System zarządzania baterią (BMS)odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu bezpiecznej i wydajnej pracy baterii litowo-jonowych, w tym baterii litowo-jonowych LFP i baterii litowo-jonowych trójskładnikowych (NCM/NCA). Jego głównym celem jest monitorowanie i regulacja różnych parametrów baterii, takich jak napięcie, temperatura i prąd, aby zapewnić, że bateria działa w bezpiecznych granicach. BMS chroni również baterię przed przeładowaniem, nadmiernym rozładowaniem lub pracą poza optymalnym zakresem temperatur. W pakietach baterii z wieloma seriami ogniw (łańcuchami baterii) BMS zarządza równoważeniem poszczególnych ogniw. Gdy BMS zawodzi, bateria pozostaje podatna na uszkodzenia, a konsekwencje mogą być poważne.
1. Przeładowanie lub nadmierne rozładowanie
Jedną z najważniejszych funkcji BMS jest zapobieganie przeładowaniu lub nadmiernemu rozładowaniu akumulatora. Przeładowanie jest szczególnie niebezpieczne w przypadku akumulatorów o dużej gęstości energii, takich jak litowe ogniwa trójskładnikowe (NCM/NCA), ze względu na ich podatność na niekontrolowane przegrzanie. Dzieje się tak, gdy napięcie akumulatora przekracza bezpieczne granice, generując nadmiar ciepła, co może doprowadzić do wybuchu lub pożaru. Z drugiej strony nadmierne rozładowanie może spowodować trwałe uszkodzenie ogniw, zwłaszcza wAkumulatory LFP, które mogą tracić pojemność i wykazywać słabą wydajność po głębokim rozładowaniu. W obu typach, brak regulacji napięcia przez BMS podczas ładowania i rozładowywania może skutkować nieodwracalnym uszkodzeniem akumulatora.
2. Przegrzanie i niekontrolowany wzrost temperatury
Akumulatory litowe trójskładnikowe (NCM/NCA) są szczególnie wrażliwe na wysokie temperatury, bardziej niż akumulatory LFP, które są znane z lepszej stabilności termicznej. Jednak oba typy wymagają ostrożnego zarządzania temperaturą. Funkcjonalny BMS monitoruje temperaturę akumulatora, zapewniając, że utrzymuje się ona w bezpiecznym zakresie. Jeśli BMS zawiedzie, może dojść do przegrzania, wyzwalając niebezpieczną reakcję łańcuchową zwaną niekontrolowanym wzrostem temperatury. W pakiecie akumulatorów składającym się z wielu serii ogniw (łańcuchów akumulatorów) niekontrolowane wzrosty temperatury mogą szybko rozprzestrzeniać się z jednego ogniwa na drugie, prowadząc do katastrofalnej awarii. W przypadku zastosowań wysokonapięciowych, takich jak pojazdy elektryczne, ryzyko to jest większe, ponieważ gęstość energii i liczba ogniw są znacznie wyższe, co zwiększa prawdopodobieństwo poważnych konsekwencji.
3. Nierównowaga między ogniwami akumulatora
W wielokomorowych zestawach akumulatorów, zwłaszcza tych z konfiguracjami wysokiego napięcia, takich jak pojazdy elektryczne, równoważenie napięcia między ogniwami ma kluczowe znaczenie. BMS odpowiada za zapewnienie równowagi wszystkich ogniw w pakiecie. Jeśli BMS zawiedzie, niektóre ogniwa mogą zostać przeładowane, a inne pozostaną niedoładowane. W systemach z wieloma ciągami akumulatorów ta nierównowaga nie tylko zmniejsza ogólną wydajność, ale również stwarza zagrożenie dla bezpieczeństwa. Szczególnie przeładowane ogniwa są narażone na przegrzanie, co może spowodować ich katastrofalną awarię.
4. Awaria zasilania lub obniżona wydajność
Awaria BMS może skutkować zmniejszoną wydajnością, a nawet całkowitą awarią zasilania. Bez odpowiedniego zarządzania napięciem, temperaturą i wyważaniem ogniw system może się wyłączyć, aby zapobiec dalszym uszkodzeniom. W zastosowaniach, w których występują ciągi akumulatorów wysokiego napięcia, takich jak pojazdy elektryczne lub przemysłowe magazyny energii, może to doprowadzić do nagłej utraty mocy, co stwarza poważne ryzyko dla bezpieczeństwa. Na przykład potrójny akumulator litowy może nieoczekiwanie wyłączyć się, gdy pojazd elektryczny jest w ruchu, co stwarza niebezpieczne warunki jazdy.
Czas publikacji: 23-09-2024
