#9: Ford Fusion Hybrid’s BMS

福特采用單一的集中式BMS，滿(mǎn)足了Fusion混合動(dòng)力車(chē)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，該系統由一個(gè)單一的集中式BMS監管。

#11: I + ME ACTIA

I + ME ACTIA的BMS由一個(gè)主板和6個(gè)從板組成，其拓撲結構顯然是一個(gè)模塊化的主/從架構，旨在用于不同的EV。

#12: JTT Electronics Ltd. S-line

JTT Electronics為汽車(chē)應用提供了兩種不同的系統：S系列BMS由4個(gè)不同的集中式獨立模塊組成，適用于小型不同的電池規格（S1、S2、S3、S4），電壓分別為55、110、165和200伏。

#13: JTT Electronics Ltd. X-line

對于較大的車(chē)輛，或在一般應用中需要更高的電壓水平，JTT提供X系列，該系列結合了一個(gè)X-BCU主板和幾個(gè)X-MCUP從板來(lái)實(shí)現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(chē)提供監測。

#15: Lian Innovative’s BMS

Lian的BMS使用模塊化架構，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。功率控制單元測量電池組電壓和電流，并連接/斷開(kāi)電池與負載/充電器的連接，中央控制單元管理所有牽引應用和高達900伏的剩余PMU任務(wù)。Innoless內部為無(wú)限電芯板，每塊板分別連接到一節電芯。InnoCab也做了同樣的事情，但是是有線(xiàn)的，而InnoTeg板是一個(gè)有線(xiàn)的解決方案，每塊板可以測量5節電芯。圖6為該BMS的框圖。
#16: Lithium Balance’s S-BMS

S-BMS系統由主板-電池管理控制單元-和監控板-本地監控單元組成。S-BMS和S-BMS 9-16顯示了一個(gè)傳統的主/從架構，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1000V的電動(dòng)汽車(chē)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。監測由兩個(gè)本地監控單元和一個(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)系統的多個(gè)板可連用以增加系統的大電池包電壓?？傊@些BMS可以管理120（Mk3x4smt）、240（Mk3x8）或254（Mk3x12）節串聯(lián)電芯，適用于任何汽車(chē)應用。

#19: Mitsubishi iMiEV’s BMS

三菱的BMS采用模塊化架構，由一個(gè)主板和11個(gè)從板組成。每個(gè)從板能夠監控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(chē)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(xiàn)協(xié)議（無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)）通信，并有可能達到超過(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，可以選擇連接多個(gè)串聯(lián)板（分布式拓撲結構），從而實(shí)現電壓高達2000V的更大系統。所有的電力牽引應用都可以使用該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，設計用于包括48 V的輕型移動(dòng)牽引裝置在內的應用。

#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，包括一個(gè)主控板和8個(gè)從板。每個(gè)從板可以監控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，能夠形成拓撲結構系統并應用于電動(dòng)汽車(chē)，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。它的組成部分包括一個(gè)具有PMU功能的電池主監控器（SOC/SOH估計）和一個(gè)功率測量板（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)、電流監測和幾個(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、主從架構的例子是特斯拉汽車(chē)公司Model S的BMS。所有16個(gè)從控都能夠測量6個(gè)串聯(lián)電芯的電壓，從而得到一個(gè)400 V的系統，其中96個(gè)電芯連續工作。

#27: Tritium’s IQ BMS

Tritium的IQ BMS也代表了一種典型的主/從架構，其中有一個(gè)電池組管理單元（BMU）充當主單元，還有幾個(gè)電芯管理單元（CMU），它充當從單元。多達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，高可達1000V。其他的用于150V（LV）、450 V（HV）或450 V （HV）的汽車(chē)應用。

#29: Ventec SAS i-BMS 8-18S

iBMS 8-18s是Ventec唯壹用于小型電動(dòng)汽車(chē)的BMS。它有一個(gè)集中的分布式結構，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(hù)配置的基于fpga的控制平臺，從而提高了性能和效率。它能夠用卡爾曼濾波器估計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，它通常與foxBMSmaster和foxBMS slave一起工作。但是也有可能不考慮從系統，從而得到一個(gè)集中式架構的系統，其中主模塊也包含CMU和MMU功能。

