電池管理系統（BMS）是管理任何電子系統的可再充電電池（電池或電池組），例如通過保護從其外面操作所述電池的安全工作區、監測其狀態、計算輔助數據、報告該數據、控制其環境，對其進行身份驗證和/或對其進行平衡。

與帶有外部通信數據總線的電池管理系統一起建造的電池組是智能電池組。智能電池組必須由智能電池充電器充電。

電池管理系統可以xxx電池狀態，如以下各項所示：

• 電壓：總電壓，單個電池的電壓或定期抽頭的電壓
• 溫度：平均溫度，冷卻液入口溫度，冷卻液輸出溫度或單個電池的溫度
• 冷卻液流量：用于風冷或液冷電池
• 電流：流入或流出電池的電流

• 電池管理系統還將通過將回收的能量（即，來自再生制動）重定向回電池組（通常由多個電池模塊組成，每個由多個電池單元組成）來控制電池的充電。

電池熱管理系統可以是被動的也可以是主動的，冷卻介質可以是空氣，液體或某種形式的相變。空氣冷卻在其簡單性方面是有利的。這樣的系統可以是被動的，僅依靠周圍空氣的對流，也可以是主動的，利用風扇使氣流流通。在商業上，本田Insight和Toyota Prius都利用電池系統的主動空氣冷卻。空氣冷卻的主要缺點是效率低下。必須使用大量的功率來操作冷卻機構，遠遠超過主動液體冷卻。冷卻機構的其他組件也增加了電池管理系統的重量，從而降低了用于運輸的電池的效率。

液體冷卻比空氣冷卻具有更高的自然冷卻潛能，因為液體冷卻劑往往比空氣具有更高的熱導率。電池可以直接浸入冷卻液中，或者冷卻液可以流過BMS，而無需直接接觸電池。由于冷卻通道的長度增加，間接冷卻有可能在BMS上產生較大的熱梯度。可以通過在系統中更快地泵送冷卻劑，在泵送速度和熱穩定性之間進行權衡來減少這種情況。

另外，電池管理系統可以基于上述各項來計算值，例如：

• 電壓：最小和xxx電池電壓
• 充電狀態（SOC）或放電深度（DOD），用于指示電池的充電水平
• 健康狀態（SOH），以各種方式定義的電池剩余容量測量值，以原始容量的百分比表示
• 電量狀態（SOP），在給定的當前電量，溫度和其他條件下，在定義的時間間隔內可用的電量
• 安全狀態（SOS）
• xxx充電電流作為充電電流限制（CCL）
• xxx放電電流作為放電電流限制（DCL）
• 自上次充電或充電周期以來輸送的能量[kWh]
• 電池的內部阻抗（確定開路電壓）
• 已交付或存儲的費用[Ah]（有時此功能稱為庫侖計數器）
• 自首次使用以來傳遞的總能量
• 自首次使用以來的總運行時間
• 總循環數

電池管理系統的中央控制器在內部與其在單元級別運行的硬件進行通信，或者在外部與諸如筆記本電腦或HMI的高級硬件進行通信。

高級別的外部交流很簡單，可以使用幾種方法：

• 不同類型的串行通訊。
• 汽車環境中常用的CAN總線通信。
• 不同類型的無線通信。

低壓集中式電池管理系統通常沒有任何內部通信。他們通過電阻分壓來測量電池電壓。

分布式或模塊化電池管理系統必須使用一些底層內部單元控制器（模塊化體系結構）或控制器-控制器（分布式體系結構）通信。這些類型的通信非常困難，尤其是對于高壓系統而言。問題是電池之間的電壓偏移。xxx單元接地信號可以比另一單元接地信號高數百伏。除軟件協議外，還有兩種已知的用于電壓轉換系統的硬件通信方式：光隔離器和無線通信。內部通信的另一個限制是xxx單元數。對于模塊化體系結構，大多數硬件限制為最多255個節點。對于高壓系統，所有電池的尋道時間是另一個限制，它限制了最低總線速度并失去了一些硬件選擇。模塊化系統的成本很重要，因為它可能與電池價格相當。硬件和軟件限制的組合是內部通信的幾種選擇：

