第2章：需求分析——项目干系人分析、功能需求与非功能需求

大家好，我是你们的BMS课程讲师。今天咱们聊聊需求分析。说实话，很多工程师觉得这步是「写文档的活儿」，恨不得直接跳过去画原理图。但我得说句实在话：需求分析做不好，后面全是坑。我在项目里见过太多返工案例，都是因为一开始没把需求理清楚。

2.1 项目干系人分析

先问个问题：BMS做出来给谁用？

你可能会说「给电池包用啊」。不对。真正用BMS的是这几类人：

• 整车厂/系统集成商：他们关心BMS能不能和整车CAN总线对上，协议是否兼容
• 电池pack厂：他们关心BMS能不能适配他们的电芯，SOC精度够不够
• 最终用户：他们只关心续航准不准、充电快不快、安不安全
• 生产部门：他们关心好不好生产、测试方不方便
• 售后/运维：他们关心故障好不好排查、能不能远程升级

我个人习惯，在项目启动前先列一张干系人清单。每个干系人后面写上他们的核心诉求。这样后面做需求评审时，就不会漏掉关键点。

2.2 功能需求详解

功能需求是BMS的「硬功夫」。说白了，就是BMS必须能干哪些活。我按模块一个一个说。

2.2.1 电压/电流/温度采集

这是BMS的「眼睛」和「耳朵」。采集不准，后面所有算法都是白搭。

• 电压采集：每串电芯的电压都要采。12串、24串、48串...串数越多，采集通道越多。我建议用专用AFE芯片（比如TI的BQ76952、NXP的MC33771），别自己搭分立电路——我在一个早期项目里试过，温漂大到怀疑人生。
• 电流采集：通常用霍尔传感器或分流器。分流器精度高但功耗大，霍尔传感器隔离好但零漂大。怎么选？看你的精度要求。
• 温度采集：NTC热敏电阻最常见。注意：不是每串电芯都要放一个温度传感器，但关键位置（正负极、中间位置）必须放。

2.2.2 SOC估算

SOC（State of Charge，荷电状态）就是「还剩多少电」。用户最关心的就是这个数字准不准。

常用的方法有：

• 安时积分法：简单，但误差会累积。我习惯每100ms积分一次，同时用开路电压法做校准。
• 开路电压法：准，但需要电池静置。不适合动态工况。
• 卡尔曼滤波法：精度高，但计算量大。MCU性能不够的话跑不动。

实际项目中，我通常用安时积分+开路电压校准+温度补偿的组合方案。精度能做到±3%以内，够用了。

2.2.3 过充/过放保护

这是BMS的「安全底线」。锂电池最怕过充和过放，轻则鼓包，重则起火。

• 过充保护：单串电压超过4.25V（三元锂）或3.65V（磷酸铁锂）时，立即切断充电MOS管。
• 过放保护：单串电压低于2.8V（三元锂）或2.5V（磷酸铁锂）时，立即切断放电MOS管。
• 保护恢复：不能一恢复就立刻接通，要有迟滞。我一般设50mV的迟滞窗口。

2.2.4 被动均衡

电芯之间总有差异。均衡就是让它们「齐步走」。

被动均衡的原理很简单：把电压高的电芯通过电阻放电，直到和其他电芯一致。但要注意：

• 均衡电流：通常50mA~200mA。电流太大，电阻发热严重；电流太小，均衡时间太长。
• 均衡策略：我习惯在充电末期做均衡。这时候电芯电压高，差异明显，均衡效率也高。
• 什么时候停止：电压差小于10mV，或者电芯温度超过45°C，立即停止。

说实话，被动均衡效率不高。但成本低、实现简单，消费级BMS够用了。如果做储能或动力电池，建议上主动均衡。

2.2.5 CAN通信

BMS不是孤岛，它要和整车控制器、充电机、仪表盘通信。CAN总线是汽车行业的标准。

需要定义的内容：

• 波特率：通常250kbps或500kbps。我建议用500k，速度快，延迟低。
• ID分配：每个报文要有唯一ID。比如0x100是BMS状态，0x200是SOC信息。
• 数据格式：Intel格式还是Motorola格式？一定要和整车厂对齐。我吃过这个亏——协议文档写的是Intel，实际代码写成了Motorola，联调时数据全乱套。

2.3 非功能需求

功能需求决定「能不能做」，非功能需求决定「做得好不好」。

非功能需求	典型指标	我的建议
精度	电压±5mV，电流±1%，SOC±3%	别盲目追求高精度，够用就行。±5mV对大多数场景足够了。
实时性	采集周期≤100ms，保护响应≤10ms	保护响应必须硬件实现，软件来不及。
成本	BOM成本控制在XX元以内	成本是硬约束。我一般先做成本预算，再选型。
功耗	休眠功耗＜100μA	休眠时AFE要进入低功耗模式，MCU也要睡。
可靠性	MTBF≥50000小时	关键器件降额使用，电容选X7R或C0G。

2.4 需求文档撰写

需求文档怎么写？我分享一个模板：

# BMS需求规格说明书

## 1. 项目概述
- 项目名称：48V电动自行车BMS
- 电芯类型：磷酸铁锂，16串
- 额定容量：20Ah

## 2. 功能需求
### 2.1 采集功能
- 电压：16通道，范围0~5V，精度±5mV
- 电流：1通道，范围-100A~+100A，精度±1%
- 温度：4通道，范围-20°C~85°C，精度±2°C

### 2.2 保护功能
- 过充保护：单串≥3.65V，延迟1s，恢复3.55V
- 过放保护：单串≤2.5V，延迟1s，恢复2.8V
- 过流保护：放电≥150A，延迟100ms

### 2.3 通信功能
- CAN 2.0B，500kbps
- 报文ID：0x100~0x1FF

## 3. 非功能需求
- SOC精度：±3%
- 采集周期：100ms
- 休眠功耗：＜100μA
- 工作温度：-20°C~60°C

写文档时注意：每一条需求都要可测试。比如「SOC精度±3%」，测试方法就是：充满电，放空电，看累计容量和BMS报的SOC差多少。

好了，这一章就到这里。下一章我们讲系统架构设计——怎么把需求变成硬件和软件的蓝图。