يلعب نظام إدارة البطارية (BMS) دورًا حيويًا في ضمان التشغيل الآمن والفعال لبطاريات الليثيوم أيون ، بما في ذلك LFP وبطاريات الليثيوم الثلاثية (NCM/NCA). الغرض الأساسي هو مراقبة وتنظيم معلمات البطارية المختلفة ، مثل الجهد ودرجة الحرارة والتيار ، لضمان عمل البطارية ضمن حدود آمنة. تحمي BMS أيضًا البطارية من الإفراط في الشحن أو الإفراط في الشحن أو التشغيل خارج نطاق درجة الحرارة الأمثل. في حزم البطارية مع سلسلة متعددة من الخلايا (سلاسل البطارية) ، تدير BMS موازنة الخلايا الفردية. عندما تفشل BMS ، تترك البطارية عرضة للخطر ، ويمكن أن تكون العواقب شديدة.
1. الشحن الزائد أو الإفراط في الشحن
واحدة من أكثر الوظائف أهمية في BMS هي منع البطارية من الإفراط في الشحن أو الشحن المفرط. الشحن الزائد يشكل خطراً بشكل خاص على بطاريات عالية الكثافة مثل الليثيوم الثلاثية (NCM/NCA) بسبب قابليتها للهارة الحرارية. يحدث هذا عندما يتجاوز جهد البطارية حدود آمنة ، مما يولد الحرارة الزائدة ، مما قد يؤدي إلى انفجار أو حريق. من ناحية أخرى ، يمكن أن يؤدي التخلص من الشحن المفرط إلى أضرار دائمة للخلايا ، وخاصة في بطاريات LFP ، والتي يمكن أن تفقد السعة وتظهر أداءً ضعيفًا بعد التصريفات العميقة. في كلا النوعين ، يمكن أن يؤدي فشل BMS في تنظيم الجهد أثناء الشحن والتفريغ إلى أضرار لا رجعة فيها لحزمة البطارية.
2. ارتفاع درجة الحرارة والهروب الحراري
تعتبر بطاريات الليثيوم الثلاثية (NCM/NCA) حساسة بشكل خاص لدرجات الحرارة العالية ، وأكثر من ذلك من بطاريات ، والتي تشتهر باستقرار حراري أفضل. ومع ذلك ، يتطلب كلا النوعين إدارة درجة حرارة دقيقة. تراقب BMS وظيفية درجة حرارة البطارية ، مما يضمن أن يبقى ضمن نطاق آمن. إذا فشل BMS ، يمكن أن يحدث ارتفاع درجة الحرارة ، مما يؤدي إلى تفاعل سلسلة خطير يسمى Huraway Thermal. في حزمة بطارية مكونة من العديد من السلاسل من الخلايا (سلاسل البطارية) ، يمكن أن ينتشر Hurway الحراري بسرعة من خلية إلى أخرى ، مما يؤدي إلى فشل كارثي. بالنسبة للتطبيقات عالية الجهد مثل السيارات الكهربائية ، يتم تضخيم هذا الخطر لأن كثافة الطاقة وعدد الخلايا أعلى بكثير ، مما يزيد من احتمال وجود عواقب وخيمة.
3. اختلال التوازن بين خلايا البطارية
في حزم البطارية متعددة الخلايا ، وخاصة تلك التي لديها تكوينات عالية الجهد مثل السيارات الكهربائية ، فإن موازنة الجهد بين الخلايا أمر بالغ الأهمية. BMS مسؤولة عن ضمان موازنة جميع الخلايا في حزمة. إذا فشلت BMS ، فقد تصبح بعض الخلايا مفرطة في الشحن بينما تظل أخرى غير مصغرة. في الأنظمة ذات سلاسل البطارية المتعددة ، لا يقلل هذا الاختلال فقط من الكفاءة الكلية ولكنه يشكل أيضًا خطرًا على السلامة. الخلايا المفرطة الشحن على وجه الخصوص معرضة لخطر ارتفاع درجة الحرارة ، مما قد يتسبب في فشلها بشكل كارثي.
4. فقدان المراقبة وتسجيل البيانات
في أنظمة البطارية المعقدة ، مثل تلك المستخدمة في تخزين الطاقة أو السيارات الكهربائية ، تراقب BMS أداء البطارية بشكل مستمر ، وبيانات التسجيل في دورات الشحن ، والجهد ، ودرجة الحرارة ، وصحة الخلايا الفردية. هذه المعلومات أمر حيوي لفهم صحة حزم البطارية. عندما تفشل BMS ، تتوقف هذه المراقبة الحاسمة ، مما يجعل من المستحيل تتبع مدى جودة الخلايا في الحزمة. بالنسبة لأنظمة البطارية عالية الجهد مع العديد من السلاسل من الخلايا ، فإن عدم القدرة على مراقبة صحة الخلايا يمكن أن يؤدي إلى فشل غير متوقع ، مثل فقدان الطاقة المفاجئ أو الأحداث الحرارية.
5. انقطاع التيار الكهربائي أو انخفاض الكفاءة
يمكن أن تؤدي BMS الفاشلة إلى انخفاض الكفاءة أو حتى إجمالي في الطاقة. بدون الإدارة السليمة لـالجهد االكهربىودرجة الحرارة وموازنة الخلايا ، قد يغلق النظام لمنع مزيد من الضرر. في التطبيقات حيثسلاسل بطارية عالية الجهدتشارك ، مثل السيارات الكهربائية أو تخزين الطاقة الصناعية ، قد يؤدي ذلك إلى فقدان مفاجئ في الطاقة ، مما يشكل مخاطر سلامة كبيرة. على سبيل المثال ، أالليثيوم الثلاثيةقد تغلق حزمة البطارية بشكل غير متوقع أثناء الحركة الكهربائية ، مما يخلق ظروف قيادة خطيرة.
وقت النشر: SEP-11-2024