• 隔離式串行通訊
• 無線串行通信

電池管理系統BMS可以通過防止其在安全操作區域之外操作來保護其電池，例如：

• 過電流（在充電和放電模式下可能有所不同）
• 過電壓（充電過程中），對于鉛酸和鋰離子電池尤為重要
• 欠電壓（放電時）
• 過溫
• 溫度過低
• 超壓（鎳氫電池）
• 接地故障或泄漏電流檢測（系統xxx高壓電池與任何可觸摸使用的導電物體（如車身）的電氣連接）

BMS可能會通過以下方式阻止電池安全操作區域之外的操作：

• 包括內部開關（例如繼電器或固態設備），如果電池在其安全操作區域之外操作，則該內部開關打開
• 要求連接電池的設備減少電量甚至終止使用電池。
• 主動控制環境，例如通過加熱器，風扇，空調或液體冷卻

電池管理系統BMS還可能具有預充電系統，該預充電系統提供了一種將電池連接到不同負載的安全方法，并消除了流向負載電容器的過大浪涌電流。

與負載的連接通常通過稱為接觸器的電磁繼電器進行控制。預充電電路可以是與負載串聯的功率電阻，直到電容器充電為止。可替代地，與負載并聯連接的開關模式電源可以用于將負載電路的電壓充電至足夠接近電池電壓的水平，以允許閉合電池與負載電路之間的接觸器。電池管理系統可能有一個電路，該電路可以在預充電（例如由于焊接）之前檢查繼電器是否已經閉合，以防止產生浪涌電流。

為了最大化電池的容量，并防止局部的過充電或過充電，電池管理系統BMS可以通過平衡來主動確保組成電池的所有電池保持在相同的電壓或充電狀態。電池管理系統可以通過以下方式平衡電池：

• 通過將最多荷電的電池連接到負載上來浪費能量（例如通過無源調節器）
• 將能量從充電最多的電池轉移到充電最少的電池（平衡器）
• 將充電電流降低到足夠低的水平，不會損壞充滿電的電池，而充電量較小的電池可能會繼續充電（不適用于鋰化學電池）
• 模塊化充電

電池管理系統BMS技術的復雜性和性能各不相同：

• 簡單的無源調節器通過在電池電壓達到一定水平時繞過充電電流來實現電池或電池之間的平衡。電池電壓不能很好地指示電池的SOC（對于某些鋰化學物質，例如LiFePO4則根本不顯示），因此，使用無源調節器使電池電壓相等不會平衡SOC，這是BMS的目標。因此，盡管這些裝置肯定是有益的，但其有效性受到嚴重限制。
• 有源調節器會在適當時智能地打開和關閉負載，以再次達到平衡。如果僅將電池電壓用作啟用有源穩壓器的參數，則適用與上述無源穩壓器相同的約束條件。
• 完整的BMS還將電池狀態報告給顯示器，并保護電池。

電池管理系統拓撲分為3類：

• 集中式：單個控制器通過多條導線連接到電池
• 分布式：每個電池都安裝了一塊電池管理系統BMS板，電池和控制器之間只有一條通訊電纜
• 模塊化：幾個控制器，每個控制器處理一定數量的單元，并在控制器之間進行通信

集中式電池管理系統最經濟，擴展最少，并且受到眾多電線的困擾。分布式BMS是最昂貴，最簡單的安裝，并且提供最干凈的組件。模塊化BMS兼顧了其他兩種拓撲的功能和問題。

移動應用（例如電動汽車）和固定應用（例如服務器機房中的備用UPS）對電池管理系統的要求有很大的不同，尤其是在空間和重量限制要求方面，因此必須針對特定用途量身定制硬件和軟件實現。對于電動或混合動力車輛，BMS只是一個子系統，不能作為獨立設備使用。它必須至少與充電器（或充電基礎設施）、負載、熱管理和緊急關機子系統進行通信。因此，在良好的車輛設計中，電池管理系統BMS與這些子系統緊密集成在一起。一些小型移動應用程序（例如醫療設備推車、電動輪椅、踏板車和叉車）通常具有外部充電硬件，但是機載BMS必須仍然與外部充電器緊密集成。

正在使用各種電池平衡方法，其中一些是基于充電狀態理論的。