特斯拉汽車(chē)公司最近發(fā)布的聲明表明，大規(guī)模電池陣列用于備用和隨身攜帶的能量?jī)?chǔ)存越來(lái)越受到關(guān)注他們的Powerwall系統(tǒng)用于家庭和辦公室。這些系統(tǒng)中的電池從電力線網(wǎng)格或其他電源連續(xù)充電，然后通過(guò)DC/AC逆變器將AC線路電源提供給用戶。

使用電池進(jìn)行備用電源并不新鮮，許多系統(tǒng)的基本電壓為120/240Vac，數(shù)百瓦用于短期臺(tái)式電腦備份，數(shù)千瓦用于特種車(chē)輛，如船舶，混合動(dòng)力汽車(chē)或全電動(dòng)汽車(chē)，高達(dá)數(shù)百千瓦，用于電網(wǎng)規(guī)模的電信和數(shù)據(jù)中心備份(見(jiàn)圖1)。然而，盡管電池化學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步受到了很多關(guān)注，但可行的基于電池的安裝的一個(gè)同樣重要的部分是其電池管理系統(tǒng)(BMS)。

圖1：基于電池的備份非常適合數(shù)千瓦至數(shù)百千瓦的固定和移動(dòng)應(yīng)用，可在各種應(yīng)用中提供可靠，有效的電源。

在實(shí)施能量存儲(chǔ)電池管理系統(tǒng)時(shí)存在許多挑戰(zhàn)，而且他們的解決方案并不是簡(jiǎn)單地從小規(guī)模，低容量電池組“擴(kuò)展”。相反，需要新的和更復(fù)雜的策略和關(guān)鍵支持組件。

挑戰(zhàn)始于對(duì)關(guān)鍵電池單元參數(shù)的許多測(cè)量的高精度和可靠性的需求。此外，設(shè)計(jì)必須在其子系統(tǒng)中采用模塊化，以便根據(jù)應(yīng)用的特定需求定制配置，以及可能的擴(kuò)展，整體管理問(wèn)題和必要的維護(hù)。

大規(guī)模存儲(chǔ)陣列也帶來(lái)了其他重大挑戰(zhàn)。盡管存在高電壓/電流逆變器和由此產(chǎn)生的電流尖峰，但BMS必須在極其嘈雜的電氣和通常熱的環(huán)境中提供精確，一致的數(shù)據(jù)。此外，它必須提供有關(guān)內(nèi)部模塊和系統(tǒng)溫度測(cè)量的廣泛“細(xì)粒度”數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于充電，監(jiān)測(cè)和放電至關(guān)重要，而不僅僅是一些粗略的聚合值。

由于這些電力系統(tǒng)的基本作用，其運(yùn)行可靠性本質(zhì)上至關(guān)重要。為了將這個(gè)容易陳述的目標(biāo)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，BMS必須確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，以及持續(xù)的健康評(píng)估，以便它可以持續(xù)采取所需的行動(dòng)。實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的設(shè)計(jì)和安全是一個(gè)多層次的過(guò)程，BMS必須預(yù)測(cè)問(wèn)題，執(zhí)行自檢，并在所有子系統(tǒng)上提供故障檢測(cè)，然后在待機(jī)和運(yùn)行模式下實(shí)施適當(dāng)?shù)牟僮?。作為最終的授權(quán)，由于高電壓，電流和功率水平，BMS必須滿足許多嚴(yán)格的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。