電子發燒友網報道（文/吳子鵬）BMS（Battery Management System，電池管理系統）是確保電池組安全、可靠和高效運行的關鍵組件，主要由主控模塊、高壓模塊和從控模塊三部分組成。

BMS的核心功能包括電池狀態監測、充放電管理、平衡電池單元和電池保護等。在實現這些功能時，BMS主控模塊通過通信協議與其他系統組件進行數據交換和指令傳遞，從而實現電池的監控和管理。目前，汽車BMS主要應用的內部通信協議包括CAN FD、菊花鏈、藍牙和紅外等。

基于CAN通信協議的BMS

CAN總線是一種廣泛應用于汽車和工業領域的現場總線協議，在BMS系統中CAN總線常用于連接BMS與電機控制器、充電器等車載系統，同時CAN也可以用于BMS系統內部的通信。

在BMS系統內，CAN通信構建了一種多節點總線通信結構，也是一種主從結構，由中央控制器與多個外設組成，通過基帶物理層的雙絞線進行數據傳輸，具有較高的實時性和抗干擾能力。

在構建BMS應用時，CAN總線的優勢是抗干擾能力強，采用CRC校驗和其他錯誤檢測機制，保證數據的準確性；節點數量多，支持總線型網絡結構，可擴展性強，一般可擴展至數十個傳輸電池模組節點；成本低，作為成熟的通信協議，CAN通信具有一定的成本優勢。

通過CAN通信，BMS可以實現動態采集電動汽車電池組的參數研究和電池性能參數。當然，為了增加系統可靠性，一般需要對BMS內部的CAN通信做隔離，比如可以使用高速光耦進行隔離。

基于RS232通信協議的BMS

RS232是一種串口通信協議，常用于連接計算機與外圍設備。RS232是一種比較老舊的通信協議，因此多用于BMS的臨時應用，如配置測試和故障排除。另外，BMS也可通過RS232接口與上位機標定軟件進行外部通信。


基于RS232的BMS通信具有結構簡單、易于實現的優點，不過RS232通信只支持點對點，且傳輸速率和距離都有限制，因此應用范圍較為有限。

基于RS485通信協議的BMS

RS485和CAN都是串行通信協議。RS485采用平衡發送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。一般而言，RS485推薦使用菊花鏈連接其節點，驅動器、接收器和收發器通過短網存根接入主干線。RS485標準規定單位負載為12K，最多掛載32個負載。

一般BMS主控系統在提供接口時，會同時提供RS485和CAN，以此來提升設計的靈活性和效率。不過，由于RS485理論上可以達到1200米的傳輸距離，并具有多節點連接的能力，因此廣泛適用于大型電池儲能系統的監控和管理。

基于藍牙/NFC/Wi-Fi的無線BMS

美國通用汽車在2022年Q2推出業內第一款完全無線BMS的量產電動汽車，并表示后續將在所有開發計劃的奧特能平臺搭載無線BMS（wBMS）。當前，wBMS已經得到了車廠的廣泛重視。

wBMS與傳統的有線BMS功能相同且架構類似，唯一的區別在于內部和外部溝通渠道。與傳統的BMS相比，wBMS功耗更低，可擴展性強，同時無線通信可減少包內線束，簡化Pack結構，提升整包能量密度，主從板之間無高壓風險，相比CAN通信及菊花鏈通信，wBMS更安全，被業內認為是未來電池管理系統的發展方向。

相較而言，wBMS沒有了復雜的線纜和連接器，可以進一步提高了產品的可靠性，并提升BMS系統設計的靈活性。不過，由于是無線傳輸的方式，是一種新式的傳輸方式，因此在測試端也面臨全新的挑戰，比如無線芯片與模組通信測試，電池包整體無線測試，以及基于實際外場干擾的功能測試等。

目前，德州儀器、ADI、NXP和Dukosi等公司都已經推出了wBMS方案，采用的無線技術包括低功耗藍牙、Wi-Fi、NFC、Zigbee和Sub-1 GHz等。如上所述，這些無線方案的推出，大幅提升了BMS設計的靈活性。

基于紅外的BMS通信系統

隨著技術創新，目前BMS系統已經非常多元，包括管理系統、控制模組、顯示模組、無線通信模組、電氣設備等。目前主流的量產電動車型普遍采用了分布式的BMS架構，優勢在于可以根據不同的電池系統串并聯設計進行高效的配置，BMS連接到電池之間的線束距離更短、更均勻、可靠性更高，同時也可以支持體積更大的電池系統設計。

在分布式BMS內部，模組與模組之間，模組與主芯片之間的信息傳輸就非常重要。除了我們上述提到的有線和無線方式，還有一些傳輸方式也非常受到廠商的重視，比如基于以太網的傳輸，不過這種傳輸性價比目前還有挑戰。在這里，我們要介紹的是基于紅外傳輸的電池系統智能控制。

基于紅外傳輸的方式，采用一套收發系統進行紅外數據的傳輸和接收，發射器和接收器可接收、發送傳輸電池包內部和外部數據，這樣的方式也能夠避免走線并降低成本，目前包括恩智浦在內的一些公司正在做這方面的探索。

結語

BMS是電動汽車重要的功能單元，其主要功能包括監控電池的狀態，最重要就是監控電壓、電流、溫度、剩余電量和健康狀態等關鍵參數，而這些數據都需要傳輸。過往，BMS主要通過CAN總線進行傳輸，不過隨著汽車線束方面的挑戰日益增大，wBMS成為更受青睞的方式，相信未來會有越來越多的無線技術進入BMS。