BMS电池管理系统三种均衡控制算法的区别与应用场景

BMS均衡技术主要是指电池管理系统BMS中用于维护电池组中各个单体电池电量一致性的技术。其基本原理是通过监控电池组的充放电状态，以及各个单体电池的电压、电流、温度等参数，然后通过相应的控制策略，对电池单体进行充放电过程中的调节，降低电池单体之间的不均衡特性，使得各个单体电池的电量尽可能地保持一致，从而提高整个BMS系统的性能和寿命。

根据BMS的三种均衡控制算法的区别与不同的应用场景，推荐安全稳定且高效的BMS方案及主控芯片。

各均衡方案优缺点对比：① 被动均衡方式优点：电路结构简单，成本较低。缺点：只能做充电均衡。同时，在充电均衡过程中，多余的能量是作为热量释放掉的，使得整个系统的效率低、功耗高，均衡电流50mA。BMS应用：电动自行车、电摩。② 飞度电容方案优点：成本低，结构简单，主动式能量利用率高。缺点：均衡效率有限，是把电容作为能量传递的载体。该方案可以实现能量在电池组任意两个单体之间的直接转移。由于均衡电流受电容电压与电池组中单体电压之差的限制，随着均衡过程的进行，均衡速度会越来越慢，量产均衡电流300mA左右。③ 储能电感方案优点：主动式能量利用率高，均衡效果大于电容方案，量产均衡电流5A。缺点：只能在相邻的两节之间转移能量；成本偏高，结构复杂DC/DC单向均衡：均衡性能有限，目前量产均衡电流可以到1ADC/DC双向均衡：均衡效果理想，成本高，结构复杂，适用于大型动力电池或储能站电池，目前量产均衡电流可以到5A。

实战方案推荐：

方案一：基于NXPS32K144的BMS一体机解决方案

一般BMS由一个主控单元和多个从控单元组成，从控单元直接连接电池包(BatteryPack)，采集电池的电压、电流和温度等，主控单元通过CAN汇流排或DaisyChain(菊轮链)通信等方式管理多个从控单元。基于NXPS32K144的BMS一体机解决方案支持菊轮链和CAN网路。具有极大的灵活性，可满足不同客户的需求。

使用NXPS32K144作为BMS的控制处理单元，一方面留有CANBUS可以与其他的BMU及其它ECU连接，接受车身诸多感测器的信号，另一方面使用SPI直接或透过NXPMC33664转为TransformerPhysicalLayer(TPL)与NXPMC33771AFEIC通信，获取AFE采集的资料。

核心技术优势

· 监测单节电池的电压、温度

· 监测整串的电压、电流、温度

· 单节电池之间具有被动均衡功能

· 电池包之间采用CAN汇流排或者菊轮炼连接

· 带有多种保护和诊断功能

· 支援SPI/TPL两种可选配的通信方式

方案规格

· 单颗MC33771可监测7到14串电池

· 内置被动均衡电流开关管，最大支援300mA被动均衡电流

· 内置库伦计，用于电流检测

· ASILC芯片功能安全等级

· 可支援63颗MC33771级联

· 检测精度2mV

· 支援43种内部自检测功能

· 65us内同步测量电压电流

方案二：一体式智能BMS电池管理系统应用方案

极海半导体智能电池管理系统应用方案，支持实时采集、处理、存储电池组运行过程中的重要信息，可配合外部设备如整车控制器交换信息，解决电池系统中安全性、可用性、易用性、使用寿命等关键问题，有效延长电池使用寿命，提高电池能源的利用率。

方案特点

· 采用 APM32F103RCT7系列车规级 MCU

· 支持6~18V超宽电源输入

· 支持42串电压采集（精度±5mV）

· 支持12路温度采集（温度±1℃）

· 支持多路CAN通讯，整车CAN支持特定帧唤醒

· 8路高边驱动，4路低边，均支持三态检测

· 支持分流器和霍尔传感器等高精度电流检测

· 系统支持OTA远程升级、带升级失败程序回滚等功能

APM32F103RCT7芯片框图

极海APM32F103RCT7产品特性

· 基于Arm® Cortex®-M3内核，工作主频96MHz

· 内置256KB FLASH，有效支持大量数据的OTA升级

· 工作温度覆盖-40℃~105℃，对复杂工作环境具有高适应性，保障系统稳定运行

· 12-bit 高精度ADC，可协助AFE做采集精度补偿，并可准确检测功率器件，防止过温故障

· 集成丰富的外设接口，可实时有效地与模拟前端、霍尔传感器等外设传感器进行通信

· 支持双CAN接口，符合2.0A/2.0B（主动）规范，通信速率高达1Mbit/s，支持USB和CAN独立工作，满足车身控制、仪表通信、整车充电控制、监控以及标定操作需求

· 芯片ESD等级高达5.5KV，抗干扰能力强，对电磁环境有更高容忍度

· 通过AEC-Q100车规认证、IEC61508 SIL3功能安全认证