電動(dòng)汽車用鋰離子電池容量大、串并聯(lián)節(jié)數(shù)多，系統(tǒng)復(fù)雜，加之安全性、耐久性、動(dòng)力性等性能要求高、實(shí)現(xiàn)難度大，因此成為影響電動(dòng)汽車推廣普及的瓶頸。鋰離子電池安全工作區(qū)域受到溫度、電壓窗口限制，超過(guò)該窗口的范圍，電池性能就會(huì)加速衰減，甚至發(fā)生安全問(wèn)題。

目前，大部分車用鋰離子電池，要求的可靠工作溫度為，放電時(shí)-20~55°C，充電時(shí)0~45°C（對(duì)石墨負(fù)極），而對(duì)于負(fù)極LTO充電時(shí)最低溫度為-30°C；工作電壓一般為1.5~4.2 V左右（對(duì)于LiCoO2/C、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2/C、LiCoxNiyMnzO2/C以及LiMn2O4/C等材料體系約2.5~4.2 V，對(duì)于LiMn2O4/Li4Ti5O12 材料體系約1.5~2.7 V，對(duì)于LiFePO4/C 材料體系約2.0~3.7 V）。

溫度對(duì)鋰電池性能尤其安全性具有決定性的影響，根據(jù)電極材料類型的不同，鋰電池（C/LiMn2O4，C/LMO，C/LiCoxNiyMnzO2，C/NCM，C/LiFePO4，C/LiNi0.8Co0.15Al0.05O2，C/NCA）典型的工作溫度如下：放電在-20-55℃，充電在0-45℃；負(fù)極材料為L(zhǎng)i4Ti5O12 或者 LTO時(shí)，最低充電溫度往往可以達(dá)到-30℃。

當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)給電池的壽命造成不利影響。當(dāng)溫度高至一定程度，則可能造成安全問(wèn)題。如下圖所示中，當(dāng)溫度為90~120℃時(shí)，SEI 膜將開(kāi)始放熱分解，而一些電解質(zhì)體系會(huì)在較低溫度下分解約69℃。當(dāng)溫度超過(guò)120℃，SEI 膜分解后無(wú)法保護(hù)負(fù)碳電極，使得負(fù)極與有機(jī)電解質(zhì)直接反應(yīng)，產(chǎn)生可燃?xì)怏w。

當(dāng)溫度為130 ℃，隔膜將開(kāi)始熔化并關(guān)閉離子通道，使得電池的正負(fù)極暫時(shí)沒(méi)有電流流動(dòng)。當(dāng)溫度升高時(shí)，正極材料開(kāi)始分解（LiCoO 2 開(kāi)始分解約在150 ℃，LiNi0.8Co0.15Al0.05O2在約160 ℃，LiNixCoyMnzO2 在約210℃，LiMn2O4 在約265℃，LiFePO4在約310℃）并產(chǎn)生氧氣。

當(dāng)溫度高于200℃時(shí)，電解液會(huì)分解并產(chǎn)生可燃性氣體，并且與由正極的分解產(chǎn)生的氧氣劇烈反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致熱失控。在0℃以下充電，會(huì)造成鋰金屬在負(fù)極表面形成電鍍層，這會(huì)減少電池的循環(huán)壽命。

過(guò)低的電壓或者過(guò)放電，會(huì)導(dǎo)致電解液分解并產(chǎn)生可燃?xì)怏w進(jìn)而導(dǎo)致潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。過(guò)高的電壓或者過(guò)充電，可能導(dǎo)致正極材料失去活性，并產(chǎn)生大量的熱；普通電解質(zhì)在電壓高于4.5V時(shí)會(huì)分解。

為了解決這些問(wèn)題，人們?cè)噲D開(kāi)發(fā)能夠在非常惡劣的情況下進(jìn)行工作的新電池系統(tǒng)，另一方面，目前商業(yè)化鋰離子電池必須連接管理系統(tǒng)，使鋰離子電池可以得到有效的控制和管理，每個(gè)單電池都在適當(dāng)?shù)臈l件下工作，充分保證電池的安全性、耐久性和動(dòng)力性。

所以電池管理系統(tǒng)的主要任務(wù)是保證電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性能，可以分解成如下三個(gè)方面：

1）安全性，保護(hù)電池單體或電池組免受損壞，防止出現(xiàn)安全事故；

2）耐久性，使電池工作在可靠的安全區(qū)域內(nèi)，延長(zhǎng)電池的使用壽命；

3）動(dòng)力性，維持電池工作在滿足車輛要求的狀態(tài)下。

鋰離子電池的安全工作區(qū)域如下圖所示，稱為鋰離子電池的安全操作窗口，

BMS系統(tǒng)由各類傳感器、執(zhí)行器、控制器以及信號(hào)線等組成，為滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，BMS應(yīng)該具有的功能前面已經(jīng)有描述，下面簡(jiǎn)單匯總一下：

·       電池參數(shù)檢測(cè)。

·       電池狀態(tài)估計(jì)。

·       在線故障診斷。

·       電池安全控制與報(bào)警。

·       充電控制。

·       電池均衡。

·       熱管理。

·       網(wǎng)絡(luò)通訊。

·       信息存儲(chǔ)。

·       電磁兼容。

對(duì)于具有幾十個(gè)電池的電池系統(tǒng)，可能只有一個(gè)BMS控制器，或者甚至將BMS功能集成到車輛的主控制器中。對(duì)于具有數(shù)百個(gè)電池單元的電池系統(tǒng)，可能有一個(gè)主控制器和多個(gè)僅管理一個(gè)電池模塊的從屬控制器。

對(duì)于每個(gè)具有數(shù)十個(gè)電池單元的電池模塊，可能存在一些模塊電路接觸器和平衡模塊，并且從控制器像測(cè)量電壓和電流一樣管理電池模塊，控制接觸器，均衡電池單元并與主控制器通信。根據(jù)所報(bào)告的數(shù)據(jù)，主控制器將執(zhí)行電池狀態(tài)估計(jì)，故障診斷，熱管理等。

電動(dòng)汽車BMS軟硬件的基本框架如下圖。