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　　电池管理系统 (BMS)专注于电池。BMS 任务包括电压和电流控制、热管理解决方案、消防和网络安全。在本文中，我们解释了与电池相关的主要风险以及 BMS 可以克服这些风险的方法。

　　使用 BMS 的电池保护

　　可充电电池是 BMS 的基石。该组件相当复杂和敏感，需要注意和小心处理。BMS 可以做到这一点。它的所有功能都旨在在尽可能长的时间内充分利用电池。

　　因此，通过检查充电状态和健康状态，BMS 可以延长电池寿命并提高其性能。通过估计能量状态和功率状态以及平衡电池组内的电池，它可以充分利用电池的潜力，从而利用您的电池储能系统 (BESS)。

　　根据成分的不同，电池可能对不稳定的环境相当敏感(了解更多关于 BESS 中使用的电池技术)。超出限制 对电池来说可能是至关重要的，并可能导致电池性能下降和过早报废。

　　此外，电池的挤压会对用户造成伤害。例如，锂基电池在某些情况下以易燃易爆而臭名昭著。

　　BMS 配备齐全，可以预测潜在危险并保护电池和用户。完善的 BMS 具有电池安全系统，可防止短路、接地故障和热失控。因此，BMS 安全系统可提供安全的数据传输并保护您的电池存储系统免受未经许可的使用。

　　具有实时操作系统的 BMS 会立即对所有变化或威胁做出反应，因此有助于避免提前更换电池和进行昂贵的维修。

　　在本文中，我们特别关注锂离子 (Li-ion) 电池，它是最受 BESS 欢迎的电池。这种类型的电池需要小心处理，因为它对极端温度、过度充电和持续充电不足很敏感。BMS 可以提供这样的处理。

　　电压和电流控制

　　为了控制电池的电流和电压，您必须在充电时提供过流和过压保护，并在放电时避免欠压。

　　挑战：每种电池类型都有建议的充电和放电电流和电压限制。超过这些参数会导致氧化和短路，从而损坏电池并缩短其使用寿命。在最坏的情况下，可能会发生爆炸、火灾和触电。

　　建议的操作：向电池中添加足够的传感器可以让 BMS 获得数据并对其进行分析以采取进一步的行动。

　　因此，系统可以控制与电压相关的电流、电压和充电状态。如果偏离允许值，BMS 可以使用断路器断开电路并停止为电池充电。

　　BMS 可以警告用户电池可能出现的问题。在这种情况下，系统会发送警报或推送通知，并显示在设备的面板上。

　　BMS和充电器一样，可以采用恒压/恒流的电池充电方式进行过流过压保护。思路如下：

　　你用恒定电流给电池充电，直到电池达到一定的电压水平。然后在电流下降的同时以恒定电压为电池充电。当电流具有最低可能值时充电结束。

　　您可以在 BMS 的软件和硬件级别安装电压和电流监控。以下是我们用于工业 BMS 解决方案的基本硬件示例：

　　· 电流和电压互感器

　　· 放大器和带有电阻分压器的缓冲器，用于增加输出电流和电压的值

　　· 将电流和电压值转换为数字信号的模数转换器

　　· 用于读取信号的微控制器 (MCU)

　　我们为 MCU 编写了固件，可以将测量值与电流和电压限制进行比较，然后可以向断路器发送命令。

　　但在设计保护电路时，必须要小心。额外的电子设备不仅会增加 BMS 成本，还会增加内阻并降低电池的功率。

　　热管理

　　热管理是 BMS 最重要的锂离子电池安全预防措施之一。它包括电池温度控制并处理加热、冷却和空调

　　挑战：高效锂离子电池很脆弱。锂是一种非常活泼且易燃的金属，当它与水和空气接触时会瞬间燃烧起来。

　　即使是轻微的温度升高或电池轻微损坏都可能导致热失控和短路，从而导致爆炸和火灾。

　　这就是电池热管理对于基于锂离子的解决方案极其重要的原因。电池可接受的温度是：

　　· 32˚F 至 113˚F(0 ˚C至45˚C)用于充电

　　· –4˚F 至 140˚F(–20˚C 至60˚C )用于放电

　　· 32˚F 至 68˚F(0 ˚C至20˚C)用于存储

　　建议措施：您的 BMS 的电池热管理系统可以检查温度是否在限制范围内。要测量电池内部和周围的温度，您可以使用温度传感器或热敏电阻——半导体热敏电阻。

　　BMS 发现与某些值的偏差并立即采取措施以节省电池。

　　例如，BMS 可以应用热敏电阻和温度保险丝来保护电池在工作期间不会过热。如果温度升得太高，它们将打开电路并断开电池。

　　大多数最新的 BMS 使用负温度系数 (NTC) 热敏电阻。他们的接受能力很强，可以高速准确地检测电阻的任何变化。

　　热BMS在充电和放电时将注意力集中在锂电池上。首先，它应该跟踪电池内部的温度，以防止电池热失控和着火。

　　此外，它必须保护电池免受不利环境条件的影响。锂离子电池对温度下降非常敏感。您应该在特定温度下对它们进行充电或放电(参见上图)。超过限制可能会导致电池老化、断电和完全停止。

