BMS 任務(wù)包括電壓和電流控制、熱管理解決方案、防火和網(wǎng)絡(luò)安全。在本文中，將解釋與電池相關(guān)的主要風(fēng)險(xiǎn)以及 BMS 可以克服這些風(fēng)險(xiǎn)的方法。
上一文我們介紹了BMS中電壓和電流控制的解決方案【詳見(jiàn)BMS如何保證電池使用壽命和安全#1】，接下來(lái)我們討論一下BMS中熱管理和系統(tǒng)安全相關(guān)解決方案。
熱管理
熱管理是 BMS 最重要的鋰離子電池安全預(yù)防措施之一。它包括電池溫度控制并處理加熱、冷卻和空調(diào)
挑戰(zhàn)：高效的鋰離子電池很脆弱。鋰是一種非常活潑和易燃的金屬，當(dāng)它與水和空氣接觸時(shí)會(huì)立即燃燒起來(lái)。即使是溫度的輕微升高或?qū)﹄姵氐妮p微損壞，也可能導(dǎo)致熱失控和短路，從而導(dǎo)致爆炸和火災(zāi)。這就是電池?zé)峁芾韺?duì)于基于鋰離子的解決方案極為重要的原因。電池可接受的溫度為：
- 32?F 至 113?F（0 ?C至 45 ?C）用于充電
- –4?F 至 140?F（–20 ?C至 60 ?C）用于放電
- 32?F 至 68?F（0 ?C至 20 ?C）用于存放
建議措施： BMS 電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)可以檢查溫度是否在限制范圍內(nèi)。要測(cè)量電池內(nèi)部和周圍的溫度，可以使用溫度傳感器或熱敏電阻——半導(dǎo)體熱敏電阻。BMS 發(fā)現(xiàn)與某些值的偏差并立即采取措施來(lái)節(jié)省電池。
例如，BMS 可以應(yīng)用熱敏電阻和熱熔斷器來(lái)保護(hù)電池在工作期間不會(huì)過(guò)熱。如果溫度升高得太高，它們將打開(kāi)電路并斷開(kāi)電池。
大多數(shù)最新的 BMS 使用負(fù)溫度系數(shù) (NTC) 熱敏電阻。它們非常容易接受，可以高速準(zhǔn)確地檢測(cè)電阻的任何變化。
熱 BMS 在充電和放電時(shí)將注意力集中在鋰電池上。首先，它應(yīng)該跟蹤電池內(nèi)部的溫度，以防止其熱失控和著火。此外，它還必須保護(hù)電池免受不利環(huán)境條件的影響。鋰離子電池對(duì)溫度下降非常敏感。應(yīng)該在特定溫度下對(duì)它們進(jìn)行充電或放電（參見(jiàn)上圖）。超過(guò)限制可能會(huì)導(dǎo)致電池老化、斷電和完全停止。
熱管理系統(tǒng)可應(yīng)對(duì)任何緊急情況。它使用電池冷卻調(diào)節(jié)溫度或關(guān)閉充電器；粉絲；或供暖、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 系統(tǒng)。
BMSes 中實(shí)現(xiàn)的另一個(gè)特性是散熱。該系統(tǒng)使用它來(lái)去除電池中電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的多余熱量。該方法包括空氣和液體冷卻以及對(duì)流。
除了電池之外，還需要確保 BMS 解決方案中涉及的電子設(shè)備的熱管理。適當(dāng)數(shù)量的熱敏電阻和恒溫器可以保護(hù)系統(tǒng)和用戶免受潛在的熱危害。
防火
發(fā)生火災(zāi)的可能性很低，但有時(shí)會(huì)發(fā)生最壞的情況。如果電池發(fā)炎，系統(tǒng)應(yīng)立即提醒您并采取必要措施將其切斷。如果您無(wú)法避免電池過(guò)熱，請(qǐng)確保您的 BMS 具有防火系統(tǒng)。
挑戰(zhàn)：火災(zāi)是鋰 BESS 最嚴(yán)重的威脅之一。
這就是為什么必須牢記這項(xiàng)技術(shù)的易燃性并采取一切必要措施來(lái)防止可能出現(xiàn)的問(wèn)題。
然而，由于制造缺陷，電池可能會(huì)著火。
