電池管理系統(tǒng)中的熱失控，電池管理系統(tǒng)故障怎么解決

在這里，我們將介紹發(fā)生故障時(shí)可能發(fā)生的事情以及如何減輕此類影響。我們還將簡(jiǎn)要介紹未來可能的BMS組件，并考慮電池技術(shù)的不斷改進(jìn)。

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，這通常與火災(zāi)危險(xiǎn)有關(guān)。在BMS故障的情況下，由于硬件故障或固件錯(cuò)誤，可能會(huì)發(fā)生熱失控。

例如，平衡器中忘記的停止命令可能會(huì)無(wú)限期地繼續(xù)對(duì)電池過度放電。在這種情況下，即使檢測(cè)到問題并熔斷保險(xiǎn)絲也不會(huì)停止電池放電。由于過度放電，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，從而在新的充電嘗試后引起強(qiáng)大的內(nèi)部短路。

圖1.由于過放電而形成內(nèi)部銅短路。

您可能想知道這樣的短路如何避免檢測(cè)。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，因此外部電流傳感器或電壓監(jiān)視器無(wú)法檢測(cè)到。

短路導(dǎo)致電池發(fā)熱。如果它達(dá)到60°C以上的臨界溫度，它將破裂并燃燒，加熱其相鄰的細(xì)胞并引發(fā)連鎖反應(yīng)。這是熱失控，有可能造成災(zāi)難性后果。

故障緩解

不可預(yù)見的錯(cuò)誤的一種解決方案可能是在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。

圖3. 具有MCU看門狗實(shí)現(xiàn)的典型BMS框圖

如果MCU沒有卡住，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問題或輻射而發(fā)生閂鎖，可以通過設(shè)計(jì)看門狗來熄滅它，使其可以發(fā)出電源循環(huán)，而不僅僅是邏輯復(fù)位。這種體系結(jié)構(gòu)不太常見。

緩解 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)電池的要求越來越高。因此，必須實(shí)現(xiàn)更精確的電量計(jì)，其中電池阻抗是關(guān)鍵部分。

一種在運(yùn)行時(shí)直接測(cè)量阻抗的簡(jiǎn)單方法將非常有用。松下聲稱已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這種方法，使用一種新的局部交流刺激技術(shù)來監(jiān)測(cè)電池電化學(xué)阻抗。存在其他方法，但它們需要空載基準(zhǔn)電壓源和校準(zhǔn)。

另一項(xiàng)改進(jìn)可能依賴于FRAM技術(shù)，該技術(shù)通常被MCU用作系統(tǒng)RAM。在緩沖庫(kù)侖計(jì)數(shù)器樣本時(shí)，F(xiàn)RAM在電源循環(huán)后保留數(shù)據(jù)，這意味著在突然復(fù)位的情況下，固件丟失最后一個(gè)有效數(shù)據(jù)的可能性較小。

但是，最終，真正與眾不同的是細(xì)胞化學(xué)：除了鋰離子電池之外，還有更多選擇。