1.2.3 電池安全保護

電池安全保護無疑是電動汽車BMS最核心的功能。之所以把這一功能放置在第三位是因為這一功能常常以前面“狀態監測”“狀態分析”這兩項功能為前提。目前，最常見的電池安全保護內容包括“過電流保護”“過充過放保護”“過溫保護”這三項。

1.過電流保護

過電流保護，指的是在充放電過程中，如果工作電流超過了安全值，則采取相應的安全保護措施進行限制。雖然大多數的磷酸鐵鋰動力電池都支持短時間的過載放電，能在汽車起步、提速過程中提供較大的電流以滿足動力性能的要求，但不同廠商、不同型號的動力電池所支持的過載電流倍率、過載持續時間都是不一致的，因此在研發BMS時要根據所選動力電池的使用要求，設計相應的過電流保護功能。例如，某型號的動力電池支持不超過1min的3C過載電流，那么在設計BMS時，就要針對“3C過載電流時間＞60s”這一條件采取相應的保護策略。

2.過充過放保護

考慮電池對充放電能力的可承受程度，需設計過充過放保護以保障電池及其系統安全。過充保護指的是在電池的SoC為100%的情況下，為了防止繼續對電池充電造成的電池損壞，而采取切斷電池的充電回路的保護措施；同樣的，在電池的SoC是0的情況下，若繼續對電池進行放電，也會對電池造成損壞，此時也應采取措施切斷電池的放電回路，這就是過放保護。在實際操作過程中，過充過放保護有一種簡單的實現方式，即設定充、放電的截止保護電壓，如果檢測到的電池電壓高于或者低于所設定的截止保護電壓值，則啟動切斷電流回路的策略以保護電池。

應該指出，在電動汽車的實際應用中，電池往往串聯在一起構成電池組，電池組中只要有一個電池低于放電的門限電壓，就要對整個電池組進行保護，此時電池組內的其他電池往往還帶有一定量的剩余電荷，從而造成了一定程度的隱形浪費，因此，有必要對電池進行“均衡控制管理”，這屬于“能量控制管理”的范疇。

3.過溫保護

過溫保護，顧名思義就是當溫度超過一定限制值時對動力電池采取的保護性措施。動力電池是一種化工產品，在高溫下工作可能引起難以控制的化學反應，輕則損傷電池，重則將會引起事故，造成人員傷亡。過溫保護需要考慮環境溫度、電池組溫度以及每個單體電池本身的溫度。由于溫度的變化需要一個過程，溫度控制往往也具有滯后性，因此溫度保護往往要考慮一些“提前量”。例如，假設導致電池損壞的溫度門限值為K，將T=K-5℃作為過溫保護閾值，若檢測到環境溫度或者電池箱溫度超過T時，則采取相應的保護措施，這種操作可以在電池尚未達到損壞的門限值之前就進行保護，降低電池由于溫度過高而造成不可逆惡化的風險。值得注意的是，基于安全門限值的過溫保護僅僅是針對電池內部對溫度的適應性而采取的方式，而溫度變化梯度則能有效地反映電池內部化學反應的激烈程度，例如某個單體電池的溫度突然快速上升，這種情況可能是發生電池內短路所致，雖然電池溫度還沒有達到安全門限值，但仍應采取一定的保護措施。所以，將電池溫度門限值和電池溫升狀況綜合起來考慮，過溫保護才能更安全、有效。