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首先讓我們明確一點(diǎn)——鋰離子電池可以是安全的。

每年生產(chǎn)數(shù)十億個(gè)鋰離子電芯，并且這個(gè)數(shù)字在未來十年還將繼續(xù)增長。對于如此大量的電芯，任何其他電子類設(shè)備都會(huì)發(fā)生故障。因此，面臨的挑戰(zhàn)實(shí)質(zhì)上是在事件發(fā)生之前盡早解決這些表現(xiàn)不佳的電芯。

對儲能系統(tǒng)，可以應(yīng)用不同層次的安全管理。雖然電芯和系統(tǒng)制造商通過其中的一些概念來監(jiān)控電芯和系統(tǒng)安全，但運(yùn)營商也可以通過使用專門的電池分析來確保其系統(tǒng)安全。

那么，鋰離子電芯制造商、系統(tǒng)開發(fā)商和運(yùn)營商可以做些什么來減少故障并確保安全呢？維持安全可靠的電池系統(tǒng)需要三層。

第一層：生產(chǎn)質(zhì)量控制和老化測試

第二層：電池管理系統(tǒng)

第三層：讓云發(fā)揮作用

這三層類似于拉力賽，我們需要一輛可靠的汽車、一名駕駛員和一名副駕駛。

第一層：生產(chǎn)質(zhì)量控制和老化測試

電池可以被視為拉力賽車。對于拉力賽，我們需要一輛可靠的高品質(zhì)汽車。

然而，電芯制造商無法保證每個(gè)電池 100% 的質(zhì)量。因此，質(zhì)量測試在防止鋰電池故障的傳統(tǒng)方法中起著至關(guān)重要的作用。

生產(chǎn)后進(jìn)行下線測試，看看電芯是否符合給定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。但這些測試通常不是很徹底，它們可以從眾多測試中篩選出明顯的壞蘋果。生產(chǎn)后不久，通常使用初始容量或阻抗測量等分析來幫助識別有缺陷的電芯。

認(rèn)證測試對于每種產(chǎn)品都至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈儽仨殢姆山嵌冗M(jìn)行。在這些測試中，必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化測試，并且制造商必須證明與安全相關(guān)的行為。

為了了解電池的老化行為，日歷測試和循環(huán)測試都在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)室測試中進(jìn)行了數(shù)月和數(shù)年。然而，這些測試需要時(shí)間、成本高昂、僅僅控制了電池的某些部分，并且對于現(xiàn)場部署的系統(tǒng)來說不可擴(kuò)展。我們道路上、家里或連接到電網(wǎng)的電池所經(jīng)歷的環(huán)境條件和負(fù)荷曲線與實(shí)驗(yàn)室測試的電池不同。

生產(chǎn)質(zhì)量測試僅評估特定時(shí)間點(diǎn)，這就是需要額外安全層的原因。

第二層：電池管理系統(tǒng)

電池管理系統(tǒng) (BMS)可以被視為專注于道路并持續(xù)保持汽車在賽道上安全的拉力賽車手。然而，他們需要更多的時(shí)間和資源來看到更大的前景。

BMS 使電池保持在預(yù)期的安全運(yùn)行范圍內(nèi)，并最大限度地減少單只電芯故障對受影響電池組或模組的影響。他們通過以下方式做到這一點(diǎn)：

測量電池的電壓、電流和溫度

計(jì)算和監(jiān)控荷電狀態(tài) (SOC)

將電芯平衡到相同的電壓水平以確保安全運(yùn)行

如果值接近邊緣值或超過邊界條件，BMS 應(yīng)通過改變操作或關(guān)閉電池系統(tǒng)使系統(tǒng)進(jìn)入安全狀態(tài)。BMS 是一種被動(dòng)但必要的安全措施。

不幸的是，BMS 也有缺點(diǎn)：

只看到現(xiàn)在的狀況

只能看到相應(yīng)電池組內(nèi)的電芯

計(jì)算能力有限并遵循簡單的規(guī)則

由于這些限制，BMS 無法檢測指定值范圍內(nèi)發(fā)生的與安全相關(guān)的異常，無法運(yùn)行深度分析以更準(zhǔn)確地計(jì)算電池狀態(tài)，也無法預(yù)測長期趨勢。正如之前的事件所表明的那樣，BMS 的局限性可能會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池故障，從而使公司面臨風(fēng)險(xiǎn)。這也增加了評估安全風(fēng)險(xiǎn)的復(fù)雜性，因?yàn)槌穗姵氐闹圃熨|(zhì)量之外，還需要考慮BMS的質(zhì)量。傳感器可能會(huì)發(fā)生故障，從而導(dǎo)致安全關(guān)鍵事件。傳感器質(zhì)量和計(jì)算能力可能會(huì)得到改進(jìn)，從而導(dǎo)致成本更高。但問題仍然存在：如果 BMS 監(jiān)視電池，那么誰監(jiān)視 BMS？

第三層：讓云發(fā)揮作用

基于云的電池分析可以被視為拉力賽車的副駕駛，確保正確的路線和策略。BMS 專注于眼前的問題，而云則負(fù)責(zé)全局。

基于云的分析為 BMS 添加了額外的安全層。BMS 數(shù)據(jù)收集在云端，創(chuàng)建一個(gè)歷史數(shù)據(jù)庫，可以對電池系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)條件下運(yùn)行和充電時(shí)的行為進(jìn)行更深入、更高級的分析。該分析使用基于物理的電池模型和機(jī)器學(xué)習(xí)來確定和預(yù)測電池老化和安全性。與 BMS 相比，云分析是一種預(yù)防性安全措施，因?yàn)樗鼈兛梢苑治鲩L期健康趨勢并檢測異常情況。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)槿绻?BMS 將電池在其整個(gè)生命周期內(nèi)保持在其預(yù)期值范圍內(nèi)，甚至可能會(huì)發(fā)生安全關(guān)鍵的老化機(jī)制。


BMS與云分析在電池安全方面的關(guān)系

借助電池分析軟件，業(yè)主和運(yùn)營商可以：

每天跟蹤運(yùn)行期間以及所有系統(tǒng)和供應(yīng)商的電池老化情況

分析電池行為以獲得多個(gè)早期檢測指標(biāo)

比較不同的系統(tǒng)并檢測異常

啟用預(yù)防性安全措施

準(zhǔn)確評估每項(xiàng)電池資產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)

電池分析軟件為 BMS 和生產(chǎn)質(zhì)量測試添加了重要的安全層，并提供急需的商業(yè)智能來評估和降低整個(gè)電池生命周期的風(fēng)險(xiǎn)。

可靠、安全的操作需要三個(gè)安全層，每個(gè)安全層涵蓋不同的方面。其中包括用于初始安全的高生產(chǎn)質(zhì)量、用于短期安全的可靠電池管理操作以及用于長期和戰(zhàn)略安全的云分析。 

原標(biāo)題：鋰離子電池安全：有效的長期策略