解密｜宁德时代的电池管理系统（BMS）

如果把电芯比作人体的心脏，模组和电池包比作强健的体魄，那么整个动力电池系统要平稳运行，还需要一个支配身体的智慧大脑，那就是BMS。

电池管理系统(Battery Management System，简称BMS)是连接电池和电动汽车的重要纽带，其精准的控制和管理为电池的完美应用保驾护航。

“龙生九子，各有不同。”即使同一批次生产的两个单体电芯，因生产工艺误差、使用环境差异等，其性能也不可能完全一致;在使用过程中这种不一致性会逐渐扩大，可能会出现过充、过放和局部过热的危险，严重时影响到电池组的使用寿命和安全。

这时就需要BMS大显身手。

那么问题来了，BMS主要做什么?

关于BMS的功能，行业内关于其分类方式不尽相同。不过从用户的角度来理解，可大致划分为两大功能—— “电池体检”和“安全卫士”。

即时体检

精准掌握电池状态

即时“体检”，指的是电池数据采集和状态评估。

数据采集，可简单理解为给电池做例行的“体检”;在充放电过程中，实时采集电池组中每块电池的端电压、温度、充放电电流及总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。

这种“体检”是在线的、持续的、不间断的。过程中当发现数据异常时，可及时查询对应电池状况，并挑选出有问题的电池，从而保持整组电池运行的可靠性和高效性。

工程师在搭建BMS硬件在环测试模拟环境

工程师在采集数据，观测车辆在充电状态下的电流、电压、SOC的变化

宁德时代掌握业内领先的高精度测量技术，总流总压精度可达千分之五;采样数据精度很高，通过实时了解电池真实工作状态，及时做出判断与修正。

“体检”结束之后，会进入分析、诊断、计算的阶段，之后生成“体检报告”，这个过程可以理解为电池的状态评估。

这时，我们需要了解一个行业的常用术语——SOC。

何为SOC?

电池组的荷电状态(State of Charge，即SOC)，即电池剩余电量。SOC是判断电池过充及过放等一系列故障的基础，精确的估算SOC，可防止电池过充和过放，延长电池的使用寿命，从而提高电池的利用率。

其实，除了SOC估算，还有SOH(State of Health),SOP(State of Power)，用户可通过车上仪表显示看到这些数据，从而确认电池的工作、功能状态。据此，在保护电池的基础上，将潜力发挥最大化，大大提升驾乘体验。

因此SOC等数据估算的准确与否，就显得特别重要。估算不准带来的后果，有可能是汽车抛锚、与预期的行驶里程数不符等。

车辆正在进行快充实验时，SOC显示52%

举个例子，满电情况下续航里程为400公里的车辆在道路行驶。若估算准确，当SOC显示为10%时，还可能行驶的里程是40公里;若估算不准，SOC达到15%，则用户以为的里程为60公里，事实上可能在行驶40公里之后，就已经没电了。很显然，对于用户来说，这样的情况很糟糕。

关于电池状态的估算，需要经过一系列复杂的计算。宁德时代掌握了精确的核心算法，通过基于电池参数的估算方法，有效消除累积误差的影响，估算更精确。NCM估算精确度在3%，LFP在5%左右。

“安全卫士”

保护电池及人身安全

BMS还有另一大核心功能，就是“安全卫士”;可简单理解为保护的作用，主要体现在对电池及高压安全的防护上。

首先，由于电池内部结构的复杂性，电池滥用或损坏会影响到电池寿命及安全性，严重时会造成电池热失控，从而引发安全事故。BMS对电池的保护功能表现在：一方面，对电池状态进行实时监控;另一方面，与整车及充电机等外部系统进行通讯，对充放电过程进行及时有效的控制，从而防止危险事故的发生。

目前，宁德时代已实现了BMS对电池充电、放电及均衡过程全方位的保护，做到了对故障的提前预防、发生检测，过程控制及影响降级。

工程师在-30℃的黑河进行样车冬季测试

其次，电池系统电压可达300-500V，远超人体安全电压，风险隐患极大，高压安全防护为此保驾护航。BMS通过对绝缘电阻、高压互锁及继电器状态的检测，对可能发生的高压泄漏风险进行检测及控制，从而保护驾驶员、乘客及维修人员的人身安全。

工程师在整车厂进行高压测试

说到安全，就不得不提功能安全了。功能安全是BMS安全开发的核心，目的是预防、检测及控制BMS及其他E/E部件故障所造成的动力电池系统危险。宁德时代始终以做世界第一安全电池为发展目标，是业内较早进入功能安全开发领域，也是第一个开发具有ASILD功能安全目标的BMS产品的动力电池企业。

何为ASIL D等级?

国际安全标准ISO26262根据安全风险程度，将安全需求划分为A到D的安全等级(Automotive Safety Integrity Level ，ASIL)，其中D级为最高等级，是最苛刻的安全需求，意味着功能安全开发流程及技术要求更严格、相应的开发成本增加、开发周期延长。

不同安全等级产品的随机硬件失效率要求

ASILD等级要求产品安全目标失效率小于10^-8/h，意味着1辆车假定每天运行4小时, 需要运行7万年才出现1次违反安全目标的功能性故障。而如此低概率的失效率，可媲美飞机的安全设计要求。

宁德时代已先后为宝马、大众、标致雪铁龙及长城等多家国内外客户，提供或合作开发了满足功能安全要求的BMS产品，获得了客户及第三方评审机构的一致认可。在积累了丰富项目经验的同时，宁德时代也逐渐形成了BMS产品功能安全的巨大优势。

其实，BMS的功能远不止这些，可谓“小身材，大智慧”。电池管理系统协同电池包，为整车提供强大的动力电池系统。