電壓、電流、溫度如何測量？剩余電量和動力電池健康度估算？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-05 14:17
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有關(guān)介紹動力電池管理系統(tǒng)的文章比較多，技術(shù)性比較強，非專業(yè)工程技術(shù)人員基本看不懂。下面圍繞“管理”二字，對動力電池管理系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)、基本職能及運行機制予以介紹，普及這個方面的科學知識。
1.動力電池管理系統(tǒng)的理解
（1）系統(tǒng):把有一定功能的多個個體，按一定要求（規(guī)則）組織成一個新單體。比如，多個電池頭尾對接（或者頭接頭、尾接尾）組織一個新單位。
（2）管理:針對特定對象，在一個區(qū)域內(nèi)，按一個要求進行清理、按一定規(guī)則進行整理的活動。比如，工廠針對物料庫的物品，按一定要求、規(guī)則進行清理、整理的活動。
（3）動力電池:為電動汽車提供電能的電化學存儲裝置。
（4）動力電池管理系統(tǒng):對動力體系進行管理活動而彼此關(guān)聯(lián)的活動。
2.動力電池管理系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)
（1）最小單元：是指一節(jié)、一節(jié)的電池單體。目前動力電池單體外形有3種，圓柱形、方型、扁形。
（2）基本單元：3個以上單節(jié)電池通過并聯(lián)組成一排新的電池組；
（2）模組：3個以上基本單元串聯(lián)起來的電池大組；
（3）電池包：將電池大組（模組）封裝起來，且要求有防塵、防水功能，配有接口的箱子（一般是金屬的）。
（4）動力電池管理系統(tǒng)功能盒：具有電流、電壓、溫度自動測量及通信模塊的集成電路功能盒子。
通俗的理解，一臺已經(jīng)下線的電動汽車動力電池硬件結(jié)構(gòu)和布置已經(jīng)固化下來了，換一句話，動力電池管理系統(tǒng)不再對電池硬件結(jié)構(gòu)和布置進行管理。
3.動力電池管理系統(tǒng)的基本管理職能
前面已經(jīng)介紹了電動汽車動力電池硬件結(jié)構(gòu)和布置、產(chǎn)品設(shè)計工作，但是其管理職能是什么？
（1）動力電池組（系統(tǒng)）為什么要管理呢？動力電池組（系統(tǒng)）的基本功能有兩個：一是充電、二是放電。
（a）充電管理：什么時間能充電、什么時間不能充電、充滿沒有？不能過充等。
（b）放電管理：什么時間放電、什么時間不能放電、電放完了沒有？不能過放電等；
（c）動力電池組（系統(tǒng)）的工作環(huán)境溫度要監(jiān)視，過熱、冒煙要監(jiān)視，如果發(fā)生安全隱患要報警，如果發(fā)生安全事故，要啟動預備設(shè)施進行處理。
管理職能有三個層面：
（i）對動力電池組（系統(tǒng)）工作狀態(tài)，要進行測量有關(guān)變化的量；
（ii）對有關(guān)變化量的變化動態(tài)值，要進行分析判斷，過了正常值，要報警；
（III）對動力電池組（系統(tǒng)）發(fā)生了故障，要啟動有關(guān)措施，比如降級運行。
4.動力電池管理系統(tǒng)的機制
（1）對機制的理解
(a)指機器的構(gòu)造和動作原理;
(b)有機體的構(gòu)造、功能和相互關(guān)系;
(c)一個工作系統(tǒng)的組織或部分之間相互作用的過程和方式。
