对环境造成的影响重度镉污染重金属污染相对较低安全好的好的中等的
生产成本低的高的
表 1：常用电池的特性
镍镉 (NiCd) 电池的开发已有一个多世纪的历史。它们以相对便宜和坚固而闻名，并因其高容量、易于维护和低成本而被广泛采用。平均电池电压约为 1.2 V。这些特性使得镍镉电池在电动工具中非常受欢迎。能量密度和比能量相对较低，这是镍镉电池的缺点。此外，镍镉电池还存在所谓的“记忆效应”。，镉的使用导致严重的环境问题。
与镍镉电池不同，镍氢电池于1990年推出，具有更高的能量密度和比能量。镍氢电池已广泛应用于笔记本电脑、手机和剃须刀等领域。它们还在记忆效应和金属污染方面带来了改进。与镍镉电池相比，镍金属电池的缺点是自放电率较高，对过度充电的耐受性较差，并且充电过程更加复杂。
与镍基电池相比，锂离子电池具有更高的倍率、更高的能量密度和更长的循环寿命。此外，锂离子电池还具有平均工作电压高达 3.6 V 的优势。锂离子电池的自放电率也比镍基电池低得多。它们也不会受到记忆效应的影响，并且与镍基电池相比，提供大电流（以 C 速率表示）的能力较差。过度放电锂离子电池会导致循环寿命缩短。如果不采取进一步的预防措施，锂离子电池过度充电会导致危险情况，甚至可能导致电池火灾或爆炸。因此，一般来说，锂离子电池不允许过度充电和过度放电。
根据所使用的正极，LiFePO 4、LiMn 2 O 4、NCM和锂离子电池有多种，在充电速率、安全性、成本、充电、放电和环境影响方面提出了不同的性能水平。应用包括笔记本电脑、手机和电动汽车电池。
动力电池的性能对于市场接受度至关重要。例如，当谈到电动汽车时，能量密度是一个关键因素。与镍基电池相比，锂离子电池具有更高的能量密度、功率密度和寿命，未来更有前景。目前正在进行研究以改善电池的不同方面，即成本、充电率和安全性。
选择电池时还需要考虑许多其他方面，听取 FAE 或的建议。您可以随时联系艾睿电子当地的 BMS 和电池来帮助您。
应防范的危险
BMS 用于调节和监控电池的充电和放电。有几个特性需要监控，包括温度、电流、电压、电池类型、高压系统中的隔离、充电状态 (SOC)、健康状态 (SOH) 和极高电流。所有这些监测值对于 BMS 的任务都是必需的。原则上，BMS 适合化 SOC、优化 SOH 并通过将值保持在给定窗口内来保护电池免遭深度放电和过压，如图 1 所示。
图 1：锂离子电池 (NMC) 的操作窗口过压和欠压保护（电池平衡）
在多节电池中，电量的电池决定了整个系统的容量。如图 1 所示，如果电压低于或高于电池设计的阈值电压，电池将遭受不可逆的损坏。如果电压较低，阳极铜会溶解。如果电压较高，就会发生锂镀层，如果电压升高得更多，电池就会开始放气并着火。
电池平衡通常由具有高精度模数转换器的集成电路 (IC) 执行。电池平衡的主要类型有主动平衡和被动平衡。在主动平衡中，单个电池的较高电荷可以传输到另一个单个电池，而在被动平衡中，电荷在电阻器的帮助下消散。各个电池控制器可以执行特定的、特别是节能的内务管理功能，例如功能安全所需的定期电池测量和状态分析，独立于主 BMS 控制器。过压或欠压信号的安全功能会自动触发。
过放保护/低压切断
过放电保护，也称为低压截止，是许多（通常是所有锂离子）电池组都具有的重要安全功能。它的目的是防止电压降到一定水平以下。
电池深度放电的后果是多种多样的，但几乎在所有情况下，它都会导致不可逆转的损坏。例如，生命周期性能降低甚至热失控都可能导致火灾。
因此，不同的细胞化学物质具有不同的安全操作范围。一般来说，我们使用 IC 来确定安全工作范围，并为应用中的电池/电池组提供必要的保护。
短路保护
当电池发生短路时，需要进行过流保护。这会导致极端的放电行为；因此，存在大电流，电池迅速升温并发生热失控事件。
电池保护有三种方式：热熔断器、热熔断器和断路器。 BMS 制造商可以根据所需的安全级别在一个系统中使用一项或所有功能。
当电池组达到一定温度水平时，热熔断器就会启动。在电动汽车等高压系统中，此功能通常由数字处理器激活，而在低压应用中，可以根据预定义的阈值自行触发此保护。
在人类可能受到伤害的环境中，防火和防爆尤为重要。因此，数字触发的高温保险丝发挥了作用。保险丝连接到高压路径的负极或正极或两者上。保险丝被触发作为一道防线，以防止对电池造成重大损坏。
在卡车等特殊环境中，服务连续性很重要，我们倾向于使用更复杂和更昂贵的解决方案。基于背靠背SiC MOSFET 的断路器是保护电池组系统在短路情况下免受损坏的一种可能方法。该解决方案的缺点是价格和尺寸。其功能与热熔保险丝相同，但可以在事件发生后打开。
过流保护
如前所述，电池在电流的帮助下达到平衡。根据电池的充电能力，该电流在 100 mA 和 500 mA 范围内。过流保护是平衡IC不得超过的特定电流限制。大多数情况下，此限制可以单独设置，有助于保护电池免受不可逆转的损坏、火灾或爆炸。
电流消耗取决于环境温度，定义阈值时应考虑到这一点。此外，必须将电流水平限制设置为低于实际电池电流消耗水平。一般情况下，该级别的充电附加安全系数为2~3。在电流波动较小的情况下，可能会误触发BMS过流保护。为了防止系统这样做，一些 BMS 具有称为迟滞和数字滤波器的功能。
热失控保护
根据所使用的化学成分，电池可支持高达 60°C 的温度。热电池的温度会扩散到相邻电池，整个电池组会立即升温。热量会引发连锁反应，通过不同的化学反应释放出易燃气体，从而使整个电池组着火。
当达到预定义的温度阈值时，热失控保护就会被触发。它会关闭电池并防止电池进入热失控状态。
BMS 的主要作用是保护电池并传达电池状态。需要防范的危险种类繁多。绿色安全工作区域（图 1）说明了电池可使用的有限条件。我们需要确保电池组不会在设计工作范围之外使用。需要复杂而安全的机制来将电池保持在该区域并确保其对人类安全。 BMS 中使用的软件部分是设计的重要组成部分，需要在项目早期阶段予以考虑。 IC、架构、软件和电池组的选择都会产生成本，如果没有深入的了解，就很难做出“”选择。
