一、基本介紹
BMS 有三個主要系統：電池管理單元（BMU）、電池接線盒（BJB）和電池監控單元（CMU）。BMU 包含主控 MCU，是電池管理系統的控制部分，CMU 主要負責電池模組中電芯電壓、溫度的監控並反饋給 BMU，BJB 主要是一個機電箱，分流器、接觸器和熱熔斷器都在這個箱子裡。
HVBMS-LightningII 方案是一個用於電動汽車上的 800 V 的 BMS 方案，我主要負責 CMU Board 的硬體設計部分，CMU 板採用 4 顆檢測 16 串電池的 chipways XL8816 AFE，總電壓為200V。使用 5 路 NTC 監測電池包溫度，實現對電池包的溫度監測以及控制，此篇文章主要講述電池包溫度監測設計的重要性和必要性。
二、國標規定的電池包溫度的檢測要求
根據汽車動力電池標準 GB38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》，車輛應當對電池包的溫度進行監測和控制。在高溫或低溫環境下，BMS 應當及時採取措施，將電池包的工作溫度控制在安全範圍之內；當電池包溫度異常升高時，BMS 應當採取相應措施，避免電池過熱而導致事故的發生。
三、做電池包溫度監測及控制的必要性
保護電池：在使用過程中，如果電池內部溫度過高或過低，均可能對電池產生損害。例如，溫度過高可能導致電池容量下降、壽命縮短、甚至安全事故發生；溫度過低可能導致電池性能降低、電池壽命縮短。因此，通過 BMS 對電池進行溫度監測，可以及時發現和處理溫度異常問題，保護電池的安全和穩定運行。
提高電池的壽命：電池工作時，其內部溫度會影響電池壽命。電池溫度過高會加速電化學反應，從而加劇電池老化，降低電池壽命；電池溫度過低則會減緩電化學反應速率，使電池內存儲的能量減少，同樣會影響電池壽命。通過 BMS 對電池進行溫度監測和控制，可以降低電池溫度，延長電池壽命。
增強電池的安全性：電池過熱時可能引發安全事故，如電池短路、起火等。通過 BMS 對電池進行溫度監測和控制，可以及時發現電池過熱問題，並採取相應措施防止安全事故的發生。
綜上所述，BMS 對電池溫度進行監測和控制，是電動汽車和儲能系統等應用中不可或缺的一項技術，可以保護電池、延長電池壽命並提高電池安全性。
下圖 1 為不同溫度下對汽車的直觀影響圖：
圖 1 圖片來源於參考文獻 2
四、溫度控制的流程和措施
1. 溫度控制的流程
圖 2 溫度控制的流程
如圖 2 所示：當電池需要充電時，① BMS通過 NTC 監控電芯的溫度，當電芯溫度低於 0℃ 時，② 開始給電芯加熱。③ 當電芯溫度加熱到 0℃ 以上時，電芯停止加熱。④ 電池開始充電。
2. 溫度控制的措施
BMS 通過設定溫度閾值來判斷電池溫度是否過高或過低，並採取相應的措施進行溫度控制。具體措施可能包括以下幾種：
圖 3 溫度控制措施
2.1 冷卻措施：
散熱器：BMS 可以通過安裝在電池組內部的散熱器，將電池產生的熱量散發出去，從而降低電池溫度。散熱器一般採用鋁或不鏽鋼材料製成，具有較好的導熱性和耐腐蝕性。
冷卻介質：BMS 可以通過在電池組外部設置冷卻介質，將熱量帶走，從而降低電池溫度。冷卻介質一般採用水或者冷卻液體，通過管道和泵等設備輸送到電池組內部進行冷卻。
控制充電電流：BMS 也可以通過控制充電電流來降低電池溫度。通過降低充電電流，減少電池充電時產生的放熱現象，從而降低電池溫度。但需要注意，過小的充電電流會影響電池充電速度，因此需要權衡考慮。
2.2 加熱措施：
加熱器：BMS 可以通過安裝在電池組內部的加熱器，對電池進行加熱，提高電池溫度。加熱器一般採用鋁或不鏽鋼材料製成，具有較好的導熱性和耐腐蝕性。
熱傳導介質：BMS 可以通過在電池組外部設置熱傳導介質，將熱量傳遞到電池組內部，提高電池溫度。熱傳導介質一般採用油、水等流體，通過管道和泵等設備輸送到電池組內部進行加熱。
高功率充電：BMS 可以通過控制電池組內的充電電流，使電池組產生一定程度的放熱現象，從而提高電池溫度。但需要注意，過大的充電電流會產生過度放熱，引起電池過熱的風險。
五、溫度檢測設計電路
HVBMS-LightningII 方案具有實時溫度監測以及溫度控制技術，滿足國標要求。方案採用 5 路溫度檢測，可以同時監測電池包內部 5 個位置的溫度。選擇 NTC 熱敏電阻傳感器，XL8816 內部集成 AD 轉換器，把溫度傳感器輸出的模擬信號轉化為數字信號。軟體算法可設置溫度傳感器採集到的數據處理和存儲，根據需求設置溫度閾值，超出溫度閾值時觸發警報或保護措施。
六、參考文獻
[1] GB 38031-2020 電動汽車用動力蓄電池安全要求
[2] 搜狐-漲知識！動力電池過熱的危害和 BMS 中熱管理的功能-老高不太熱
[3] 新能源汽車（電動車）動力電池的熱管理和加熱方式-汽車從業者跑步健身者
[4] Exsense 愛晟官網-NTC 熱敏電阻與 BMS 電池管理系統-admin
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作者：Amanda Yang / 楊友莉
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