（2）動力電池管理系統(tǒng)的機制介紹
①動力電池組（系統(tǒng)）的3個基本狀態(tài)量：電壓、電流、溫度
（a）電壓：有電的地方就有電場。電場中不同位置的電場力是不同的。電壓是衡量電場力做功的能力。電壓是推動電子流動的原動力；
（b）電流在電壓的推動下，電子從電源的負極流向正極。電流是指1s內(nèi)通過導體橫截面的電荷的多少；
（c）溫度：表示物體冷熱程度的物理量。
（注意：電池的電壓、電流和溫度，是電池管理系統(tǒng)頂層計算、控制邏輯的基礎(chǔ)）
②衡量動力電池組（系統(tǒng)）綜合狀態(tài)量：SOC和SOH
1.BMS功能介紹
電池管理系統(tǒng)（BMS：BatteryManagementSystem）在電池組管理中具有舉足輕重的作用，時刻監(jiān)測每一塊電池的電壓、內(nèi)阻、SOC變化以及整組電池的電壓、充放電流、SOC實時估算、溫度等重要參數(shù)，當這些參數(shù)發(fā)生異常時，及時進行信息顯示，發(fā)出預警提示，甚至自動執(zhí)行關(guān)斷等保護動作。
2.BMS關(guān)鍵技術(shù)及短板
BMS在電池組管理中的功能雖然強大，但這只是表面上的，BMS的核心功能是電池管理，既然稱之為管理系統(tǒng)，那么就應(yīng)該管理到位，而不能停留在各種狀態(tài)、參數(shù)的監(jiān)測上，讓用戶干預，特別是電池的安全運行和續(xù)航穩(wěn)定性方面。
現(xiàn)有的BMS技術(shù)，在核心問題的管理上遠遠沒有達到預期的要求，也并沒有起到應(yīng)有的管理作用，存在嚴重的技術(shù)和管理短板，下面進行簡要分析：第一，BMS未能解決電池組一致性問題。一致性問題是電池組運行一段時間后最容易發(fā)生的普遍問題，是通病，是一個電池管理技術(shù)難點，很多問題都是由它引起的，是一個世界性的電池管理技術(shù)難題。
電池管理系統(tǒng)
以電動汽車電池組為例，盡管車用電池組在裝配之前都會經(jīng)過嚴格的挑選，保證一致性都非常好，并且一直處于BMS的監(jiān)控和管理下，但使用一段時間后還會發(fā)生一致性問題（初期一致性問題是輕微的，甚至可以忽略不計），并且隨著使用時間的延長，一致性問題會逐漸積累和加重，最直觀的表現(xiàn)是實際續(xù)航里程逐漸縮水，充電量也逐漸降低，這種續(xù)航里程的縮水和充電量的降低程度通常都高于車輛廠商的手冊規(guī)定值。
第二，BMS沒有很好地發(fā)揮電池組的運行功效。電池組發(fā)生嚴重不一致性問題后，為了防止“落后”電池過充電和過放電，BMS會適時發(fā)出高壓和低壓預警信息，并會適時關(guān)閉充電通道和放電通道，這將導致正常電池無法充滿電和有效放電，容量無法得到有效利用，對于電動汽車而言就是續(xù)航里程短時間內(nèi)縮水嚴重。
研制BMS的本意是保障電池組的穩(wěn)定運行。這里的穩(wěn)定不僅包含安全充放電和運行穩(wěn)定，還包括容量的持續(xù)穩(wěn)定，容量穩(wěn)定主要是指單體電池和整組電池容量的衰減要符合電池的正常衰減規(guī)律，在電池組的設(shè)計循環(huán)壽命內(nèi)，電池組的容量應(yīng)平穩(wěn)、合理衰減，如果無法保證電池組的合理衰減，那就意味著BMS的功能和作用沒有實現(xiàn)。
第三，被動均衡是沒有辦法的辦法。被動均衡的亮點是可以最大限度地保證充電時所有不同容量的電池都能充滿電，即均衡充電，這是所有廠商都極力宣傳的，對于被動均衡的固有缺陷如小容量電池容易發(fā)生過放電，均衡速度慢，電池組電能利用率降低等卻只字不提，被動均衡無法解決均衡放電的問題。
