电池包一般是由电池模组、热管理系统、电池管理系统（BMS）、电气系统及结构件组成，其中电池模组是由多个电芯组成。

　　当对电池进行充电时，正极的含锂化合物有锂离子脱出，锂离子经过电解液运动到负极。负极的碳材料呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

　　当对电池进行放电时（即个人会使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。

　　下图是脉冲放电时，充放电设备采集的电芯充放电电流和电压曲线A时，电芯电压有个缓慢上升的过程。同样的，当电流由50A跳变至0A时，电芯电压缓慢下降。这种特性，称为电芯电压滞回特性。

　　SOC是指电池的荷电状态（state of charge），也叫作剩余电量，一般用一个百分比来表示。

　　从前面的介绍可知，电池所处的温度和放电倍率不同，电池的最大可用容量和剩余电量也不相同，按照上述定义，计算的SOC值也不相同。

　　为了电池状态估计参考的基础指标一致，在实际工程应用中，通常将SOC定义在25℃@1/3C，并以此为基准标定电芯的SOC-OCV曲线、功率脉谱和内阻脉谱等参数表。

　　开路电压：电池不带负载，且滞回特性消除之后的电池端电压。一般电池断开负载之后需要静止1h以上，采集到的端电压叫做开路电压。

　　下图展示了电池内阻随温度和电池SOC的变化关系。温度越低，电池内阻越大；SOC越高，电池内阻越小。

　　电池的状态不易观测、不断衰老、一致性差异等因素，在成组之后，为了能够更好的保证系统的安全，需要有专门的控制器BMS来解决这些问题。

　　将所有电气部件集中在一块板子上。这种硬件架构优点是电路设计简单，成本低；缺点是单体采样的线束比较长采样压降不一，采样线束设计复杂，采样通道数有限，适用于较小的电池包。

　　分布式硬件架构包括主板和从板。这种硬件架构优点是采样线束距离均匀；缺点是成本比较高，需要额外的芯片将各个模块的信息整个发送给BMS主板。

　　BMS是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带。BMS实时采集、处理、存储电池模组运行过程中的重要信息，与外部设备如整车控制器交换信息，保障锂电池系统的安全可靠运行。

　　通常，BMS采用分压电路测V1~V4相对于V0的电压。用于诊断保险丝和继电器的连通状态。

　　当原边电流流过导体时，在导体周围产生磁场强度与电流的大小成正比的磁场，霍尔元件输出与气隙处磁感应强度成正比的电压信号，放大电路将该信号放大输出。

　　分流器的原理是在母线回路中串联微欧级别的电阻，经过测量压降的形式，依据欧母定律计算电流的大小

　　目前BMS对于电芯电压和温度采样一般都会采用成熟的AFE采样芯片完成。常用的采样芯片制造公司有：ADI、TI和NXP等。

　　以ADI公司生产的ADBMS6815为例。一颗6815芯片有12个电芯电压采集通道和2个温度采集通道。一般电池包需采集96路电芯电压，因此，需要8颗6815芯片。每颗6815芯片之间通过SPI通讯，最后再将采集电压和温度采样值传递给BMS主板。

　　如下图所示，芯片中包含两路模数转换器（ ADC ），电芯电压采集时，芯片分别控制两路多路复用开关工作，依次测量C1到C0、C2到C1、…、C12到C11的电压值，从而获得各个电芯的电压。

　　电池包内温度传感器是负温度系数的热敏电阻（NTC），温度越高热敏电阻的阻值越小。通常，BMS采用分压电路采集热敏电阻的分压确定热敏电阻的阻值，从而得到温度值。

　　根据电池的开路电压与电池的SOC存在一 一对应的关系的特点，在电池包静止1h获取电池的OCV之后，根据SOC-OCV曲线，查表获取电池SOC。

　　系统中状态向量不可用测量设备直接测量，比如：电芯的SOC，观测向量可以测量，比如：电芯电压和温度，系统控制向量是引起系统状态发生改变的自变量，比如：电流。卡尔曼滤波算法是根据观测向量估计系统的状态向量。

