BMS 是 Battery Management System 電池管理系統的縮寫，BMS 這套系統是包含了軟硬體的整合，在所有電池系統中扮演著重要的角色，主要功能目的在於
- 保護電池避免電池受損。
- 延長電池的使用壽命。
- 將電池保持在能夠滿足指定應用的功能要求的狀態。
二、BMS Function Introduction, BMS 功能介紹
BMS 由 Fig 1.1 可以知道有硬體端的電池狀態監控以及電池平衡管理技術。其中電池狀態的監控可以分為
- 電壓 : 測量總電壓，個別電池 cell 電壓，最大最小電壓。
- 電流 : 電池系統輸出電流。
- 溫度 : 電池平均溫度，冷卻系統溫度…
- SoC ( State of Charge ) or DoD ( Depth of Discharge ) : 標示出電池的電量狀態。
- SoH ( State of Health ) : 電池的剩餘容量測量，以原始容量的百分比表示。
- SoP ( State of Power ) : 標示出目前輸出使用功率。
透過軟體可以計算出
- 電池芯總循環次數
- 系統可以運行的總時間
- 電池的內部阻抗
- 最大放電電流作為放電電流限制 DCL ( Discharge current limit )
- 最大充電電流作為充電電流限制 CCL ( Charge current limit )
在保護功能分為
- OC ( Over current ) : 過電流保護
- OV ( Over voltage ) : 過電壓保護
- UV ( Under voltage ) : 低壓保護
- OT ( Over temperature) : 高溫保護
- UT ( Under temperature ) : 低溫保護
- 漏電/短路偵測保護
三、BMS Hardware Architecture, BMS 硬體架構
在電池管理系統中，硬體電路可以分為兩個功能模組，一個是電池監測模組 ( Battery Monitoring Circuit, 簡稱 BMC / BMU ) 和電池組控制單元 ( Battery Control Unit, 簡稱 BCU )。
BMS 的拓樸結構我們可以分為兩個層面來講述，分別為 1. BMC 和各個電池包之間的拓樸關係，以及 BCU 和 BMU 之間的拓樸關係。
3.1 BMC 與電池包的關係
BMC 與各個電池包之間的拓樸關係可以分為以下兩種。
a. 一個 BMC 對應一個電池包
b. 一個 BMC 對應多個電池包
採用一對一的拓樸可以讓每個電池包有自主管理的功能，好處在於 BMC 與電池包的距離較近，可以降低線路的長度以及複雜度，以及提高採樣的精準度，抗干擾較好，但是缺點在於電路板的製作成本較高，另外電池管理系統的電源也是由電池包提供，會提高能耗。
採用一對多的拓樸因為只有一個 BMC 所以在電路板製作成本拉低，但是會因為採樣的線路較長提高了連線的複雜度，另外抗干擾較差，採樣的精準度也會受到影響。
3.2 BCU 與 BMC的關係
BCU 與 BMC 的拓樸結構關係可以分為下列三種
a.BCU 和 BMC 同塊板 : 在某些應用上，電池包的數量較少時， BMS 的規模相對也會縮小，因此有可能會縮小在同一塊板子上，這種拓樸結構的 BMS 相對成本降低，但是會侷限於電池包的數量，當數量以及規模較大時不適用。
b.星狀 : 由於當 BMC 與 BCU 不在同一塊板上，就會有相互通訊的問題，由此在通訊走線上採用不同的連接方式就會有不同的拓樸結構，如 Fig 3.1 為星狀連接的拓樸架構。這種連線的好處在於某的 BMC 如果發生故障，不會對於其他 BMC 溝通造成影響，但是缺點在連線的長度較
長，維護上困難，另外擴充會受限於總線集中模塊接口數的限制，無法隨意增加多個 BMC 模組。
c. 總線型 : 另一種連線方式是透過總線的方式進行連接，如 Fig 3.2 所示
如圖所示，每個 PCB 都是通訊總線的一部分，跟星狀相比，通訊的線材相較少，擴展性較強。如果要在增加電池包的話，只需要增加一小段連線的線材即可，但反之如果其中一個 BMC 要退出此連接，只要把相鄰的在加長就好。缺點在於通訊線路的相互依賴性，如果第 N 塊電
路板要和 BCU 通訊，需要利用 N-1 塊板子，若其中一塊板子出現異常，會導致後面的 BMC 與 BCU 通訊異常。
- 譚曉軍，電動汽車動力電池管理系統設計，中山大學出版社。
- QC/T 743 – 2006，電動汽車用鋰離子蓄電池。
- Welch G and Bishop G. An Introduction to the Kalman Filter, University of North Carolina, 2004.
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