1.2.3 电池安全保护

电池安全保护无疑是电动汽车BMS最核心的功能。之所以把这一功能放置在第三位是因为这一功能常常以前面“状态监测”“状态分析”这两项功能为前提。目前，最常见的电池安全保护内容包括“过电流保护”“过充过放保护”“过温保护”这三项。

1.过电流保护

过电流保护，指的是在充放电过程中，如果工作电流超过了安全值，则采取相应的安全保护措施进行限制。虽然大多数的磷酸铁锂动力电池都支持短时间的过载放电，能在汽车起步、提速过程中提供较大的电流以满足动力性能的要求，但不同厂商、不同型号的动力电池所支持的过载电流倍率、过载持续时间都是不一致的，因此在研发BMS时要根据所选动力电池的使用要求，设计相应的过电流保护功能。例如，某型号的动力电池支持不超过1min的3C过载电流，那么在设计BMS时，就要针对“3C过载电流时间＞60s”这一条件采取相应的保护策略。

2.过充过放保护

考虑电池对充放电能力的可承受程度，需设计过充过放保护以保障电池及其系统安全。过充保护指的是在电池的SoC为100%的情况下，为了防止继续对电池充电造成的电池损坏，而采取切断电池的充电回路的保护措施；同样的，在电池的SoC是0的情况下，若继续对电池进行放电，也会对电池造成损坏，此时也应采取措施切断电池的放电回路，这就是过放保护。在实际操作过程中，过充过放保护有一种简单的实现方式，即设定充、放电的截止保护电压，如果检测到的电池电压高于或者低于所设定的截止保护电压值，则启动切断电流回路的策略以保护电池。

应该指出，在电动汽车的实际应用中，电池往往串联在一起构成电池组，电池组中只要有一个电池低于放电的门限电压，就要对整个电池组进行保护，此时电池组内的其他电池往往还带有一定量的剩余电荷，从而造成了一定程度的隐形浪费，因此，有必要对电池进行“均衡控制管理”，这属于“能量控制管理”的范畴。

3.过温保护

过温保护，顾名思义就是当温度超过一定限制值时对动力电池采取的保护性措施。动力电池是一种化工产品，在高温下工作可能引起难以控制的化学反应，轻则损伤电池，重则将会引起事故，造成人员伤亡。过温保护需要考虑环境温度、电池组温度以及每个单体电池本身的温度。由于温度的变化需要一个过程，温度控制往往也具有滞后性，因此温度保护往往要考虑一些“提前量”。例如，假设导致电池损坏的温度门限值为K，将T=K-5℃作为过温保护阈值，若检测到环境温度或者电池箱温度超过T时，则采取相应的保护措施，这种操作可以在电池尚未达到损坏的门限值之前就进行保护，降低电池由于温度过高而造成不可逆恶化的风险。值得注意的是，基于安全门限值的过温保护仅仅是针对电池内部对温度的适应性而采取的方式，而温度变化梯度则能有效地反映电池内部化学反应的激烈程度，例如某个单体电池的温度突然快速上升，这种情况可能是发生电池内短路所致，虽然电池温度还没有达到安全门限值，但仍应采取一定的保护措施。所以，将电池温度门限值和电池温升状况综合起来考虑，过温保护才能更安全、有效。