電池包和電池板中的缺陷會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部短路，從而導(dǎo)致火花、煙霧和火焰。
建議措施：最好在使用前檢查電池是否存在工廠缺陷。它必須對(duì)電池及其包裝、組件和結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)檢查。正確安裝、使用、維護(hù)和儲(chǔ)存也可以降低電池起火的風(fēng)險(xiǎn)。在電流、電壓和溫度限制范圍內(nèi)操作可以防止鋰離子電池過(guò)熱和著火。
通過(guò)建立可靠的防火系統(tǒng)，可以保護(hù)自己和BMS 免受煙霧、火災(zāi)和有毒氣體的影響。煙霧探測(cè)器可以解決這個(gè)問(wèn)題。使用 BMS 可以迅速檢測(cè)電池燃燒并連接到電池冷卻和滅火系統(tǒng)。
火災(zāi)處理方法取決于電池大小和點(diǎn)火規(guī)模。手機(jī)或筆記本電腦等小型電池需要放置泡沫滅火器或 ABC 干粉以進(jìn)行防火。水通常用于較大的火災(zāi)，但它必須是大量的自來(lái)水來(lái)冷卻電池并去除電池分解產(chǎn)生的氧氣。
電池系統(tǒng)越復(fù)雜，其應(yīng)具備的防火保護(hù)就越復(fù)雜。
在我們的一個(gè)項(xiàng)目中，我們?cè)诿總€(gè)電池塊中放置了煙霧傳感器。萬(wàn)一發(fā)生事故，BMS 會(huì)收到來(lái)自探測(cè)器的信號(hào)并打開(kāi)水管上的閥門。此外，我們還安裝了檢測(cè)、控制和消除管道泄漏的設(shè)備。
消防安全對(duì)BESS 認(rèn)證非常重要。它必須符合 UL、NFPA 和其他認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的要求。
網(wǎng)絡(luò)安全
保護(hù)電池免于耗盡并不是 BMS 可以解決的唯一問(wèn)題。沒(méi)有人希望他們的系統(tǒng)遭受攻擊或數(shù)據(jù)被盜。因此，在設(shè)計(jì) BESS 時(shí)要考慮其網(wǎng)絡(luò)安全。
挑戰(zhàn)：很多 BMS 都是物聯(lián)網(wǎng)解決方案。互聯(lián)網(wǎng)連接使用戶能夠遠(yuǎn)距離觀察和控制他們的系統(tǒng)。在這種情況下，總是存在損害信息隱私和統(tǒng)一性的風(fēng)險(xiǎn)。因此，BMS 也容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊。該系統(tǒng)需要強(qiáng)大的 BMS 安全功能來(lái)抵御可能對(duì)電池和相應(yīng) BMS 模塊有害的未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)和惡意行為。
建議措施：通過(guò)執(zhí)行不同的保護(hù)程序來(lái)保護(hù)系統(tǒng)。
首先，確保只有授權(quán)用戶才能訪問(wèn)和管理系統(tǒng)。為此，可以添加具有唯一密碼和/或其他身份驗(yàn)證方法的用戶識(shí)別系統(tǒng)。
在自定義 BMS 中，我們?yōu)槲覀兊囊粋€(gè)客戶創(chuàng)建：用戶提交身份驗(yàn)證請(qǐng)求，輸入登錄名和密碼。成功的身份驗(yàn)證需要自動(dòng)授權(quán)。用戶會(huì)收到一個(gè)具有訪問(wèn)權(quán)限的列表。所有下一個(gè)請(qǐng)求都會(huì)檢查用戶的權(quán)限。
為了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和安全性，通信協(xié)議應(yīng)該具有強(qiáng)大的加密機(jī)制。通過(guò)這種方式，BMS 可以維護(hù)元素之間的任何交互，同時(shí)保持 BMS 及其用戶的保密性。