#9: Ford Fusion Hybrid’s BMS
福特采用單一的集中式BMS，滿足了Fusion混合動(dòng)力車的所有電池相關(guān)任務(wù)，電池中76個(gè)串聯(lián)電芯加起來(lái)的總系統(tǒng)電壓為275 V。
#10: Hitachi’s Chevrolet Malibu Eco-BMS
32個(gè)串聯(lián)電芯組合在Malibu Eco電池包，總壓為115V，該系統(tǒng)由一個(gè)單一的集中式BMS監(jiān)管。
#11: I + ME ACTIA
I + ME ACTIA的BMS由一個(gè)主板和6個(gè)從板組成，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)顯然是一個(gè)模塊化的主/從架構(gòu)，旨在用于不同的EV。
#12: JTT Electronics Ltd. S-line
JTT Electronics為汽車應(yīng)用提供了兩種不同的系統(tǒng)：S系列BMS由4個(gè)不同的集中式獨(dú)立模塊組成，適用于小型不同的電池規(guī)格（S1、S2、S3、S4），電壓分別為55、110、165和200伏。
#13: JTT Electronics Ltd. X-line
對(duì)于較大的車輛，或在一般應(yīng)用中需要更高的電壓水平，JTT提供X系列，該系列結(jié)合了一個(gè)X-BCU主板和幾個(gè)X-MCUP從板來(lái)實(shí)現(xiàn)BMS的所有必要功能。
#14: LG Chem’s Chevrolet Volt-BMS
LG化學(xué)的模塊化BMS由一塊主板和四塊從板組成，為雪佛蘭的Volt電動(dòng)汽車提供監(jiān)測(cè)。
#15: Lian Innovative’s BMS
Lian的BMS使用模塊化架構(gòu)，包括一個(gè)功率控制單元（PCU），一個(gè)中央控制器單元（CCU）和電芯板（CB），無(wú)論是InnoCab, InnoLess，或InnoTeg。功率控制單元測(cè)量電池組電壓和電流，并連接/斷開(kāi)電池與負(fù)載/充電器的連接，中央控制單元管理所有牽引應(yīng)用和高達(dá)900伏的剩余PMU任務(wù)。Innoless內(nèi)部為無(wú)限電芯板，每塊板分別連接到一節(jié)電芯。InnoCab也做了同樣的事情，但是是有線的，而InnoTeg板是一個(gè)有線的解決方案，每塊板可以測(cè)量5節(jié)電芯。圖6為該BMS的框圖。
#16: Lithium Balance’s S-BMS
S-BMS系統(tǒng)由主板-電池管理控制單元-和監(jiān)控板-本地監(jiān)控單元組成。S-BMS和S-BMS 9-16顯示了一個(gè)傳統(tǒng)的主/從架構(gòu)，在不同的板上具有MMU+CMU和PMU功能。然而，S-BMS能夠適用于高達(dá)1000V的電動(dòng)汽車電池包。
#17: Lithium Balance’s S-BMS 9-16
相比之下，模塊化的S-BMS 9-16只能使用于總壓為48 V的電池包。監(jiān)測(cè)由兩個(gè)本地監(jiān)控單元和一個(gè)電池管理控制單元完成。
#18: Manzanita Micro’s Mk3x-line
Manzanita提供三種不同大小的集中式BMS——Mk3鋰電池BMS。每個(gè)系統(tǒng)的多個(gè)板可連用以增加系統(tǒng)的大電池包電壓?？傊@些BMS可以管理120（Mk3x4smt）、240（Mk3x8）或254（Mk3x12）節(jié)串聯(lián)電芯，適用于任何汽車應(yīng)用。
#19: Mitsubishi iMiEV’s BMS
三菱的BMS采用模塊化架構(gòu)，由一個(gè)主板和11個(gè)從板組成。每個(gè)從板能夠監(jiān)控8個(gè)串聯(lián)電芯，這使得三菱iMiEV的電池包總壓為330 V。
#20: Navitas Solutions’ Wireless BMS(WiBMS)
Navitas提供了一個(gè)可適用于所有電動(dòng)汽車的模塊化BMS，包括一個(gè)主控和多個(gè)從控。該BMS的特點(diǎn)是從控和主控之間通過(guò)無(wú)線協(xié)議（無(wú)線局域網(wǎng)）通信，并有可能達(dá)到超過(guò)1000V的電池包電壓。圖7中顯示了該BMS的框圖。
#21: Orion BMS – Extended Size
Orion BMS是一個(gè)集中式系統(tǒng)，可以選擇連接多個(gè)串聯(lián)板（分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)），從而實(shí)現(xiàn)電壓高達(dá)2000V的更大系統(tǒng)。所有的電力牽引應(yīng)用都可以使用該BMS進(jìn)行管理。
#22: Orion BMS – Junior
Orion Jr BMS是一個(gè)較小的版本，不能形成分布式架構(gòu)，設(shè)計(jì)用于包括48 V的輕型移動(dòng)牽引裝置在內(nèi)的應(yīng)用。
