细数电动汽车BMS的三个时代

日前，由中国化学与物理电源行业协会、电池中国网联合主办的“动力电池：大市场VS‘小’问题”主题沙龙在京举行。与会嘉宾分别就动力电池行业面临的广阔市场以及行业发展中存在的部分问题展开了细致、全面的讨论。会上，同济大学汽车学院副院长魏学哲教授向与会嘉宾介绍了电动汽车BMS的相关情况。

魏学哲介绍说，应用到汽车上的不同电池，在不同的应用场合、不同的温度、不同的生命周期阶段，其特性是不一样的，而且电池个体之间也会存在一些差异，这就需要对电池进行管理，即BMS。从狭义上来讲，BMS=电路+算法+软件。

针对锂离子电池的应用场景不同，魏学哲将BMS分为三个阶段。他介绍说，早期锂离子电池主要应用于3C产品和电动自行车，应用特点是规模小，功率、能量级别和成本都较低，对应用的容忍度较好。因此这个阶段被魏学哲称为“1.0时代”，BMS的关键词是“保护”。这其中涉及到欠压、过压、过流、过温等多个方面的保护，因此这一阶段的BMS逻辑比较简单，仅通过硬件方面进行解决。用魏学哲自己的话说，“用低成本、简单粗暴的办法解决应用问题，实际上是把应用掩盖起来了”。

进入2.0时代，锂离子电池的应用发展成为成百上千块电池一同使用，典型的场景就是纯电动汽车。这时电池的特点是规模更大、更注重性能、寿命和安全性，单纯的硬件设计已经无法满足应用需求。因此，这一阶段的关键词是“估计”，包括对SOC、SOH、SOP等电池不同状态的估计。这一阶段的BMS已经有了算法和软件，通过测量电池的各种性能参数，估算状态和参数，提高电池性能和安全性，延长使用寿命。“在这代电池管理系统里，实际上是对基础和现实的和谐，再好的性能也受制于计算能力。”正因如此，魏学哲认为这一阶段的BMS仍然没有发挥最佳的管理能力。

而魏学哲口中的“3.0时代”，则是对未来的期望，当未来应用的电池变成成千上万块的时候，BMS既要了解电池单体的性能，也要为电池的全生命周期服务，因此，他认为这一阶段的关键词应该是“数据”。未来的BMS，将会涉及到大量而细致的在线测量数据，同时还会涉及更高的计算能力、更精确的算法模型、更多的维度管理和更长的生命后期。魏学哲认为，3.0时代将着重于数据驱动的算法，这个时代也被称之为技术对现实的适应，能够真正反映电池本身的能力和整个应用的需求。在3.0时代，电池相关数据将涉及从开发、制造到梯次利用、回收等各个环节，因此魏学哲建议电池企业应将这些数据进行保存，这将对电池的设计、故障检测、性能提升起到很大的帮助。

魏学哲也提到，在目前所处的BMS2.0时代，一些电池企业进行BMS设计还存在一些问题。对于汽车行业而言，长期的发展让企业形成自成体系的工作方法，具有高度的工程化和严谨的流程，而电池行业由于发展时间较短，对这种流程体系认识不深。BMS与汽车密切相关，如果不按汽车行业这种固有的“方法论”开发BMS，当汽车企业大规模进入BMS领域时，电池企业很有可能被淘汰。