#32: LION Smart’s Li-BMS V4

LION Smart系統的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組合單元和單獨的PMU單元的模塊化系統結構。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800伏的電動(dòng)汽車(chē)電池包。Li-BMS V4提供了一個(gè)基于客戶(hù)軟件調整的開(kāi)放源代碼。

硬件拓撲

電池管理系統的一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)是其硬件拓撲結構。如上所述，這包括不同結構和組織板子，這些板子是完成管理系統的所有任務(wù)所必需的。首先，各種被檢測的制造商及其BMS被劃分為模塊化和集中化。此外，可以將集中式系統分組為可用于構建分布式拓撲的BMS和不能構建分布式拓撲的BMS（見(jiàn)表2）。

表2 不同結構BMS

接下來(lái)，分析了可用BMS列表的其他顯著(zhù)特性。然而，由于缺乏一些BMS的技術(shù)細節，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論。

拓撲與操作目的

現有的BMS系統包括29個(gè)不同制造商的32個(gè)系統。已經(jīng)發(fā)現，其中10個(gè)系統具有集中的拓撲結構，而22個(gè)系統具有模塊化拓撲結構。此外，這10個(gè)集中式BMS系統中的一些可以細分為不同的集中式變體?？紤]到不同電壓等級集中式BMS的所有變體，在40個(gè)BMS中總共有18個(gè)集中式系統。由于模塊化架構不需要顯式不同的變體來(lái)實(shí)現對不同級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(chē)應用；因此它們不能在高壓下工作。其中5個(gè)具有集中的結構。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(chē)的電池組。18個(gè)集中系統中有13個(gè)只適用于200伏及以下的應用。

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撲，但高壓應用程序更可能由模塊化BMS處理，部分原因是與電壓級別低的幾個(gè)子系統相比，在集中式系統中處理絕緣問(wèn)題更具挑戰性，日產(chǎn)Leaf的360 V系統是個(gè)例外。然而模塊化系統的一個(gè)缺點(diǎn)是需要大量的通信和電源電路，因此相對較高的成本。

對于具有多個(gè)集中板實(shí)例的分布式系統，成本開(kāi)銷(xiāo)甚至更高，因為板上不可避免地存在冗余組件。這可能就是為什么這種拓撲結構在本研究中沒(méi)有得到廣泛應用的原因。

額外的應用

不同的應用對BMS的要求似乎常常相似，因為列表中的許多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(chē)之外，還被廣告用于其他應用，如固定存儲、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)批次電池管理系統中，有28個(gè)可以運行所有常見(jiàn)的鋰離子電池化學(xué)成分,只有兩種系統專(zhuān)門(mén)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(xiàn)通信線(xiàn)路，只有Manzanita Micro（#18）和Navitas Solutions（#20）的BMS沒(méi)有證據表明可以通過(guò)CAN總線(xiàn)通信。CAN總線(xiàn)廣泛使用的原因可能是在汽車(chē)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(xiàn)BMS（例如#20）布局可以用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )取代模塊之間的內部通信，具有潛在的優(yōu)勢，包括減少組裝過(guò)程中的線(xiàn)束、連接器和布線(xiàn)工作。然而，無(wú)線(xiàn)BMS面臨的一個(gè)挑戰是汽車(chē)內部和外部實(shí)體電磁噪聲對無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的干擾，可能會(huì )產(chǎn)生**問(wèn)題。

其他功能

許多系統提供附加的基于PC的軟件來(lái)調整BMS設置和參數，這些工具對于試點(diǎn)或小批量系列和開(kāi)放的研究平臺尤其重要。

市場(chǎng)區域

39種BMS改型中，有37種來(lái)自西歐、北美、日本或中國的制造商。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）和韓國的LG化學(xué)（排名第14）。