سیستم مدیریت باتری (BMS) نقش حیاتی در تضمین عملکرد ایمن و کارآمد باتری‌های لیتیوم-یونی، از جمله باتری‌های LFP و لیتیوم سه‌تایی (NCM/NCA) ایفا می‌کند. هدف اصلی آن نظارت و تنظیم پارامترهای مختلف باتری، مانند ولتاژ، دما و جریان، برای اطمینان از عملکرد باتری در محدوده ایمن است. BMS همچنین از باتری در برابر شارژ بیش از حد، دشارژ بیش از حد یا کارکرد خارج از محدوده دمایی بهینه محافظت می‌کند. در بسته‌های باتری با چندین سری سلول (رشته باتری)، BMS تعادل سلول‌های منفرد را مدیریت می‌کند. هنگامی که BMS از کار می‌افتد، باتری آسیب‌پذیر می‌شود و عواقب آن می‌تواند شدید باشد.
1. شارژ یا دشارژ بیش از حد
یکی از مهم‌ترین وظایف BMS جلوگیری از شارژ یا دشارژ بیش از حد باتری است. شارژ بیش از حد به ویژه برای باتری‌های با چگالی انرژی بالا مانند لیتیوم سه‌تایی (NCM/NCA) به دلیل حساسیت آنها به فرار حرارتی خطرناک است. این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که ولتاژ باتری از حد ایمن فراتر رود و گرمای اضافی ایجاد کند که می‌تواند منجر به انفجار یا آتش‌سوزی شود. از سوی دیگر، دشارژ بیش از حد می‌تواند باعث آسیب دائمی به سلول‌ها شود، به خصوص در باتری‌های LFP که می‌توانند پس از دشارژهای عمیق، ظرفیت خود را از دست بدهند و عملکرد ضعیفی از خود نشان دهند. در هر دو نوع، عدم موفقیت BMS در تنظیم ولتاژ در حین شارژ و دشارژ می‌تواند منجر به آسیب جبران‌ناپذیر به باتری شود.
2. گرمای بیش از حد و فرار حرارتی
باتری‌های لیتیوم سه‌تایی (NCM/NCA) به ویژه به دماهای بالا حساس هستند، بیشتر از باتری‌های LFP که به پایداری حرارتی بهتر معروف هستند. با این حال، هر دو نوع نیاز به مدیریت دقیق دما دارند. یک BMS کاربردی دمای باتری را رصد می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که در محدوده ایمن باقی می‌ماند. اگر BMS از کار بیفتد، ممکن است بیش از حد گرم شود و یک واکنش زنجیره‌ای خطرناک به نام فرار حرارتی را آغاز کند. در یک بسته باتری متشکل از سری‌های زیادی از سلول‌ها (رشته‌های باتری)، فرار حرارتی می‌تواند به سرعت از یک سلول به سلول بعدی منتقل شود و منجر به خرابی فاجعه‌بار شود. برای کاربردهای ولتاژ بالا مانند وسایل نقلیه الکتریکی، این خطر بیشتر می‌شود زیرا چگالی انرژی و تعداد سلول‌ها بسیار بیشتر است و احتمال عواقب شدید را افزایش می‌دهد.
۳. عدم تعادل بین سلول‌های باتری
در بسته‌های باتری چند سلولی، به ویژه آنهایی که پیکربندی ولتاژ بالایی مانند وسایل نقلیه الکتریکی دارند، متعادل کردن ولتاژ بین سلول‌ها بسیار مهم است. BMS مسئول اطمینان از متعادل بودن تمام سلول‌های یک بسته است. اگر BMS از کار بیفتد، برخی از سلول‌ها ممکن است بیش از حد شارژ شوند در حالی که برخی دیگر کمتر از حد شارژ می‌شوند. در سیستم‌هایی با چندین رشته باتری، این عدم تعادل نه تنها راندمان کلی را کاهش می‌دهد، بلکه یک خطر ایمنی نیز ایجاد می‌کند. به ویژه سلول‌های بیش از حد شارژ شده در معرض خطر گرمای بیش از حد هستند که می‌تواند باعث خرابی فاجعه‌بار آنها شود.
4. از دست دادن نظارت و ثبت داده‌ها
در سیستم‌های باتری پیچیده، مانند سیستم‌هایی که در ذخیره‌سازی انرژی یا خودروهای الکتریکی استفاده می‌شوند، یک BMS به طور مداوم عملکرد باتری را رصد می‌کند و داده‌های مربوط به چرخه‌های شارژ، ولتاژ، دما و سلامت هر سلول را ثبت می‌کند. این اطلاعات برای درک سلامت بسته‌های باتری حیاتی است. هنگامی که BMS از کار می‌افتد، این نظارت حیاتی متوقف می‌شود و ردیابی عملکرد سلول‌های موجود در بسته را غیرممکن می‌سازد. برای سیستم‌های باتری ولتاژ بالا با سری‌های زیادی از سلول‌ها، عدم توانایی در نظارت بر سلامت سلول‌ها می‌تواند منجر به خرابی‌های غیرمنتظره‌ای مانند قطع ناگهانی برق یا رویدادهای حرارتی شود.
5. قطعی برق یا کاهش راندمان
یک BMS خراب می‌تواند منجر به کاهش راندمان یا حتی قطعی کامل برق شود. بدون مدیریت صحیحولتاژ، دما و متعادل‌سازی سلول، سیستم ممکن است برای جلوگیری از آسیب بیشتر خاموش شود. در کاربردهایی کهرشته‌های باتری ولتاژ بالادرگیر هستند، مانند وسایل نقلیه الکتریکی یا ذخیره انرژی صنعتی، این می‌تواند منجر به قطع ناگهانی برق شود و خطرات ایمنی قابل توجهی را به همراه داشته باشد. به عنوان مثال،لیتیوم سه‌تاییممکن است باتری در حین حرکت وسیله نقلیه الکتریکی به طور غیرمنتظره خاموش شود و شرایط رانندگی خطرناکی را ایجاد کند.
زمان ارسال: ۱۱ سپتامبر ۲۰۲۴
