模块（SLAVE）负责单体电压检测、温度检测。主控(MASTER)负责高压采样、电流检测、对外CAN通信等。
鼎鼎有名的奥迪 E-tron的BMS架构是1主12从的分布式架构。
以下是BMS的通用管理模块：
- 单体电芯电压检测
- 温度检测
- 高压系统电压检测
- 母线总电流检测
- SOC估算
- SOH估算
- 功率限值估算
- 充放电管理
- 均衡功能
- 绝缘电阻检测
- 高压互锁（HVIL）检测
- 碰撞信号检测
- 碰撞断电管理
- 总线通信功能
- 充电功能
- 过充电/过放电/过温保护
- 诊断功能
个人觉得基本难点都涵盖在里面了，因为每一个项目都有难点，也都很重要。
比如温度检测
按照要求，要达到单体电芯温度检测、电池模组内部温度检测、电池系统内部特殊点温度检测。
温度采集范围-40℃-125℃，采集周期＜1S，全温度范围采样误差不大于±2℃，0℃-50℃范围内采样误差不大于±1℃。
但实际上，现在相当多量产装车的动力电池考虑成本的因素，只设置了模组温度探测头（十几个到数百个电芯组装成模组），探测点的数量有一个的、有两个的，那么本应该多个温度探测点的怎么办，就利用热学仿真来估了，至于估的能否精准，就真的不好说了。
为什么要布置这么多的检测点，其中的一个原因就是电池包内温度分布的不均匀性，而BMS则是要尽量让电池的每个单体电芯尽量控制在一致的温度。如果不同电芯的温度差大于8℃，将会对电芯一致性产生影响，从而减少整体电池的使用寿命，并增加热失控的风险。
另一个原因，就是温度检测点必须可以体现模组内部的局部极限温度，具备断线和短路故障检测能力。这样就能及时发现哪里出了问题，能够在温度失控之前准确遏制住扩散的风险。
合格的温度检测是避免动力电池出安全事故的基础，即便无法有效控制危险，起码可以预警，让驾乘人员有离开座舱逃生的时间。
碰撞断电管理
要求是一旦检测到碰撞信号，比如安全气囊发出的硬线信号或来自CAN网络的碰撞信号，应断开高压输出的能力，切断所有高压回路。
但是我们有时候还是看到碰撞起火的电动车，实际很多时候并非电池的热失控导致的燃烧，而是碰撞断电管理的问题。
之前早期有次比亚迪电动出租车和跑车相撞后，比亚迪因为剧烈碰撞导致了车身着火，最后驾乘人员烧死在了座舱内。开始的分析是碰撞后，动力电池的破损造成的爆燃现象。结果调查下来，发现不是动力电池的问题，而是车内高压线路并未在剧烈碰撞的第一时间内切断所有高压回路。而高压线破裂造成的短路着火，短路的电弧瞬间会产生数千摄氏度的高温，点燃了车内的可燃物，形成了大火。
那个时候的比亚迪电动车大概是400V的高压系统，而现在的电动汽车则是往800V-1000V的高压再走，所以碰撞断电管理尤其重要。
SOH估算
state of health,包括电池的失效和电池的劣化。
电池的失效即为电池质量健康的预警表现，比如电池的电压、电流、温度是否偏离正常，比如SOC是否已经偏离额定范围，比如自放电率、内阻是否已经到达了限定值等。
而电池的劣化，体现在容量的衰减（正常温度下，非低温），内阻的增加上。
但因为电压、电流、温度均对SOH有影响，数据复杂、周期长，所以现在无论是试验分析法和模型分析法，都很难精准深入地评估电池SOH指标。
这也意味着我们消费者在使用中，实际并不能知道这个电池的真正状态，比如循环寿命还剩多久，日历寿命还剩多久。
（图片来源网络，侵删！）
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：Will.liu
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