電動汽車的關鍵組件之一是電池管理系統（BMS）。為了滿足不斷增長的功率和電壓要求，電動汽車使用的電池組具有數百個串聯或并聯連接的電池單元——這形成了一個復雜的電池系統。

電動汽車（EV）相對于內燃機汽車具有許多優勢，包括性能優越，能量密度高，污染少，加速性好等。但是電動汽車并不完美，其中一個主要缺點就是需要一種具有特定維護要求的昂貴電池系統，還有需要較長的充電時間。

電動汽車的關鍵組件之一是電池管理系統（BMS）。為了滿足不斷增長的功率和電壓要求，電動汽車使用的電池組具有數百個串聯或并聯連接的電池單元——這形成了一個復雜的電池系統。

任何低于理想的電池條件（例如，過電流，過電壓，過度充電或過度放電）都會導致BMS的損壞和老化。在最壞的情況下，存在著火和爆炸的危險。由于這些原因，需要BMS提供“安全保護”以確保適當的電池性能。

但是，BMS功能（例如充電和放電過程中的電流和電壓保護）取決于電池的工作條件（負載，壽命，溫度等）。這部分是通過電池建模完成的，電池建模提供了虛擬電池的數學模型，可以驗證BMS是否可以針對相應的電池組正常工作。

1、狀態監視

電池狀態監視對于優化電池的安全性和性能，壽命預測和老化診斷是必不可少的，其中電池設計，電池性能和環境條件是影響電池壽命的眾多因素之一。

充電狀態（SoC）電池評估可提供有關電池剩余容量（占其總容量的百分比）的信息。SoC評估有兩種常用方法：直接評估和基于模型的評估。

直接估算基于對電池參數（電壓和電流）的初步測量。所使用的兩種計算方法是基于安培小時（Ah）和基于開路電壓（OCV）的系統。但是，在為SOC估計算法調整Ah方法時，規劃初始SoC和測量精度可能是一個具有挑戰性的過程。

這種方法高度依賴于測量的電流，隨著時間的流逝，累積的誤差會嚴重影響SoC估算的準確性。在現實世界中確定準確的初始SoC也具有挑戰性（例如，在電池僅在不足10％到90％的范圍內充電的情況下）。

另一方面，基于OCV的方法具有很高的估計精度，已被公認為是SoC計算的一種有效且流行的方法。電池的SoC和OCV之間存在非線性關系。該過程需要足夠的電池擱置（需要將電池與充電器和負載斷開連接）。這種方法的主要缺點是安靜時間。斷開電池充電后，通常需要很長時間才能達到穩定性（在低溫情況下可能需要兩個小時以上）。

OCV-SoC關系還取決于電池的壽命和溫度。

2、電池溫度

電池溫度是影響電池性能，壽命，性能和安全性的重要因素。熱傳感器適用于測量電池的外部溫度。

但是，僅此信息是不夠的，因為電池的內部溫度是正確管理電池的關鍵參數。內部高溫會刺激電池老化，并引起安全隱患（例如火災）。內部電池溫度通常會比表面溫度發生明顯變化（在高功率應用中最高為12°C）。

為內部電池溫度評估提供適當的方法可防止電池加速老化，并支持BMS算法優化電池能量放電。

3、電池模型分類

通常，電池模型可分為三種主要類型：

電氣

熱學

耦合模型（BMS設計中很少使用其他模型，例如動力學模型）

所述電池電模型涉及電化學模式，降階模型，相稱電路模型，并且數據驅動模型。電化學模型提供有關電池電化學行為的信息。該模型可以非常精確，但是需要進行高級仿真和計算。結果，在實時應用程序中完全采用此模型是一個挑戰。

因此，將降階電模型生成為簡化的基于物理的電化學模型，以確定鋰離子電池的充電狀態（SoC）。簡單的降階電模型提供的見解較少，但對于實時電池應用很方便。

關鍵是要監視電池溫度，這是成功的BMS的一部分。如果在更高或更低的溫度下操作，電池的性能可能會下降。通常使用獨立的冷卻系統來維持適當的電池溫度。例如，特斯拉使用獲得專利的電池組配置和基于板的冷卻系統來散熱并監視電池溫度。

電池耦合電熱模型同時考慮電池的電（電流，電壓，SoC）和熱（表面和內部溫度）操作。現在已經開發了幾種耦合的電熱模型。

例如，一個3D電熱模型可測量電池SoC，并計算連續電流和動態電流下的熱量產生和分布。該模型包含2D電位傳遞模型和3D溫度分布模型。電池已使用三種正極材料驗證了降低的低溫電熱模型。該模型非常適合在低溫條件下實現快速加熱和最佳充電要求。