System zarządzania akumulatorami (BMS) odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu bezpiecznej i wydajnej pracy akumulatorów litowo-jonowych, w tym akumulatorów 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 działanie akumulatora w bezpiecznych granicach. BMS chroni także akumulator przed przeładowaniem, nadmiernym rozładowaniem lub pracą poza optymalnym zakresem temperatur. W zestawach akumulatorowych składających się z wielu serii ogniw (sznurów akumulatorów) BMS zarządza równoważeniem poszczególnych ogniw. W przypadku awarii BMS akumulator pozostaje bezbronny, 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 trójskładnikowy lit (NCM/NCA), ze względu na ich podatność na niestabilność cieplną. Dzieje się tak, gdy napięcie akumulatora przekracza bezpieczne limity, wytwarzając nadmiar ciepła, co może doprowadzić do eksplozji lub pożaru. Z drugiej strony nadmierne rozładowanie może spowodować trwałe uszkodzenie ogniw, szczególnie w akumulatorach LFP, które po głębokim rozładowaniu mogą utracić pojemność i wykazywać słabą wydajność. W obu typach brak regulacji napięcia przez BMS podczas ładowania i rozładowywania może skutkować nieodwracalnym uszkodzeniem pakietu akumulatorów.
2. Przegrzanie i niestabilność termiczna
Trójskładnikowe baterie litowe (NCM/NCA) są szczególnie wrażliwe na wysokie temperatury, bardziej niż baterie LFP, które są znane z lepszej stabilności termicznej. Jednak oba typy wymagają ostrożnego zarządzania temperaturą. Funkcjonalny BMS monitoruje temperaturę akumulatora, upewniając się, że utrzymuje się ona w bezpiecznym zakresie. Jeśli BMS ulegnie awarii, może nastąpić przegrzanie, wywołując niebezpieczną reakcję łańcuchową zwaną niekontrolowaną utratą ciepła. W zestawie akumulatorowym składającym się z wielu szeregów ogniw (sznurów akumulatorów) niestabilność cieplna może szybko rozprzestrzeniać się z jednego ogniwa do drugiego, prowadząc do katastrofalnej w skutkach awarii. W przypadku zastosowań wysokonapięciowych, takich jak pojazdy elektryczne, ryzyko to jest zwiększone, ponieważ gęstość energii i liczba ogniw są znacznie wyższe, co zwiększa prawdopodobieństwo poważnych konsekwencji.
3. Brak równowagi pomiędzy ogniwami akumulatora
W wieloogniwowych zestawach akumulatorów, szczególnie tych o konfiguracjach wysokiego napięcia, takich jak pojazdy elektryczne, kluczowe znaczenie ma równoważenie napięcia między ogniwami. BMS jest odpowiedzialny za zapewnienie równowagi wszystkich ogniw w pakiecie. Jeśli BMS ulegnie awarii, niektóre ogniwa mogą zostać przeładowane, podczas gdy inne mogą pozostać niedoładowane. W systemach z wieloma ciągami akumulatorów ta nierównowaga nie tylko zmniejsza ogólną wydajność, ale także stwarza zagrożenie dla bezpieczeństwa. Szczególnie przeładowane ogniwa są narażone na ryzyko przegrzania, co może spowodować ich katastrofalną awarię.
4. Utrata monitorowania i rejestrowania danych
W złożonych systemach akumulatorów, takich jak te stosowane w magazynowaniu energii lub pojazdach elektrycznych, BMS stale monitoruje wydajność akumulatora, rejestrując dane dotyczące cykli ładowania, napięcia, temperatury i stanu poszczególnych ogniw. Informacje te są niezbędne do zrozumienia stanu akumulatorów. Kiedy BMS zawiedzie, to krytyczne monitorowanie zostaje zatrzymane, uniemożliwiając śledzenie, jak dobrze funkcjonują ogniwa w pakiecie. W przypadku systemów akumulatorów wysokiego napięcia składających się z wielu serii ogniw brak możliwości monitorowania stanu ogniw może prowadzić do nieoczekiwanych awarii, takich jak nagła utrata zasilania lub zdarzenia termiczne.
5. Awaria zasilania lub zmniejszona wydajność
Awaria BMS może skutkować zmniejszoną wydajnością, a nawet całkowitą awarią zasilania. Bez odpowiedniego zarządzaniawoltaż, temperaturę i równowagę ogniw, system może się wyłączyć, aby zapobiec dalszym uszkodzeniom. W zastosowaniach, gdzieciągi akumulatorów wysokiego napięciajak pojazdy elektryczne lub przemysłowe magazyny energii, może to prowadzić do nagłej utraty mocy, stwarzając poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa. Na przykład:lit trójskładnikowyakumulator może nieoczekiwanie wyłączyć się, gdy pojazd elektryczny jest w ruchu, stwarzając niebezpieczne warunki jazdy.
Czas publikacji: 11 września 2024 r