我們都知道，電池組的容量取決于放電容量，而放電容量又取決于容量最小的那快電池，被動均衡的執(zhí)行會讓容量最小的那快電池始終工作在相對較高的充放電倍率下，衰減速度相對最快，從而使其容量變得越來越少，最終導致電池組的可用容量快速下降。另外，由于被動均衡的電流都非常小，所以被動均衡在防止小容量電池過充電方面只能起到輔助作用。
第四，影響SOC估算。SOC實時估算是BMS最重要的功能之一，一致性問題和衰減問題的存在會導致衰減電池的電壓變化量加大，直接影響SOC估算的準確性和誤差，影響剩余續(xù)航里程的估算和出行路線與方案的決策。
例如，衰減電池在放電期間，特別是臨近放電結(jié)束時，電壓會快速下降，SOC估算值也會隨之快速下降，而不是緩慢下降，當停止放電或大幅度降低放電電流時，衰減電池的電壓又會大幅度反彈，從而使SOC估算值又快速反彈，這種情況又稱SOC跳變，這將嚴重影響SOC估算值的準確性和相對穩(wěn)定性，直接干擾和影響用戶出行決策。
3.BMS無法解決一致性問題的關(guān)鍵原因
BMS為什么不能解決電池組的一致性問題，根本原因是自身提供的均衡控制策略與功能缺陷造成的，其均衡控制策略無法解決等倍率充放電的問題，即使配置了主動均衡充電功能也無法從根本上解決問題，只是起到表面作用或者心理作用，對于解決一致性問題無濟于事。詳細分析如下：
第一，均衡充電功能即使工作正常，最好的效果也只能保證小容量電池不發(fā)生過充電行為。電池組的充放電使用過程中，有一個概念和實際使用情況常常被忽略，那就是充放電倍率，對于同一串聯(lián)電池組，由于一致性問題的存在，不同容量的蓄電池，其充放電倍率是有差異的，容量越小充放電倍率相對越大，容量越大，充放電倍率相對越小。
研究和應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，充放電倍率對電池的衰減影響是有規(guī)律的，即充放電倍率越大，電池衰減速度越快。由此可見，小容量電池如果始終處于相對較高的充放電倍率下，衰減速度始終是最快的，在高倍率充放電情況下，小容量電池無論是否帶有均衡充電功能都無法避免其容量持續(xù)快速衰減和下降的事實。
高倍率充放電帶來的另一個非常嚴重的負面作用是衰減電池溫度的加速升高，容易引發(fā)“熱失控”的故障，從而導致車輛充電期間和行駛期間電池組發(fā)生自燃和爆炸。相反，均衡充電的長期連續(xù)使用，會使小容量電池的容量越均衡越少，容量差異越來越大，這就是電動汽車的充電均衡時間越來越長的根本原因。
第二，等倍率充放電是解決小容量電池快速衰減的根本策略。等倍率充放電是指在串聯(lián)電池組中，不同容量蓄電池在轉(zhuǎn)移式電池均衡器的介入和干預下，實現(xiàn)相同倍率的充電和放電。等倍率充放電是保證電池組循環(huán)使用壽命的關(guān)鍵，同時等倍率充放電主動降低小容量電池的實際充放電電流，因而能有效降低衰減電池的溫升，預防熱失控故障。
新電動汽車之所以續(xù)航里程長、充電容量大，主要是因為電池的一致性比較好，每塊電池的充放電倍率都基本相同，隨著電池一致性問題的顯現(xiàn)和加重，充放電倍率差異也逐漸拉大，進一步加劇了電池組的衰減，可用容量降低，因此，續(xù)航里程逐漸縮水、充電容量也越來越少。
由此可見，電池的一致性問題不徹底解決，人們對于電動汽車的續(xù)航里程快速衰減詬病就不會消除。那么，國內(nèi)電動汽車廠商為什么只選用被動均衡而不考慮節(jié)能、高效的轉(zhuǎn)移式主動電池均衡技術(shù)呢？這是因為：