#23: Preh GmbH’s BMW i3-BMS
Preh為寶馬i3提供了一個(gè)模塊化的BMS系統(tǒng)，包括一個(gè)主控板和8個(gè)從板。每個(gè)從板可以監(jiān)控12個(gè)串聯(lián)電芯，共96個(gè)串聯(lián)電芯，電池包總電壓為360V。
#24: REAP Systems’ BMS
REAP Systems生產(chǎn)集中式的鋰電池BMS，能夠形成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)并應(yīng)用于電動(dòng)汽車，所有單板均可處理14個(gè)串聯(lián)電芯。
#25: Sensortechnik Wiedemann’s – STW – mBMS
STW的mBMS是一個(gè)模塊化的三部分系統(tǒng)。它的組成部分包括一個(gè)具有PMU功能的電池主監(jiān)控器（SOC/SOH估計(jì)）和一個(gè)功率測(cè)量板（PMB）（電壓/溫度/電流控制），它還完成一些PMU任務(wù)，例如斷開(kāi)開(kāi)關(guān)、電流監(jiān)測(cè)和幾個(gè)電芯采集電路（CSC）。該BMS的大適用電壓為800 V，能夠用于所有電力牽引應(yīng)用。圖8中顯示了該BMS的框圖。
#26: Tesla Motors’ Model S-BMS
另一個(gè)典型的模塊化、主從架構(gòu)的例子是特斯拉汽車公司Model S的BMS。所有16個(gè)從控都能夠測(cè)量6個(gè)串聯(lián)電芯的電壓，從而得到一個(gè)400 V的系統(tǒng)，其中96個(gè)電芯連續(xù)工作。
#27: Tritium’s IQ BMS
Tritium的IQ BMS也代表了一種典型的主/從架構(gòu)，其中有一個(gè)電池組管理單元（BMU）充當(dāng)主單元，還有幾個(gè)電芯管理單元（CMU），它充當(dāng)從單元。多達(dá)256個(gè)電池可以串聯(lián)起來(lái)形成一個(gè)1000V的電池組。
#28: Valence U-BMS
Valence提供了四種不同電池尺寸的集中系統(tǒng)變體：U-BMS-LV、U-BMS-LVM、U-BMS-HV和U-BMS-SHV。U-BMS-LVM允許多個(gè)單元連接到分布式系統(tǒng)，高可達(dá)1000V。其他的用于150V（LV）、450 V（HV）或450 V （HV）的汽車應(yīng)用。
#29: Ventec SAS i-BMS 8-18S
iBMS 8-18s是Ventec唯壹用于小型電動(dòng)汽車的BMS。它有一個(gè)集中的分布式結(jié)構(gòu)，每個(gè)模塊處理18個(gè)單元，電池包總壓包壓限制在1000V。
#30: Altera’s BMS
Altera提供了一個(gè)靈活可以由客戶配置的基于fpga的控制平臺(tái)，從而提高了性能和效率。它能夠用卡爾曼濾波器估計(jì)96個(gè)串聯(lián)電芯的SOC、SOH。
#31: Fraunhofer’s fox BMS
Fraunhofer的fox BMS是一個(gè)靈活的基于fpga的BMS平臺(tái)，它通常與foxBMSmaster和foxBMS slave一起工作。但是也有可能不考慮從系統(tǒng)，從而得到一個(gè)集中式架構(gòu)的系統(tǒng)，其中主模塊也包含CMU和MMU功能。
#32: LION Smart’s Li-BMS V4
LION Smart系統(tǒng)的BMS由主控模塊LION和多個(gè)從控模塊LION組成，采用典型的CMU/ MMU組合單元和單獨(dú)的PMU單元的模塊化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。技術(shù)上可以連接16個(gè)從板，每個(gè)從板12個(gè)串聯(lián)電芯，終形成一個(gè)電池高達(dá)800伏的電動(dòng)汽車電池包。Li-BMS V4提供了一個(gè)基于客戶軟件調(diào)整的開(kāi)放源代碼。
硬件拓?fù)?/span>
電池管理系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是其硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如上所述，這包括不同結(jié)構(gòu)和組織板子，這些板子是完成管理系統(tǒng)的所有任務(wù)所必需的。首先，各種被檢測(cè)的制造商及其BMS被劃分為模塊化和集中化。此外，可以將集中式系統(tǒng)分組為可用于構(gòu)建分布式拓?fù)涞?/span>BMS和不能構(gòu)建分布式拓?fù)涞?/span>BMS（見(jiàn)表2）。
表2 不同結(jié)構(gòu)BMS
接下來(lái)，分析了可用BMS列表的其他顯著特性。然而，由于缺乏一些BMS的技術(shù)細(xì)節(jié)，并不是所有必要的信息都是可用的，因此不可能得出所有這些特性的結(jié)論。
拓?fù)渑c操作目的
