研究成果｜電動商用車電池 BMS 開發
圖1 電池包3D模型
圖2 電池包外觀配置
一、計畫簡介
智慧載具研發中心延續電動商用貨車三電系統開發經驗，結合國產電芯與整車開發技術，投入電動商用車電池包與電池管理系統（Battery Management System, BMS）自主開發。
本成果以 2.5 噸級電動商用車應用為目標，依循車用 V 型開發流程，完成電池包系統設計、BMS 控制策略、SOX 估測演算法，以及熱管理系統開發與驗證，逐步建立商用車電池系統整合與測試能量。
圖3 電池包V型開發流程
二、技術開發重點
1. 電池包系統開發
本中心依據整車操作情境與動力需求，進行電池包規格訂定與系統設計，包含電池模組配置、高低壓電氣架構、機構布局與熱管理配置。
FEVB1 電池包採用新智能 LFP 電芯，系統架構包含電池包箱體、主輸出端口、充電端口、MSD 手動維修斷電裝置、BJB、BMU 與 CMU 等關鍵單元，具備商用車應用所需之安全性與整合性。
圖4 FEVB1 系統架構
2. 電池管理系統 BMS 開發
BMS 依循 V 型開發流程進行設計，從系統功能需求展開狀態機設計，包含睡眠、初始化、待機、放電、充電等操作模式。
控制韌體採 Model-based 開發方式，並透過 MiL 與 HiL 測試進行驗證。測試項目包含 BMU、CMU、BJB 等控制器實體訊號模擬與次系統整合測試，以確保控制邏輯與系統反應符合設計需求。
圖5 電池管理系統開發流程
3. SOX 估測演算法開發
為提升電池系統安全性與續航里程估測精度，本中心建立 SOC 與 SOH 估測演算法。
SOC 估測採用庫倫積分法，並結合 OCV-SOC 曲線進行校正；SOH 估測則透過庫倫計數法與 SOH-Cycles 曲線推估電池健康狀態。演算法並透過電芯與模組充放電測試資料進行校正與驗證。
4. 熱管理系統開發
針對商用車高負載與低溫操作需求，本中心完成冷熱水循環系統設計，並建立一維熱模型與 CFD 熱流模擬模型。
圖6 電池包CFD熱模擬分析結果
熱管理系統採用鋁製水冷板設計，可支援電池冷卻與低溫加熱需求。透過實驗數據校正與模擬分析，可有效評估電池包於不同操作條件下之溫度表現。
圖7 電池包原型製作與組裝驗證
三、主要功能
| 功能項目 | 說明 |
|---|---|
| 充／放電管理 | 依據電芯狀態回饋最大可用功率，並支援 CCS2 快充。 |
| 冷卻／加熱 | 採用水冷板進行散熱與溫度調節。 |
| SOC 估測 | 透過庫倫積分法與 OCV 校正估測電量狀態。 |
| SOH 估測 | 透過庫倫計數法與壽命曲線推估健康狀態。 |
| 電壓平衡 | 採用被動平衡機制，維持電芯一致性。 |
| 絕緣偵測 | 確認高壓與低壓系統之絕緣安全。 |
| 高壓互鎖 | 確保高壓接頭連接狀態正常。 |
| 錯誤保護 | 建立多項保護機制，提升電池系統安全性。 |
四、研發成果
本中心已完成 FEVB1 電池包設計與次系統整合測試，並建立電池管理系統、SOX 估測演算法與熱管理系統之核心技術。
- 完成 2.5 噸級電動商用車用電池包設計與系統整合。
- 建立自主開發之 BMS 控制策略與軟體架構。
- 完成 BMS Model-based 開發與 MiL、HiL 測試驗證。
- 建立 SOC、SOH 估測演算法與驗證機制。
- 完成冷熱水循環系統設計、一維熱模型與 CFD 熱流分析。
- 建立商用車電池包自主開發與系統整合測試能量。
五、未來展望
未來中心將持續進行完整電池包整合測試與實車應用驗證，強化電動商用車電池系統之安全性、可靠度與性能表現，並推動國產化電池包與 BMS 技術於產業端落地應用。