一是成本因素，被動均衡技術(shù)成熟，成本非常低，易于實施；而主動均衡的典型代表，轉(zhuǎn)移式電池均衡技術(shù)雖然高效節(jié)能，但技術(shù)復雜，實現(xiàn)難度大、體積較大，成本高；二是沒有開發(fā)出或適合的轉(zhuǎn)移式電池均衡技術(shù)，特別是高效率的轉(zhuǎn)移式實時電池均衡技術(shù)。
BMS系統(tǒng)技術(shù)有待提升
電動汽車用電池均衡器應(yīng)具有下列特征：待機損耗要低、實時均衡、高速均衡（支持大電流均衡）、高效率均衡（自身發(fā)熱量要低），使電池組實現(xiàn)低壓差運行，只有這樣，電池組的一致性問題和快速衰減問題才能徹底解決。
4.如何在BMS中解決一致性問題
等倍率充放電問題研究和實驗數(shù)據(jù)表明，充放電倍率差異是導致電池差異擴大、一致性問題凸顯的主要原因，既然均衡控制是BMS的短板，那么就需要在均衡控制技術(shù)上加大研發(fā)力度，攻克這一短板。
電動汽車的續(xù)航能力取決于電池組的可用電量，對于標準電池組，可用電量等于最小容量電池電量，可用電量是指實際放電容量，代表了電池組的實際蓄電能力，在可用電量明顯衰減的情況下充電容量同樣會嚴重衰減，衰減嚴重的情況下，續(xù)航能力必然快速下降，很多電動汽車使用一兩年后實，際續(xù)航里程和充電容量均嚴重下降，都是由于電池組的衰減過大造成的。
通過大量的科學研究實驗和測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，得出一個結(jié)論，高效、高速、轉(zhuǎn)移式實時電池均衡器是解決電池組一致性問題的最好技術(shù)，這種均衡功能既可以與BMS整合在一起，也可以獨立開發(fā)，再通過BMS進行聯(lián)動控制，實行互補。
這種結(jié)合有兩種方式，一是兩者直接集成在一起，存在于同一個PCB上，優(yōu)點是減少設(shè)備的體積和成本，易于管理，缺點是系統(tǒng)的復雜程度提高，發(fā)生故障的概率增大。第二種方式是BMS和均衡設(shè)備獨立設(shè)計，均衡功能啟動與關(guān)閉由BMS控制，這種方式優(yōu)點是：系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用靈活，系統(tǒng)均衡效率和可靠性提高，不足是設(shè)備都是獨立設(shè)計和布置的，占用空間略大。
(a)剩余電量（SOC）：全稱是StateofCharge，荷電狀態(tài)。代表的是電池用一段時間或長期擱置不用后的剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值，常用百分數(shù)表示。其取值范圍為0~1，當SOC=0時表示電池放電完全，當SOC=1時表示電池完全充滿。
(b)動力電池健康度(SOH):即蓄電池滿充容量相對額定容量的百分比，新出廠電池為100%，完全報廢為0%。
（3）動力電池管理系統(tǒng)的機制設(shè)計難點
(a)電壓、電流、溫度如何測量？
電壓、電流、溫度有相應(yīng)的傳感器產(chǎn)品，不同廠家的傳感器質(zhì)量不同，精度不同，測量誤差處理方法不同，不同廠家有自己特有的技術(shù)和工藝?；驹瓌t是，必須選用車規(guī)的產(chǎn)品。
(b)剩余電量和動力電池健康度估算？
剩余電量和動力電池健康度估算的理論模式，不同廠家也是不同的，估算誤差處理也不同。不同廠家在產(chǎn)品上有自己特有的技術(shù)和工藝?；驹瓌t是，要有自己的特點和核心競爭力。
5.特斯拉動力電池管理系統(tǒng)功能盒
