第三部分 分布式I3管理系统案例分析
典型的分布式架构，我们可以拿宝马的系统来看，这套系统从BMW与A123合作Active Hybrid(3,5,7)系列车型就开始用了，后续在I3和I8的电池系统的电子系统中沿用。如图是在2015年上海车展的均胜电子的展台上拍到的CSC和BMU的实物照片，CSC的芯片一面被遮住了。
CSC 功能：模组侧边安装，实现了单体电压采集、电压备份的功能和温度采集。主要的芯片为LT6801和6802G-2，通过Freescale的单片机通过总线传送出去了。
BMU 功能：这是非对称结构的MCU布置，在BMU里面实现了绝缘测量、HVIL的功能。
S-Box 功能：这里是实现了继电器、预充电阻、电流测量等一体化的设计。
图8 分布式架构
由于CSC有足够的空间来安置采集芯片、备份芯片、均衡电阻，所以即使系统在三防漆处理之后还可以实现56欧的均衡，散热这块的设计相对简单一些。
CSC的功能安全设计也做了精心的考虑，采用CAN信号的光耦耦合输出；同时内部采用运放比较器比较MCU处理过充信号和备份芯片的方式来独立发送过充等功能安全信号。侧边安装的方式，使得各种长方和正方的模块设计显得游刃有余，相比较而言，iMIEV和A3 PHEV的模组上方的设计对模组设计还是有一些限制的，如图11所示。
图9 2015年上海车展均胜电子展台上的CSC模块
图10 车展上的BMU模块照片
图11 模组上方的CSC嵌入安装方式
总的来看，电池系统模组化的趋势比较明显，分布式的CSC模块直接安装在模组上方，将电池采样线设计进一步简化。
第四部分 产品设计中的考虑
1)BMS的寿命设计对应的工作时间分析
传统的汽车，其实本质上HEV的运行机理和传统汽车一样，我们可以将时间划分为：a)上车之前的时间：从芯片厂家出来运输到PCBA的组装厂，成为部件产品，然后运送至整车企业组装厂待上车b)运行时间，也就是开车的时间和c)非运行时间。
我们就按照SAEJ1211里面的两个例子Door Module 8000小时工作时间 79600非工作时间(Sleep模式)和变速箱控制器 (6000小时/125400小时=131400小时)。对于BMS来说，HEV的情况下，也是一样的，工作时间最高不超过8000小时就够了。充电的车辆呢，问题来了，在引擎关闭的状态下，还有个充电状态。现在我们把估计重新调整一下，如果按照国外的寿命设计要求，15年的车辆预期寿命，可以初步估计为8000 小时 1.46小时每天的开车时间和10950～32850小时 2～6小时每天的充电时间。充电的时候，BMS部件都得工作啊，这个问题就变成了，不仅仅是开的里程多用的时间长的人对整个BMS系统的寿命形成重度的影响，充电慢的一样。
那我们换一个角度来看，如果是在中国，一个客户预期的寿命是8年，按照50KM的角度，一般需要配置12度电左右，我们再估算一下使用时间的分配。模式2 220V AC &8 A 输入1.7KW 电池系统1.5KW 充电时间为8小时，模式3 220V AC&16 A
输入3.3KW 电池系统3.0KW 充电时间为4小时=>5840 小时 2小时每天的开车时间+116800～23360小时 4～8小时每天的充电时间。
2)环境负荷分析
电池管理系统，由于有高压部分和低压部分，基本上原有电控单元需要做的12V的电气试验和电气要求都要有，又由于整个电池系统往底盘和车架上装的趋势很明显，机械应力设计要求也不低。环境这块，同样是安装条件的事情，如果电池包设计的好一些，可能压力小一些。
a)环境设计要求
要有防水功能，这不仅包含电池包IP等级由于密封胶老化，也是考虑内部有凝露或者是内部冷却液泄漏造成，电池系统进液体故障。考虑到中国的城市下水道问题，这个事情要比国外大城市使用更苛刻。
要有防盐雾和湿热功能，电池系统由于带盐分的空气湿热交变的凝露，产生腐蚀或者绝缘下降等故障。
b)电特性要求：
所有的隔离电路部分的抗电强度大于2000V，绝缘电阻大于10MΩ， 爬电距离满足IEC要求。
EMC见下表
满足电故障要求，电源反接、防电源短路、防对地短路、防过压和防引脚短路。
图12 普通电控单元负荷要求标准对应表
3)软件系统设计
我对整个软件系统的设计生疏一些。总的来看，BMS的核心价值不仅仅在相关算法上，离线的电池模型建立和电池寿命预测，也会对BMS内部的软件系统产生很深刻的影响。这块限于篇幅，这里不展开了，以后有机会再一一介绍。
全文小结
1)本文还是对乘用车用BMS做一些阐述，实际产品设计中整个设计是更严谨和细致的，这里更多的还是提一些概要。
2)电池管理系统的技术还是和电池模组设计和电池包的设计是强相关，目前处于演变快速阶段，这些老的设计概念，也只能作为一个参考。
参考文件：
1)Key Factors of the Power Battery Development in 2013：E-Motorcycle & EV Mark Lu Industrial Economics & Knowledge Center (IEK) Industrial Technology Research Institute (ITRI) 2013/04/12
2)THE HIGH VOLTAGE BATTERIES OF THE BMW i3 AND BMW i8
3)Ogawa, K., Todoroki, N.,Taguchi, H., Mogari, T., et al.,“Development of a High Capacity Lithium-ion Battery for Nissan Leaf,” Nissan Technical review No.69-70, 2012.
4)Renesas Who's in Charge-Solutions for HEV/EV Battery Cell Management
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