BMS 可保护电池免受损坏，通过智能充电和放电算法延长电池寿命，预测电池剩余寿命并使电池保持正常运行状态。锂离子电池电芯面临着巨大的挑战，需要借助精密的电子控制系统来应对。此外，还存在因火灾和爆炸造成伤害的重大风险。因此，BMS 需要借助先进的器件来满足所有性能、安全和成本指标。

一般而言，每个设计人员都要努力攻克的三个主要 BMS 挑战是尽可能提高续航里程、降低成本和增强安全性。

解决其中一个挑战可能会对另一个挑战产生不利影响。在本白皮书中，我们将探讨同时解决这三个挑战的几个新趋势。

分布式 BMS 架构（图 1）具有模块化结构，通常包括三个主要子系统：电芯监控单元 (CSU)、电池控制单元 (BCU) 和电池断连单元 (BDU)。

图 1 典型的 BMS 架构。

这些子系统具有不同的行业名称，如表 1 中所列，因此为各种名称和首字母缩写词设置基准将很有帮助。

CSU 通过检测每个电芯的电压和温度来收集所有电池电芯的参数信息。CSU 通过执行电芯均衡来帮助补偿电池电芯之间的不一致性。BCU 必须包含来自 CSU 的参数信息，还必须检测电池包的电压和电流以执行电池包管理。BCU 根据收集的所有电压、电流和温度数据，负责参照每个电池电芯的整体状况分配电池的充放电方式。通过计算荷电状态、功率状态和运行状况来持续监测电池的状况。智能保护控制也是 BCU 的一项重要功能，因为它必须执行绝缘监测，在发生碰撞或短路时控制接触器，持续监测温度传感器并执行诊断，从而检查所有输入参数是否确实有效。信息通过控制器局域网 (CAN) 通信传输到汽车控制单元或电子控制单元。

锂离子可以指一系列的化学物质；但它最终构成基于金属氧化物阴极和石墨阳极充电和放电反应的电池。两种较为常见的锂离子化学物质是镍锰钴 (NMC) 和磷酸铁锂 (LFP)。

NMC 是主要的化学物质，因为它具有出色的能量密度，这对续航里程有直接影响。然而，随着近年来对镍和钴的需求激增，汽车制造商正在采取策略来应对市场动荡。镍和钴也很稀有，难以从地球上提取。

虽然 LFP 仍属于占少数的化学物质且能量密度较低，但它具有显著优势。LFP 不含昂贵且稀有的镍和钴元素，因此成本会更低。它还具有较长的生命周期，因此可延长电池的使用寿命。与镍和钴电池相比，LFP 电池也更稳定，更不容易起火，需要的保护更少。

因此，LFP 可能会成为大容量汽车领域的主要化学物质，在该领域，续航里程不如经济实惠性、安全性或环保性（不使用钴和镍）那么重要。LFP 需要十分精确的电池监测技术，因为它具有非常平缓的放电曲线。阅读 BMS 的下一个目标是什么？更安全、更经济实惠的电动汽车一文，了解如何使用先进的半导体实现适用于新兴电池化学物质的 BMS 架构。

与此同时，一些供应商正在研究如何使用成本更低的钠离子电芯来与 LFP 竞争。

与使用液态电解液的传统锂离子电池不同，固态电池使用由玻璃、陶瓷、固态聚合物或硫化物组成的固体电解液，因此而得名。鉴于固态电池固有的性能优势：更高的能量密度；更高的可靠性和抗老化特性；显著加快的充电速度以及更高的安全性（最重要），多家汽车制造商正在开展固态电池研究。液态电解液在高温下会变得易燃。固态电解液具有更高的热稳定性，进而可限制火灾或爆炸的风险。