①BMS采用主從架構(gòu)，主控制器（BMU）負責高壓、絕緣檢測、高壓互鎖、接觸器控制、對外部通信等功能；
②控制器（BMB）負責單體電壓、溫度檢測，并上報BMU；
③BMU具備主副雙MCU設(shè)計，副MCU可檢測主MCU工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)其失效可獲取控制權(quán)限。
1.動力電池管理系統(tǒng)的理解
（1）系統(tǒng):把有一定功能的多個個體，按一定要求（規(guī)則）組織成一個新單體。比如，多個電池頭尾對接（或者頭接頭、尾接尾）組織一個新單位。
（2）管理:針對特定對象，在一個區(qū)域內(nèi)，按一個要求進行清理、按一定規(guī)則進行整理的活動。比如，工廠針對物料庫的物品，按一定要求、規(guī)則進行清理、整理的活動。
（3）動力電池:為電動汽車提供電能的電化學存儲裝置。
（4）動力電池管理系統(tǒng):對動力體系進行管理活動而彼此關(guān)聯(lián)的活動。
2.動力電池管理系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)
（1）最小單元：是指一節(jié)、一節(jié)的電池單體。目前動力電池單體外形有3種，圓柱形、方型、扁形。
（2）基本單元：3個以上單節(jié)電池通過并聯(lián)組成一排新的電池組；
（2）模組：3個以上基本單元串聯(lián)起來的電池大組；
（3）電池包：將電池大組（模組）封裝起來，且要求有防塵、防水功能，配有接口的箱子（一般是金屬的）。
（4）動力電池管理系統(tǒng)功能盒：具有電流、電壓、溫度自動測量及通信模塊的集成電路功能盒子。
通俗的理解，一臺已經(jīng)下線的電動汽車動力電池硬件結(jié)構(gòu)和布置已經(jīng)固化下來了，換一句話，動力電池管理系統(tǒng)不再對電池硬件結(jié)構(gòu)和布置進行管理。
3.動力電池管理系統(tǒng)的基本管理職能
前面已經(jīng)介紹了電動汽車動力電池硬件結(jié)構(gòu)和布置、產(chǎn)品設(shè)計工作，但是其管理職能是什么？
（1）動力電池組（系統(tǒng)）為什么要管理呢？動力電池組（系統(tǒng)）的基本功能有兩個：一是充電、二是放電。
（a）充電管理：什么時間能充電、什么時間不能充電、充滿沒有？不能過充等。
（b）放電管理：什么時間放電、什么時間不能放電、電放完了沒有？不能過放電等；
（c）動力電池組（系統(tǒng)）的工作環(huán)境溫度要監(jiān)視，過熱、冒煙要監(jiān)視，如果發(fā)生安全隱患要報警，如果發(fā)生安全事故，要啟動預備設(shè)施進行處理。
管理職能有三個層面：
（i）對動力電池組（系統(tǒng)）工作狀態(tài)，要進行測量有關(guān)變化的量；
（ii）對有關(guān)變化量的變化動態(tài)值，要進行分析判斷，過了正常值，要報警；
（III）對動力電池組（系統(tǒng)）發(fā)生了故障，要啟動有關(guān)措施，比如降級運行。
4.動力電池管理系統(tǒng)的機制
（1）對機制的理解
(a)指機器的構(gòu)造和動作原理;
(b)有機體的構(gòu)造、功能和相互關(guān)系;
(c)一個工作系統(tǒng)的組織或部分之間相互作用的過程和方式。
（2）動力電池管理系統(tǒng)的機制介紹
①動力電池組（系統(tǒng)）的3個基本狀態(tài)量：電壓、電流、溫度
（a）電壓：有電的地方就有電場。電場中不同位置的電場力是不同的。電壓是衡量電場力做功的能力。電壓是推動電子流動的原動力；
