在當今科技飛速發展的時代，電池作為各種電子設備和交通工具的重要能源來源，其性能和安全性至關重要。而電池管理系統（BMS）在其中扮演著不可或缺的角色。

隨著智能手機、電動汽車等設備的廣泛普及，人們對電池的續航能力、安全性和可靠性提出了更高的要求。電池管理系統正是為了滿足這些需求而誕生的。它能夠實時監控電池的狀態，確保電池在安全的范圍內運行，延長電池的使用壽命，提高設備的整體性能。

例如，在電動汽車領域，電池管理系統能夠精確地監測電池的電量、電壓、溫度等參數，為駕駛員提供準確的續航里程信息。同時，它還能在電池出現異常情況時及時采取保護措施，防止電池過熱、過充、過放等問題，保障車輛和乘客的安全。

在儲能系統中，電池管理系統可以對大量的電池進行集中管理，實現電池的均衡充電和放電，提高儲能系統的效率和可靠性。

總之，電池管理系統在現代生活中起著至關重要的作用，它的功能也日益受到人們的關注。接下來，我們將詳細探討電池管理系統的具體功能。

二、BMS 的基本概念

電池管理系統（Battery Management System，簡稱 BMS）是電池與用戶之間的重要紐帶，主要對象是二次電池，在現代生活中有著廣泛的適用范圍，可用于電動汽車、電瓶車、機器人、無人機等設備。它是一套管理、控制、使用電池組的系統，主要作用是提高電池的利用率，防止電池出現過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態。

BMS 就像是電池組的 “大腦”，實時監控著電池的各種狀態參數。在電動汽車領域，它精確地監測電池的電量、電壓、溫度等參數，為駕駛員提供準確的續航里程信息，保障車輛和乘客的安全。在儲能系統中，BMS 可以對大量的電池進行集中管理，實現電池的均衡充電和放電，提高儲能系統的效率和可靠性。

BMS 的適用范圍非常廣泛，幾乎所有用電池供電的設備都可以配備 BMS。例如手機電池、充電寶、電腦電池、手電電池、所有電動車、太陽能電池、汽車、玩具車、電動平衡車及滑板車、電池電源的無人機、無線電設備等。對于一些生命周期短的一次性設備，雖然使用 BMS 的成本較大，但為了安全考慮，有時也會使用 BMS。

總之，BMS 在現代生活中起著至關重要的作用，它的適用范圍廣泛，能夠滿足不同設備對電池管理的需求。

三、BMS 的主要功能

（一）過充保護

電池在充電過程中，如果超過安全電壓范圍頂點繼續充電，可能會引發一系列危險情況。BMS 的過充保護功能就如同一位嚴謹的守護者，實時監測電池組的電壓。當充電到安全電壓范圍頂點時，它會迅速切斷電源，維護電池的安全秩序。例如，就像在 “何為 BMS? 它有啥用？|bms | 電池壽命 | 電池組 | 電源 | 鋰電池 - 手機網易網” 中提到的，鋰電池在充電時，鋰原子涌向 “安全屋”，當安全屋住滿鋰離子后繼續充電會產生許多不確定的危險，而保護板的過充保護功能會在此時發揮作用，切斷電源，避免危險發生。同時，在 “什么是電池過充保護 - 探電紀” 中也詳細闡述了過充保護的重要性，過充可能導致電池內部化學反應不穩定，引發熱失控、爆炸或縮短使用壽命。過充保護功能不僅能提高電池的安全性，還能延長電池的使用壽命，確保電池在安全的范圍內運行。

（二）過放保護

電池在放電過程中，電壓會逐漸下降，當電池的電壓完全耗盡時，電池的內部材料會失去活性，嚴重時可導致電池失效。BMS 的過放保護功能會實時監測電池組的電壓，一旦放電到電池的過放電壓，就會立即切斷電源，防止電壓繼續下降。例如在 “bms 有什么作用？- 汽車之家” 中提到，鋰電池在放電的過程中，如果電全部放完耗盡，內部化學材料就會失去活性，導致充不進電或容量下降，而保護板的過放保護功能可以在這種情況下切斷電源，起到保護作用。過放保護功能可以有效避免電池因過度放電而損壞，確保電池在合理的電壓范圍內工作，延長電池的使用壽命和保持其性能穩定。

（三）過流保護

在大電流情況下，電池和設備可能會受到損壞。BMS 的過流保護功能在充放電過程中實時監測電池組的電流，當電流超過安全范圍時，迅速切斷電流的經過，起到保護作用。比如在 “何為 BMS? 它有啥用？|bms | 電池壽命 | 電池組 | 電源 | 鋰電池 - 手機網易網” 中，當鋰電池給負載供電時，如果負載增大導致電流超過安全范圍，保護板的過流保護功能就會發揮作用，防止電流過大損壞電池或設備。過流保護功能可以確保電池在安全的電流范圍內運行，避免因大電流而引發的過熱、損壞等問題，提高電池和設備的安全性和可靠性。