　　热管理系统可以应对任何紧急情况。它使用电池冷却调节温度或关闭充电器;粉丝;或供暖、通风和空调 (HVAC) 系统。

　　BMS 中实现的另一个功能是散热。该系统使用它来去除电池中电化学反应产生的多余热量。该方法包括空气和液体冷却和对流。

　　除了电池，您还需要确保 BMS 解决方案中涉及的电子设备的热管理。适当数量的热敏电阻和恒温器可以保护系统和用户免受潜在的热危害。

　　防火

　　发生火灾的可能性很低，但有时会发生最糟糕的情况。如果电池出现问题，系统会立即提醒您并采取必要措施将其切断。如果您无法避免电池过热，请确保您的 BMS 具有防火系统。

　　挑战：火灾是锂 BESS 面临的最严重威胁之一。

　　这就是为什么您必须牢记这项技术的易燃性并采取所有必要的措施来防止可能出现的问题。

　　然而，由于制造缺陷，您的电池可能会着火。

　　电池包和电池板中的缺陷会导致内部短路，从而导致火花、烟雾和火焰。

　　建议措施：最好在使用前检查电池是否存在出厂缺陷。它必须对电池及其包装、组件和结构进行详细检查。

　　正确安装、使用、维护和存放也可以降低电池起火的风险。在电流、电压和温度限制范围内操作可以防止锂离子电池过热和着火。

　　您可以通过建立可靠的防火系统来保护您自己和您的 BMS 免受烟雾、火灾和有毒气体的伤害。

　　烟雾探测器可以解决这个问题。使用 BMS 可以及时检测电池燃烧并连接到电池冷却和灭火系统。

　　火灾处理方法取决于电池大小和点火规模。手机或笔记本电脑等小型电池需要泡沫灭火器或 ABC 干粉来防火。水通常用于较大的火灾，但必须使用大量自来水来冷却电池并去除电池故障产生的氧气。

　　越是复杂的电池系统，它的防火保护也应该越复杂。

　　在我们的一个项目中，我们在每个电池块中都放置了烟雾传感器。万一发生事故，BMS 会从检测器获取信号并打开水管上的阀门。此外，我们还安装了检测、控制和消除管道泄漏的设备。

　　消防安全对您的 BESS 认证非常重要。它必须符合 UL、NFPA 和其他认证标准的要求。

　　网络安全

　　保护电池不超出限制并不是 BMS 可以解决的唯一问题。没有人希望他们的系统遭受攻击或数据被盗。因此，在设计 BESS 时要考虑其网络安全。

　　挑战：许多 BMS 都是物联网解决方案。互联网连接使用户能够远距离观察和控制他们的系统。在这种情况下，始终存在损害信息隐私和统一性的风险。因此，BMS 也容易受到网络攻击。

　　系统需要强大的 BMS 安全功能来抵御可能对电池和相应 BMS 模块造成伤害的未经授权的访问和恶意行为。

　　建议的操作：通过执行不同的保护过程来保护您的系统。

　　首先，确保只有授权用户才能访问和管理系统。为此，您可以添加具有唯一密码和/或其他身份验证方法的用户识别系统。

　　在自定义 BMS 中，我们为我们的一个客户创建了：用户提交身份验证请求，输入登录名和密码。成功的身份验证需要自动授权。用户会收到一份具有访问权限的列表。检查所有下一个请求的用户权限。

　　为了数据的统一性和安全性，您的通信协议应该具有强大的加密机制。通过这种方式，BMS 可以维护元素之间的任何交互，同时保持 BMS 及其用户的机密性。

　　结论

　　由于化学电池类型引起的反应的意外和危险影响，BMS 及其用户都可能容易受到攻击。

　　锂 BESS 是最具潜在危险的解决方案之一。这就是为什么在 BMS 中提供强大的安全保护如此重要的原因。

　　BMS 可以预测和消除一系列威胁。常见的锂电池安全挑战是：

　　· 欠压和过压

　　· 过流

　　· 极端温度

　　· 自燃

　　此外，BMS 可以解决一系列与安全相关的问题，例如网络威胁和隐私泄露。