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.
۱. شارژ یا دشارژ بیش از حد
یکی از مهم‌ترین کارکردهای BMSis 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 می‌افتد 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 درباتری‌های LFPکه می‌تواند پس از دشارژهای عمیق، ظرفیت خود را از دست داده و عملکرد ضعیفی از خود نشان دهد. در هر دو نوع، عدم موفقیت BMS در تنظیم ولتاژ در حین شارژ و دشارژ می‌تواند منجر به آسیب جبران‌ناپذیر به باتری شود.
۲. 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.
۴. قطعی برق یا کاهش راندمان
یک BMS خراب می‌تواند منجر به کاهش راندمان یا حتی قطع کامل برق شود. بدون مدیریت صحیح ولتاژ، دما و متعادل‌سازی سلول‌ها، سیستم ممکن است برای جلوگیری از آسیب بیشتر خاموش شود. در کاربردهایی که رشته‌های باتری با ولتاژ بالا در آن دخیل هستند، مانند وسایل نقلیه الکتریکی یا ذخیره‌سازی انرژی صنعتی، این می‌تواند منجر به از دست دادن ناگهانی برق شود و خطرات ایمنی قابل توجهی را به همراه داشته باشد. به عنوان مثال، یک بسته باتری لیتیومی سه‌تایی ممکن است در حالی که یک وسیله نقلیه الکتریکی در حال حرکت است، به طور غیرمنتظره خاموش شود و شرایط رانندگی خطرناکی را ایجاد کند.
زمان ارسال: ۲۳ سپتامبر ۲۰۲۴
