System zarządzania akumulatorem (BMS) odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu bezpiecznej i wydajnej pracy akumulatorów litowo-jonowych, w tym LFP i trójskładnikowych akumulatorów litowych (NCM/NCA). Jego głównym celem jest monitorowanie i regulacja różnych parametrów akumulatora, takich jak napięcie, temperatura i prąd, aby zapewnić jego bezpieczne działanie. BMS chroni również akumulator przed przeładowaniem, nadmiernym rozładowaniem lub pracą poza optymalnym zakresem temperatur. W pakietach akumulatorów z wieloma szeregami ogniw (łańcuchami akumulatorów), BMS zarządza równoważeniem napięcia poszczególnych ogniw. Awaria BMS powoduje, że akumulator staje się podatny na uszkodzenia, a konsekwencje mogą być poważne.
1. Przeładowanie lub nadmierne rozładowanie
Jedną z najważniejszych funkcji systemu BMS jest zapobieganie przeładowaniu lub nadmiernemu rozładowaniu akumulatora. Przeładowanie jest szczególnie niebezpieczne w przypadku akumulatorów o wysokiej gęstości energii, takich jak litowo-jonowe (NCM/NCA), ze względu na ich podatność na niekontrolowany wzrost temperatury. 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 w akumulatorach LFP, które po głębokim rozładowaniu tracą pojemność i wykazują słabą wydajność. W obu typach akumulatorów, brak regulacji napięcia przez system BMS podczas ładowania i rozładowywania może spowodować nieodwracalne uszkodzenie akumulatora.
2. Przegrzanie i niekontrolowany wzrost temperatury
Trójskładnikowe baterie litowe (NCM/NCA) są szczególnie wrażliwe na wysokie temperatury, bardziej niż baterie LFP, znane z lepszej stabilności termicznej. Oba typy wymagają jednak starannego zarządzania temperaturą. Sprawny system BMS monitoruje temperaturę akumulatora, zapewniając jej utrzymanie w bezpiecznym zakresie. W przypadku awarii systemu BMS może dojść do przegrzania, co wywołuje niebezpieczną reakcję łańcuchową zwaną niekontrolowanym wzrostem temperatury. W akumulatorze złożonym z wielu szeregów ogniw (łańcuchów akumulatorów), niekontrolowany wzrost temperatury może szybko rozprzestrzeniać się z jednego ogniwa na kolejne, prowadząc do katastrofalnej awarii. W przypadku zastosowań wysokonapięciowych, takich jak pojazdy elektryczne, ryzyko to jest większe, ponieważ gęstość energii i liczba ogniw są tam znacznie wyższe, co zwiększa prawdopodobieństwo poważnych konsekwencji.
3. Brak równowagi między ogniwami akumulatora
W wieloogniwowych pakietach akumulatorów, zwłaszcza tych o wysokim napięciu, takich jak w pojazdach elektrycznych, równoważenie napięcia między ogniwami ma kluczowe znaczenie. System zarządzania energią (BMS) odpowiada za zapewnienie równowagi wszystkich ogniw w pakiecie. W przypadku awarii BMS niektóre ogniwa mogą zostać przeładowane, a inne niedoładowane. W systemach z wieloma ciągami akumulatorów ta nierównowaga nie tylko obniża ogólną wydajność, ale również stanowi zagrożenie dla bezpieczeństwa. Szczególnie przeładowane ogniwa są narażone na przegrzanie, co może doprowadzić do ich katastrofalnej awarii.
4. Utrata monitorowania i rejestrowania danych
W złożonych systemach akumulatorowych, takich jak te stosowane w magazynach energii lub pojazdach elektrycznych, system BMS stale monitoruje wydajność akumulatora, rejestrując dane dotyczące cykli ładowania, napięcia, temperatury i stanu poszczególnych ogniw. Informacje te są niezbędne do zrozumienia stanu akumulatorów. W przypadku awarii systemu BMS ten krytyczny monitoring zostaje przerwany, uniemożliwiając śledzenie funkcjonowania ogniw w akumulatorze. W przypadku systemów akumulatorów wysokonapięciowych z wieloma seriami ogniw, brak możliwości monitorowania stanu ogniw może prowadzić do nieoczekiwanych awarii, takich jak nagła utrata zasilania lub przegrzanie.
5. Awaria zasilania lub obniżona wydajność
Awaria systemu BMS może skutkować spadkiem wydajności, a nawet całkowitą awarią zasilania. Bez odpowiedniego zarządzaniawoltaż, temperatury i wyważenia ogniw, system może się wyłączyć, aby zapobiec dalszym uszkodzeniom. W zastosowaniach, w którychłańcuchy akumulatorów wysokiego napięciaW przypadku takich zdarzeń, jak pojazdy elektryczne lub przemysłowe magazyny energii, może to doprowadzić do nagłej utraty zasilania, stwarzając poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa. Na przykładlit trójskładnikowyAkumulator może się nieoczekiwanie wyłączyć, gdy pojazd elektryczny jest w ruchu, stwarzając niebezpieczne warunki jazdy.
Czas publikacji: 11.09.2024