（b）電流在電壓的推動下，電子從電源的負極流向正極。電流是指1s內(nèi)通過導體橫截面的電荷的多少；
（c）溫度：表示物體冷熱程度的物理量。
（注意：電池的電壓、電流和溫度，是電池管理系統(tǒng)頂層計算、控制邏輯的基礎(chǔ)）
②衡量動力電池組（系統(tǒng)）綜合狀態(tài)量：SOC和SOH
1.BMS功能介紹
電池管理系統(tǒng)（BMS：BatteryManagementSystem）在電池組管理中具有舉足輕重的作用，時刻監(jiān)測每一塊電池的電壓、內(nèi)阻、SOC變化以及整組電池的電壓、充放電流、SOC實時估算、溫度等重要參數(shù)，當這些參數(shù)發(fā)生異常時，及時進行信息顯示，發(fā)出預警提示，甚至自動執(zhí)行關(guān)斷等保護動作。
2.BMS關(guān)鍵技術(shù)及短板
BMS在電池組管理中的功能雖然強大，但這只是表面上的，BMS的核心功能是電池管理，既然稱之為管理系統(tǒng)，那么就應(yīng)該管理到位，而不能停留在各種狀態(tài)、參數(shù)的監(jiān)測上，讓用戶干預，特別是電池的安全運行和續(xù)航穩(wěn)定性方面。
現(xiàn)有的BMS技術(shù)，在核心問題的管理上遠遠沒有達到預期的要求，也并沒有起到應(yīng)有的管理作用，存在嚴重的技術(shù)和管理短板，下面進行簡要分析：第一，BMS未能解決電池組一致性問題。一致性問題是電池組運行一段時間后最容易發(fā)生的普遍問題，是通病，是一個電池管理技術(shù)難點，很多問題都是由它引起的，是一個世界性的電池管理技術(shù)難題。
電池管理系統(tǒng)
以電動汽車電池組為例，盡管車用電池組在裝配之前都會經(jīng)過嚴格的挑選，保證一致性都非常好，并且一直處于BMS的監(jiān)控和管理下，但使用一段時間后還會發(fā)生一致性問題（初期一致性問題是輕微的，甚至可以忽略不計），并且隨著使用時間的延長，一致性問題會逐漸積累和加重，最直觀的表現(xiàn)是實際續(xù)航里程逐漸縮水，充電量也逐漸降低，這種續(xù)航里程的縮水和充電量的降低程度通常都高于車輛廠商的手冊規(guī)定值。
第二，BMS沒有很好地發(fā)揮電池組的運行功效。電池組發(fā)生嚴重不一致性問題后，為了防止“落后”電池過充電和過放電，BMS會適時發(fā)出高壓和低壓預警信息，并會適時關(guān)閉充電通道和放電通道，這將導致正常電池無法充滿電和有效放電，容量無法得到有效利用，對于電動汽車而言就是續(xù)航里程短時間內(nèi)縮水嚴重。
研制BMS的本意是保障電池組的穩(wěn)定運行。這里的穩(wěn)定不僅包含安全充放電和運行穩(wěn)定，還包括容量的持續(xù)穩(wěn)定，容量穩(wěn)定主要是指單體電池和整組電池容量的衰減要符合電池的正常衰減規(guī)律，在電池組的設(shè)計循環(huán)壽命內(nèi)，電池組的容量應(yīng)平穩(wěn)、合理衰減，如果無法保證電池組的合理衰減，那就意味著BMS的功能和作用沒有實現(xiàn)。
第三，被動均衡是沒有辦法的辦法。被動均衡的亮點是可以最大限度地保證充電時所有不同容量的電池都能充滿電，即均衡充電，這是所有廠商都極力宣傳的，對于被動均衡的固有缺陷如小容量電池容易發(fā)生過放電，均衡速度慢，電池組電能利用率降低等卻只字不提，被動均衡無法解決均衡放電的問題。
我們都知道，電池組的容量取決于放電容量，而放電容量又取決于容量最小的那快電池，被動均衡的執(zhí)行會讓容量最小的那快電池始終工作在相對較高的充放電倍率下，衰減速度相對最快，從而使其容量變得越來越少，最終導致電池組的可用容量快速下降。另外，由于被動均衡的電流都非常小，所以被動均衡在防止小容量電池過充電方面只能起到輔助作用。
