电池管理系统（BMS）热管理控制

      动力电池通常需要热管理，电池管理系统有望满足控制功能。热管理控制所需的输入包括电池温度测量，这是基本安全和功能所必需的，以及可能的进出口空气或冷却剂的额外温度测量。当泵、阀门或风扇被控制时，通常包含反馈信号以验证它们是否按预期工作（泵或风扇通常采用脉冲宽调制式转速表信号，频率与电机转速成正比），以便诊断故障。如果可以采用除湿策略，则可以使用湿度测量来防止电池系统内部的过度凝结。只要涉及到电池加热，就需要采取多层次的安全措施，以防止加热部件导致电池进入热失控。这是一个非常危险的情况，因为过热将广泛存在的整个电池组，并可能导致多个并发的热事件。单点继电器或接触器在接触点焊接状态下可能失效，导致不间断加热。还应使用多个晶体管来控制接触器驱动电路，以防止驱动器故障导致接触器意外关闭。大多数电池管理系统将实现一个或多台有限状态机，负责控制电池的运行状态。这些状态机将响应外部命令以及检测电池系统内部的各种情况。

    “低功耗”或“睡眠”模式。在这种模式下，电池通过接触器的打开与负载断开，因此电池电流必然为零。系统应尽量减少高压蓄电池组和控制电源的能量消耗。由于电池系统断开，不需要监测电池电压和温度，因此所有监测电路和集成电路应处于高阻抗状态。通信总线空闲且处于低功耗状态。微处理器应断电，尽可能多的电路应尽可能断电。关闭点火开关的电动汽车是使用这种模式的一个很好的例子。即使电池系统没有被激活，定期从睡眠模式中唤醒也是有用的，原因有很多。随着电池的静置，一个更准确的估计的电荷状态和电芯均衡是可能的。电池管理系统可进行自检功能，并检查电池单元是否存在各种缺陷。为了实现这一点，在硬件中需要一个实时时钟或计时器电路。极低功耗的设备具有“报警时钟”功能，可以通过串行总线从主处理器中使用串行总线，如I2C（集成电路）或串行外围接口(SPI)进行设置。

      在某些情况下，电芯均衡可以在这种睡眠模式下进行。如果是这种情况，则会定期唤醒，以确保平衡正在正常进行。许多电池系统将在这种状态下花费其使用寿命的大部分时间。通常还存在“空闲”或“待机”状态。在这种模式下，电池仍然与负载断开连接，但监控电路处于激活状态。电池的电压和温度正在被测量，故障检测算法正在工作，电荷状态、极限和其他状态估计算法将被测量。这种状态允许在电池系统断开和防止充放电时，验证电池单元和整个系统的状态。此状态可在启动和关闭时使用，以确保系统在关闭接触器之前的安全。如果需要，可以在这种状态下进行电芯均衡。通信总线通常处于活动状态，电池正在与网络上的负载和网络上的其他设备交换信息——这就允许接收命令和监测故障状态等数据。连接到高压母线上的高压设备不应期望出现高电压。

      如果电池进行预充或软启动，则可能需要一种特殊的操作模式。在这种模式下，高压母线上的其他设备应期望母线电压上升到电池电压，但不能消耗从总线上的任何电流，以防止预充电故障。接触器关闭序列将在此模式下触发，由外部命令启动，以连接电池。该状态将以成功完成接触器闭合序列或在尝试过程中检测到的故障而结束。电池可能存在连接到负载或充电设备的多个在线状态。许多应用程序，如电网存储和混合动力汽车，使用相同的设备网络来给电池进行充放电和放电，因此在充电模式和放电模式之间没有区别。其他具有单独负载和充电器的系统可以使用不同的模式来连接每个设备（以电池电动汽车为例）。可能存在一种错误状态，即电池空闲，接触器打开，但由于电池系统中的问题而不响应某些命令。在这种模式下，系统可以询问所执行的故障代码和诊断例程，但在执行明确的命令离开错误状态之前，系统无法关闭接触器。其他可能的实现将允许连接，但抑制充电和/或放电。重要的是要避免在错误状态和试图连接电池之间的无尽循环；如果某些电池故障自动清除，触发尝试回到活动状态，就可能会发生这种情况。

      对于具有热管理的电池系统，如果电池之前需要将电池的温度调整到某个目标，可以在电池在线之前进行预处理循环。在这种模式下，电压和温度测量是有效的，热管理元件（风扇、泵、加热器/冷却器）主动改变电池温度，但接触器可以保持打开，以防止电流进入超出允许工作温度范围的电池。这显然阻止了来自电池的能量被用于加热或冷却，并且需要这种类型结构的外部电源。