当事情出错时:电池管理系统故障缓解

锂基电池往往被认为是安全的，当在一个适当的控制环境。我们应该说“基本安全”，因为电池管理系统(bms)和锂离子电池制造过程并不总是完美的。但是，如果我们不能对抗锂离子技术的物理特性，我们可以争取更好的BMS设计。

在本文中，我们将以讨论介绍电池管理系统以及他们的标准构建模块是什么。

在这里，我们将介绍故障发生时可能发生的情况，以及如何减轻这种影响。我们还将简要介绍未来可能的BMS组件，并考虑到电池技术的不断改进。

电池管理系统热失控

摘要热逃逸是电力系统常见的故障模式之一，常与火灾有关。在BMS故障的情况下，由于硬件故障或固件错误可能会发生热失控。

例如，平衡器中忘记的停止命令可能会无限期地持续过度放电。在这种情况下，即使检测到问题和烧断保险丝也不会停止电池放电。这可能导致分解和穿孔的阳极和阴极之间的隔膜在电池中由于过放电，诱导一个强大的内部短路后，新的充电尝试。

图1所示。过放电导致内部铜短路。图片由荀冯

您可能想知道这样的短消息是如何避免被发现的。初始接触可能有足够的电阻来保持电池电压高，但具有非常高的自放电电流，使其无法被外部电流传感器或电压监视器检测到。

短路会导致一个温暖的细胞。如果它达到临界温度超过60°C，它就会爆裂并燃烧，加热邻近的电池，引发连锁反应。这就是热逸出，有可能造成灾难性后果。

图2。2011年雪佛兰伏特燃烧的高能电池组。图像从雪佛兰Volt电池事件概述报告

失败的缓解

对于无法预见的错误，一个解决方案是在MCU出现致命错误时使用外部看门狗，如图3所示。

图3。一个典型的BMS框图用单片机看门狗实现

如果MCU没有被卡住，但是忘记了一个命令，cell monitor可以实现看门狗系统，如图4所示。

图4。一个具有完整看门狗实现的BMS框图

另外，如果由于EMC问题或辐射发生闭锁，可以通过设计看门狗来消除闭锁，这样看门狗可以发出功率循环，而不仅仅是逻辑复位。这种架构并不常见。

缓解BMS故障的附加解决方案

随着能量密度和电力需求的增加，人们越来越容易对电池提出过高的要求。因此，更精确的燃料表必须实施，其中电池阻抗是一个关键部分。

有一种简单的方法可以在运行时直接测量阻抗，这是非常有用处的。松下公司声称已经实现了这种方法采用一种新的局部交流激励技术监测电池的电化学阻抗。其他方法也存在，但它们需要无负载电压基准和校准。

另一种改进可以依靠FRAM技术，这是常用的系统RAM由mcu。当缓冲库仑计数器样品时，弗雷姆在电源循环后保留数据，这意味着有较少的机会为固件丢失最后的有效数据在突然重置的情况下。

但最终，真正不同的是细胞化学:除了锂离子，还有更多的选择。

如果你想了解更多关于电池系统的知识，请在下方留言分享你的想法和问题。