第四，影響SOC估算。SOC實時估算是BMS最重要的功能之一，一致性問題和衰減問題的存在會導致衰減電池的電壓變化量加大，直接影響SOC估算的準確性和誤差，影響剩余續(xù)航里程的估算和出行路線與方案的決策。
例如，衰減電池在放電期間，特別是臨近放電結(jié)束時，電壓會快速下降，SOC估算值也會隨之快速下降，而不是緩慢下降，當停止放電或大幅度降低放電電流時，衰減電池的電壓又會大幅度反彈，從而使SOC估算值又快速反彈，這種情況又稱SOC跳變，這將嚴重影響SOC估算值的準確性和相對穩(wěn)定性，直接干擾和影響用戶出行決策。
3.BMS無法解決一致性問題的關(guān)鍵原因
BMS為什么不能解決電池組的一致性問題，根本原因是自身提供的均衡控制策略與功能缺陷造成的，其均衡控制策略無法解決等倍率充放電的問題，即使配置了主動均衡充電功能也無法從根本上解決問題，只是起到表面作用或者心理作用，對于解決一致性問題無濟于事。詳細分析如下：
第一，均衡充電功能即使工作正常，最好的效果也只能保證小容量電池不發(fā)生過充電行為。電池組的充放電使用過程中，有一個概念和實際使用情況常常被忽略，那就是充放電倍率，對于同一串聯(lián)電池組，由于一致性問題的存在，不同容量的蓄電池，其充放電倍率是有差異的，容量越小充放電倍率相對越大，容量越大，充放電倍率相對越小。
研究和應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，充放電倍率對電池的衰減影響是有規(guī)律的，即充放電倍率越大，電池衰減速度越快。由此可見，小容量電池如果始終處于相對較高的充放電倍率下，衰減速度始終是最快的，在高倍率充放電情況下，小容量電池無論是否帶有均衡充電功能都無法避免其容量持續(xù)快速衰減和下降的事實。
高倍率充放電帶來的另一個非常嚴重的負面作用是衰減電池溫度的加速升高，容易引發(fā)“熱失控”的故障，從而導致車輛充電期間和行駛期間電池組發(fā)生自燃和爆炸。相反，均衡充電的長期連續(xù)使用，會使小容量電池的容量越均衡越少，容量差異越來越大，這就是電動汽車的充電均衡時間越來越長的根本原因。
第二，等倍率充放電是解決小容量電池快速衰減的根本策略。等倍率充放電是指在串聯(lián)電池組中，不同容量蓄電池在轉(zhuǎn)移式電池均衡器的介入和干預下，實現(xiàn)相同倍率的充電和放電。等倍率充放電是保證電池組循環(huán)使用壽命的關(guān)鍵，同時等倍率充放電主動降低小容量電池的實際充放電電流，因而能有效降低衰減電池的溫升，預防熱失控故障。
新電動汽車之所以續(xù)航里程長、充電容量大，主要是因為電池的一致性比較好，每塊電池的充放電倍率都基本相同，隨著電池一致性問題的顯現(xiàn)和加重，充放電倍率差異也逐漸拉大，進一步加劇了電池組的衰減，可用容量降低，因此，續(xù)航里程逐漸縮水、充電容量也越來越少。
由此可見，電池的一致性問題不徹底解決，人們對于電動汽車的續(xù)航里程快速衰減詬病就不會消除。那么，國內(nèi)電動汽車廠商為什么只選用被動均衡而不考慮節(jié)能、高效的轉(zhuǎn)移式主動電池均衡技術(shù)呢？這是因為：
一是成本因素，被動均衡技術(shù)成熟，成本非常低，易于實施；而主動均衡的典型代表，轉(zhuǎn)移式電池均衡技術(shù)雖然高效節(jié)能，但技術(shù)復雜，實現(xiàn)難度大、體積較大，成本高；二是沒有開發(fā)出或適合的轉(zhuǎn)移式電池均衡技術(shù)，特別是高效率的轉(zhuǎn)移式實時電池均衡技術(shù)。
