سیستم مدیریت باتری (BMS) نقشی حیاتی در تضمین عملکرد ایمن و کارآمد باتری‌های لیتیوم یونی، از جمله باتری‌های لیتیومی LFP و سه تایی (NCM/NCA) ایفا می‌کند. هدف اصلی آن نظارت و تنظیم پارامترهای مختلف باتری مانند ولتاژ، دما و جریان است تا اطمینان حاصل شود که باتری در محدوده ایمن کار می کند. BMS همچنین از باتری در برابر شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از حد یا عملکرد خارج از محدوده دمای مطلوب محافظت می کند. در بسته‌های باتری با چندین سری سلول (رشته‌های باتری)، BMS تعادل سلول‌های جداگانه را مدیریت می‌کند. هنگامی که BMS از کار می افتد، باتری آسیب پذیر می شود و عواقب آن می تواند شدید باشد.
1. شارژ بیش از حد یا تخلیه بیش از حد
یکی از حیاتی ترین عملکردهای BMS جلوگیری از شارژ یا دشارژ بیش از حد باتری است. شارژ بیش از حد برای باتری های با چگالی انرژی بالا مانند لیتیوم سه تایی (NCM/NCA) به دلیل حساسیت آنها به فرار حرارتی خطرناک است. این زمانی اتفاق می‌افتد که ولتاژ باتری از حد مجاز فراتر رود و گرمای اضافی تولید کند که می‌تواند منجر به انفجار یا آتش‌سوزی شود. از طرف دیگر، تخلیه بیش از حد می تواند باعث آسیب دائمی به سلول ها شود، به خصوص در باتری های LFP، که می تواند ظرفیت خود را از دست بدهد و پس از تخلیه عمیق عملکرد ضعیفی از خود نشان دهد. در هر دو نوع، شکست BMS در تنظیم ولتاژ در حین شارژ و دشارژ می‌تواند منجر به آسیب غیرقابل برگشت به بسته باتری شود.
2. گرمای بیش از حد و فرار حرارتی
باتری‌های لیتیومی سه تایی (NCM/NCA) به‌ویژه به دماهای بالا حساس هستند، بیشتر از باتری‌های LFP که برای پایداری حرارتی بهتر شناخته شده‌اند. با این حال، هر دو نوع نیاز به مدیریت دقیق دما دارند. یک BMS عملکردی دمای باتری را کنترل می کند و اطمینان می دهد که در محدوده ایمن باقی می ماند. اگر BMS از کار بیفتد، گرمای بیش از حد ممکن است رخ دهد و یک واکنش زنجیره ای خطرناک به نام فرار حرارتی را آغاز کند. در یک بسته باتری متشکل از چندین سری سلول (رشته‌های باتری)، فرار حرارتی می‌تواند به سرعت از یک سلول به سلول دیگر منتشر شود و منجر به شکست فاجعه‌بار شود. برای کاربردهای ولتاژ بالا مانند وسایل نقلیه الکتریکی، این خطر بزرگ‌تر می‌شود، زیرا چگالی انرژی و تعداد سلول‌ها بسیار بیشتر است و احتمال عواقب شدید را افزایش می‌دهد.
3. عدم تعادل بین سلول های باتری
در بسته‌های باتری چند سلولی، به‌ویژه آنهایی که دارای تنظیمات ولتاژ بالا مانند خودروهای الکتریکی هستند، متعادل کردن ولتاژ بین سلول‌ها بسیار مهم است. BMS مسئول اطمینان از تعادل تمام سلول های یک بسته است. اگر BMS از کار بیفتد، برخی سلول‌ها ممکن است بیش از حد شارژ شوند در حالی که برخی دیگر کم‌شارژ می‌شوند. در سیستم‌هایی با رشته‌های باتری متعدد، این عدم تعادل نه تنها کارایی کلی را کاهش می‌دهد، بلکه یک خطر ایمنی نیز ایجاد می‌کند. سلول های شارژ بیش از حد در معرض خطر گرم شدن بیش از حد هستند که می تواند باعث از کار افتادن فاجعه بار آنها شود.
4. از دست دادن نظارت و ثبت داده ها
در سیستم‌های باتری پیچیده، مانند آنهایی که در ذخیره‌سازی انرژی یا وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می‌شوند، یک BMS به طور مداوم عملکرد باتری، ثبت داده‌های مربوط به چرخه شارژ، ولتاژ، دما و سلامت سلول‌های فردی را کنترل می‌کند. این اطلاعات برای درک سلامت بسته های باتری حیاتی است. هنگامی که BMS از کار می افتد، این نظارت حیاتی متوقف می شود و ردیابی عملکرد سلول های بسته غیرممکن می شود. برای سیستم‌های باتری ولتاژ بالا با تعداد زیادی از سلول‌ها، ناتوانی در نظارت بر سلامت سلول می‌تواند منجر به خرابی‌های غیرمنتظره، مانند افت ناگهانی برق یا رویدادهای حرارتی شود.
5. قطع برق یا کاهش راندمان
خرابی BMS می تواند منجر به کاهش راندمان یا حتی قطع برق کامل شود. بدون مدیریت صحیحولتاژ، دما و تعادل سلولی، سیستم ممکن است برای جلوگیری از آسیب بیشتر خاموش شود. در برنامه هایی که در آنرشته های باتری ولتاژ بالامانند وسایل نقلیه الکتریکی یا ذخیره‌سازی انرژی صنعتی، این امر می‌تواند منجر به از دست دادن ناگهانی نیرو شود و خطرات ایمنی قابل توجهی را به همراه داشته باشد. به عنوان مثال، الفلیتیوم سه تاییبسته باتری ممکن است به طور غیرمنتظره ای خاموش شود در حالی که یک وسیله نقلیه الکتریکی در حال حرکت است و شرایط رانندگی خطرناکی ایجاد می کند.
زمان ارسال: سپتامبر 11-2024