　　卡尔曼滤波算法迭代过程分为两部分：时间更新和量测更新。具体的推导过程可以借鉴：DanSimon. 最优状态估计:卡尔曼,H∞及非线性滤波[M]. 国防工业出版社, 2013.

　　x_{k}^{+}：表示采用前k个测量值对k时刻的状态量进行估计，也叫做后验估计。

　　x_{k}^{-}：表示采用前k-1个测量值对k时刻的状态量进行估计，也叫做先验估计。

　　根据电池当前及之前一段时间内的充放电状态，估算电池的最大充放电能力，包括：最大允许的充电功率和最大允许的放电功率。

　　根据电池的SOC和温度，查表确定最大持续充放电功率和最大瞬时充放电功率。

　　电芯的去极化速度，决定当前上限功率使用的频率。当SEI膜表面的Li 离子堆积速度大于负极的吸收速度时候，就会发生电压下降，上限功率无法维持。

　　当功率大于对应的持续功率时候，对大于持续功率的部分进行能量积分acc_E。

　　当acc_E大于一定的阈值的时候，峰值功率无法维持，需要按照一定的斜率降低对应的限值功率。

　　当前的功率小于对应的恒定功率的时候，接着来进行积分，当两者的能量逐渐抵消时候，限值功率按照一定的斜率开始恢复至峰值功率。

　　下图，当C的面积大于一定阈值的时候，限值功率就需要往持续功率方向限制，同时当D的面积与C的面积大致相当时候，限值功率就需要再次恢复至峰值功率。

　　根据OCV-SOC曲线确定两个准确的SOC值，并安时累积计算这两个SOC之间的累积充入或放出电量，然后计算出电池的容量，从而得到SOH。

　　根据电池的累积充放电量，计算等效循环次数，线性插值查循环寿命表，得到电池的循环寿命SOH

　　两点法计算SOC，对电流传感器的精度和OCV测量精度要求很高。下表通过假设SOC误差和电流传感器的偏差，推演了两点法计算电池容量的偏差。计算根据结果得出， ∆SOC 偏差2%，电流传感器偏差0.125A，累积20H，在∆SOC60%时，按照该方法计算出的电池容量偏差才会小于5%。

　　绝缘检测的目的：检测电池包的正极对壳体和负极对壳体的绝缘阻值，防止电池包漏电导致安全事故发生。

　　目前用得最多的是平衡电桥法，因为是GB 18384-2015推荐的方法，也称为国标法。

　　在正负高压母线与车身地之间并联标准电阻，通过切换开关，改变正负母线对车身地的电压分压比，计算电池包的绝缘电阻。

　　整车由于有Y电容（下图中C1和C2）存在，每次闭合开关时，由于需要给Y电容充电，不能快速测准电压，因此导致计算的绝缘电阻有偏差，甚至无法计算出绝缘电阻。

　　解决方案：通过实车标定，确定闭合开关之后，等待一段时间之后再检测电压，这样计算出的绝缘电阻相对来说会准确。

　　快充过程中，BMS与快充桩之间的通讯，遵循GB/T 27930-2015的规范。

　　在充电末期，闭合高电量电池的并联电阻，维持高电量电池恒压状态，其余电池继续恒流充电，直至模块内所有单体电池达到同一电压。

　　根据GB/T 38661的要求，BMS需诊断的基本项目6项和可扩展项目11项，一共17个项故障。除了这些基础要求之外，BMS还应该要依据整车功能设计和电池系统的具体需求设置更多故障。

　　1.北京理工大学先进储能科学与应用课题组网站：先进储能科学与应用课题组网站

　　4.GB/T 27930-2015+电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议

　　6.GB/T 32960.3-2016+电动汽车远程服务与管理系统技术规范+第3部分：通信协议及数据格式