（四）短路保護

在極短時間內，短路可能會對電池造成嚴重損壞。BMS 的短路保護功能在鋰電池短路時（如接錯線、搭錯線、進水等原因），會在極短的時間內切斷電流，防止因短路對電池造成損壞。例如在 “一種 BMS 短路保護的方法、裝置及產品與流程 - X 技術” 中提到，當負載接入時，如果放電電流大于預設電流閾值，BMS 會關斷放電開關；在延時時間后再次打開放電開關對負載充電，若放電電流在反應時間內再次大于預設電流閾值，會關斷放電開關并記錄關斷次數，反復判斷是否為真短路，有效避免了大容性負載接入時觸發短路保護快速切斷放電回路的假短路情況，提升了 BMS 容性負載帶載能力。短路保護功能可以迅速應對短路情況，保護電池免受嚴重損壞，提高電池的安全性。

（五）準確估測 SOC

準確估測電池剩余電量（SOC）是 BMS 的重要功能之一。SOC 反映了電池的剩余容量，其數值上定義為剩余容量占電池容量的比值。例如在 “電池 SOC 是什么意思，電池 SOC 估算方法是怎么樣的？- 嗶哩嗶哩” 中提到，SOC 簡單地說就是電池還剩下多少電，是 BMS 系統中最重要的參數。準確估測 SOC 可以保證 SOC 維持在合理范圍，防止過充過放。通過各種估算方法，如內阻 SOC 計算公式方法、安時積分 SOC 計算公式方法、融合算法、模糊邏輯方法和基于電池性能的 SOC 估計法等，可以有效地估算電池的 SOC。準確估測 SOC 還能為用戶顯示剩余能量，例如在電動汽車中，估算續航里程，提升電池利用效率和安全性能。

（六）動態監測

在充放電過程中，BMS 實時采集電池參數，包括電壓、電流、溫度等。通過動態監測，可以防止過充過放，及時發現電池的異常情況。例如，BMS 可以根據監測到的參數判斷電池是否處于安全狀態，當發現異常時采取相應的保護措施。同時，動態監測還可以挑選出問題電池，對其進行單獨處理，避免影響整個電池組的性能。此外，BMS 還能建立使用歷史檔案，記錄電池的充放電情況、溫度變化等信息，為電池的維護和管理提供依據。

（七）電池間的均衡

單體電池均衡充電對于電池組的性能至關重要。由于生產和使用過程中的不一致性，電池組中各個電池的狀態可能會有所不同。BMS 的均衡充電功能可以使電池組中各個電池達到均衡一致狀態。例如在 “淺析 BMS 保護機制及工作原理” 中提到，均衡管理的必要性來自于電池的生產和使用的不一致性，不同電池的容量不能完全一致，在充放電過程中電化學反應也不同，因此需要進行均衡管理。通過設定啟動和結束均衡的閾值，如一組電池中，單體電壓極值與這組電壓平均值的差值達到一定值時啟動均衡，差值縮小到一定值時結束均衡，實現電池組中各個電池的均衡充電，提高電池組的整體性能和使用壽命。

四、結論

電池管理系統（BMS）的各項功能對于電池的安全和性能具有極其重要的意義。

首先，過充保護、過放保護、過流保護和短路保護功能為電池構筑了堅實的安全防線。這些功能能夠及時檢測到電池在充放電過程中出現的異常情況，并迅速采取相應的保護措施，有效防止了電池過熱、爆炸等危險情況的發生，極大地提高了電池的安全性。同時，通過避免過度充放電和大電流對電池的損害，也延長了電池的使用壽命。

準確估測 SOC 功能則為用戶提供了準確的電池剩余電量信息，使得用戶能夠更好地掌握設備的使用情況，合理安排充電和使用時間。在電動汽車等領域，準確估算續航里程更是為用戶帶來了極大的便利，提升了用戶體驗。此外，準確估測 SOC 還能保證電池在合理的充放電范圍內工作，進一步提高了電池的安全性和性能。

動態監測功能實時采集電池參數，不僅能夠及時發現電池的異常情況，還能為電池的維護和管理提供依據。通過對電池狀態的持續監測，BMS 可以及時采取保護措施，防止問題進一步惡化。同時，建立使用歷史檔案也有助于對電池的性能進行分析和評估，為后續的維護和改進提供參考。

電池間的均衡功能則解決了電池組中單體電池不一致性的問題。通過均衡充電，使各個電池達到均衡一致狀態，提高了電池組的整體性能和使用壽命。這對于大規模電池組的應用，如儲能系統和電動汽車，尤為重要。

最后，BMS 的刷寫功能也為電池管理系統帶來了更多的可能性。通過刷寫新的固件，可以適應技術升級，增加安全性和有效性，排查與修復故障，以及增加新功能。這使得 BMS 能夠始終保持在技術前沿，更好地滿足用戶的需求。

綜上所述，電池管理系統的功能對于保障電池的安全和性能至關重要。在未來，隨著電池技術的不斷發展和應用場景的不斷擴大，BMS 的功能也將不斷完善和創新，為電子設備和交通工具的發展提供更加可靠的動力支持。

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時間 2024/12/05

審核編輯 黃宇