BMS系統(tǒng)技術(shù)有待提升
電動汽車用電池均衡器應(yīng)具有下列特征：待機損耗要低、實時均衡、高速均衡（支持大電流均衡）、高效率均衡（自身發(fā)熱量要低），使電池組實現(xiàn)低壓差運行，只有這樣，電池組的一致性問題和快速衰減問題才能徹底解決。
4.如何在BMS中解決一致性問題
等倍率充放電問題研究和實驗數(shù)據(jù)表明，充放電倍率差異是導致電池差異擴大、一致性問題凸顯的主要原因，既然均衡控制是BMS的短板，那么就需要在均衡控制技術(shù)上加大研發(fā)力度，攻克這一短板。
電動汽車的續(xù)航能力取決于電池組的可用電量，對于標準電池組，可用電量等于最小容量電池電量，可用電量是指實際放電容量，代表了電池組的實際蓄電能力，在可用電量明顯衰減的情況下充電容量同樣會嚴重衰減，衰減嚴重的情況下，續(xù)航能力必然快速下降，很多電動汽車使用一兩年后實，際續(xù)航里程和充電容量均嚴重下降，都是由于電池組的衰減過大造成的。
通過大量的科學研究實驗和測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，得出一個結(jié)論，高效、高速、轉(zhuǎn)移式實時電池均衡器是解決電池組一致性問題的最好技術(shù)，這種均衡功能既可以與BMS整合在一起，也可以獨立開發(fā)，再通過BMS進行聯(lián)動控制，實行互補。
這種結(jié)合有兩種方式，一是兩者直接集成在一起，存在于同一個PCB上，優(yōu)點是減少設(shè)備的體積和成本，易于管理，缺點是系統(tǒng)的復雜程度提高，發(fā)生故障的概率增大。第二種方式是BMS和均衡設(shè)備獨立設(shè)計，均衡功能啟動與關(guān)閉由BMS控制，這種方式優(yōu)點是：系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用靈活，系統(tǒng)均衡效率和可靠性提高，不足是設(shè)備都是獨立設(shè)計和布置的，占用空間略大。
(a)剩余電量（SOC）：全稱是StateofCharge，荷電狀態(tài)。代表的是電池用一段時間或長期擱置不用后的剩余容量與其完全充電狀態(tài)的容量的比值，常用百分數(shù)表示。其取值范圍為0~1，當SOC=0時表示電池放電完全，當SOC=1時表示電池完全充滿。
(b)動力電池健康度(SOH):即蓄電池滿充容量相對額定容量的百分比，新出廠電池為100%，完全報廢為0%。
（3）動力電池管理系統(tǒng)的機制設(shè)計難點
(a)電壓、電流、溫度如何測量？
電壓、電流、溫度有相應(yīng)的傳感器產(chǎn)品，不同廠家的傳感器質(zhì)量不同，精度不同，測量誤差處理方法不同，不同廠家有自己特有的技術(shù)和工藝?；驹瓌t是，必須選用車規(guī)的產(chǎn)品。
(b)剩余電量和動力電池健康度估算？
剩余電量和動力電池健康度估算的理論模式，不同廠家也是不同的，估算誤差處理也不同。不同廠家在產(chǎn)品上有自己特有的技術(shù)和工藝?；驹瓌t是，要有自己的特點和核心競爭力。
5.特斯拉動力電池管理系統(tǒng)功能盒
①BMS采用主從架構(gòu)，主控制器（BMU）負責高壓、絕緣檢測、高壓互鎖、接觸器控制、對外部通信等功能；
②控制器（BMB）負責單體電壓、溫度檢測，并上報BMU；
③BMU具備主副雙MCU設(shè)計，副MCU可檢測主MCU工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)其失效可獲取控制權(quán)限。