現(xiàn)有的BMS系統(tǒng)包括29個(gè)不同制造商的32個(gè)系統(tǒng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，其中10個(gè)系統(tǒng)具有集中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而22個(gè)系統(tǒng)具有模塊化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。此外，這10個(gè)集中式BMS系統(tǒng)中的一些可以細(xì)分為不同的集中式變體?？紤]到不同電壓等級(jí)集中式BMS的所有變體，在40個(gè)BMS中總共有18個(gè)集中式系統(tǒng)。由于模塊化架構(gòu)不需要顯式不同的變體來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同級(jí)別電池包電壓的控制，因此添加所需的PMU或CMU板就足夠了。如前所述，集中式系統(tǒng)為特定的需求提供了一種簡(jiǎn)單且成本有效的解決方案，但可伸縮性有限。
分析表明，只有7個(gè)BMS沒(méi)有明確打算在純電動(dòng)汽車應(yīng)用；因此它們不能在高壓下工作。其中5個(gè)具有集中的結(jié)構(gòu)。此外，在分析中考慮的22個(gè)模塊化BMS中，有20個(gè)用于管理純電動(dòng)汽車的電池組。18個(gè)集中系統(tǒng)中有13個(gè)只適用于200伏及以下的應(yīng)用。
盡管其中一些集中式BMS允許互連，從而建立更大的分布式拓?fù)?，但高壓?yīng)用程序更可能由模塊化BMS處理，部分原因是與電壓級(jí)別低的幾個(gè)子系統(tǒng)相比，在集中式系統(tǒng)中處理絕緣問(wèn)題更具挑戰(zhàn)性，日產(chǎn)Leaf的360 V系統(tǒng)是個(gè)例外。然而模塊化系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是需要大量的通信和電源電路，因此相對(duì)較高的成本。
對(duì)于具有多個(gè)集中板實(shí)例的分布式系統(tǒng)，成本開(kāi)銷甚至更高，因?yàn)榘迳喜豢杀苊獾卮嬖谌哂嘟M件。這可能就是為什么這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在本研究中沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用的原因。
額外的應(yīng)用
不同的應(yīng)用對(duì)BMS的要求似乎常常相似，因?yàn)榱斜碇械脑S多BMS能夠在至少一個(gè)額外的操作上下文中工作。在30個(gè)批量生產(chǎn)的中試bms中，有25個(gè)除了用于汽車之外，還被廣告用于其他應(yīng)用，如固定存儲(chǔ)、電源備份或海上交通工具。
電芯化學(xué)
使用具有不同電芯化學(xué)性質(zhì)的BMS的主要限制因素是每個(gè)CMU通道可測(cè)量的大電芯電壓。鋰鐵磷電池的大電壓為3.65伏，是所有鋰離子電池化學(xué)反應(yīng)的低電壓之一，而廣泛分布的鎳錳鈷電池的大電壓為4.2伏。因此，所有鋰鐵磷電池都可以由任何列出的鋰離子BMA管理。在分析的30個(gè)試點(diǎn)批次電池管理系統(tǒng)中，有28個(gè)可以運(yùn)行所有常見(jiàn)的鋰離子電池化學(xué)成分,只有兩種系統(tǒng)專門用于鋰鐵磷酸鹽電池。
通信接口
幾乎所有經(jīng)過(guò)考慮的BMS都至少使用一條CAN總線通信線路，只有Manzanita Micro（#18）和Navitas Solutions（#20）的BMS沒(méi)有證據(jù)表明可以通過(guò)CAN總線通信。CAN總線廣泛使用的原因可能是在汽車環(huán)境中易于與其他控制器接口，這些控制器通常已經(jīng)使用CAN通信。
無(wú)線BMS（例如#20）布局可以用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)取代模塊之間的內(nèi)部通信，具有潛在的優(yōu)勢(shì)，包括減少組裝過(guò)程中的線束、連接器和布線工作。然而，無(wú)線BMS面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是汽車內(nèi)部和外部實(shí)體電磁噪聲對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的干擾，可能會(huì)產(chǎn)生**問(wèn)題。
其他功能
許多系統(tǒng)提供附加的基于PC的軟件來(lái)調(diào)整BMS設(shè)置和參數(shù)，這些工具對(duì)于試點(diǎn)或小批量系列和開(kāi)放的研究平臺(tái)尤其重要。
市場(chǎng)區(qū)域
39種BMS改型中，有37種來(lái)自西歐、北美、日本或中國(guó)的制造商。唯壹值得注意的兩個(gè)例外是總部位于澳大利亞的Tritium（排名第27）和韓國(guó)的LG化學(xué)（排名第14）。