鋰離子電池在適當(dāng)控制的環(huán)境中往往被認(rèn)為是安全的。我們應(yīng)該說(shuō)"大部分是安全的"，因?yàn)殡姵毓芾硐到y(tǒng)(BMS)和鋰離子電池制造工藝并不總是完美的。但是，如果我們不能與鋰離子技術(shù)的物理學(xué)原理作斗爭(zhēng)，我們可以爭(zhēng)取更好的BMS設(shè)計(jì)。

在這里，我們將介紹發(fā)生故障時(shí)可能發(fā)生的情況以及如何減輕這種影響。

電池管理系統(tǒng)中的熱失控

電力系統(tǒng)著名的故障模式之一是熱失控，通常會(huì)引發(fā)火災(zāi)。在BMS故障的情況下，由于硬件故障或固件錯(cuò)誤而可能導(dǎo)致熱失控。

例如，平衡器中被遺忘的停止命令可能會(huì)繼續(xù)無(wú)限期地過(guò)度放電。在這種情況下，即使檢測(cè)到問(wèn)題并熔保險(xiǎn)絲也不會(huì)停止電池放電。由于過(guò)度放電，這可能導(dǎo)致電池中陽(yáng)極和陰極之間的隔板分解和穿孔，從而在嘗試新的充電后引起強(qiáng)大的內(nèi)部短路。

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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圖1.由于過(guò)放電導(dǎo)致內(nèi)部銅短路的形成

您可能想知道這樣的短路如何避免被發(fā)現(xiàn)。初始觸點(diǎn)可能具有足夠的電阻以保持電池電壓高，但具有非常高的自放電電流，使其無(wú)法被外部電流傳感器或電壓監(jiān)控器檢測(cè)到。短路會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)熱，如果達(dá)到60°C以上的臨界溫度，它將破裂并燃燒，加熱其相鄰的電池并觸發(fā)連鎖反應(yīng)。這是熱失控，有可能造成災(zāi)難性后果。

圖2.2011年雪佛蘭Volt燃燒的高能電池組

減輕故障

針對(duì)意外錯(cuò)誤的一種解決方案是在MCU發(fā)生致命錯(cuò)誤的情況下使用外部看門狗，如圖3所示。

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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圖3.具有MCU看門狗實(shí)現(xiàn)的典型BMS框圖

如果MCU未被卡住，但忘記了命令，則單元監(jiān)視器可以實(shí)現(xiàn)看門狗系統(tǒng)，如圖4所示。

圖4.具有完整看門狗實(shí)現(xiàn)的BMS框圖

或者，如果由于EMC問(wèn)題或輻射而發(fā)生閂鎖，則可以通過(guò)設(shè)計(jì)看門狗使其熄滅，使其發(fā)出電源循環(huán)，而不僅僅是邏輯復(fù)位，從而將其熄滅。這種架構(gòu)不太常見(jiàn)。

減輕BMS故障的其他解決方案

隨著能量密度和功率需求的增加，對(duì)電池單元提出過(guò)多要求變得越來(lái)越容易。因此，必須實(shí)現(xiàn)更加精確的電量計(jì)，其中電池阻抗是關(guān)鍵部分。

一種直接在運(yùn)行時(shí)直接測(cè)量阻抗的簡(jiǎn)便方法將很有用。松下聲稱使用一種新的局部AC刺激技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)電池的電化學(xué)阻抗，就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這種方法。雖然存在其他方法，但是它們需要空載基準(zhǔn)電壓和校準(zhǔn)。

另一個(gè)改進(jìn)可以依靠FRAM技術(shù)，該技術(shù)通常被MCU用作系統(tǒng)RAM。緩沖庫(kù)侖計(jì)數(shù)器樣本時(shí)，F(xiàn)RAM會(huì)在重啟后保留數(shù)據(jù)，這意味著在突然復(fù)位的情況下，固件丟失最后一次有效數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)較小。

但是，最終，真正的不同是電池化學(xué)：除了鋰離子電池以外，還有更多選擇。