Ett batterihanteringssystem (BMS)spelar en viktig roll för att säkerställa säker och effektiv drift av litiumjonbatterier, inklusive LFP och ternära litiumbatterier (NCM/NCA). Dess primära syfte är att övervaka och reglera olika batteriparametrar, såsom spänning, temperatur och ström, för att säkerställa att batteriet fungerar inom säkra gränser. BMS skyddar också batteriet från att överladdas, överurladdas eller fungera utanför sitt optimala temperaturområde. I batteripaket med flera serier av celler (batteristrängar) hanterar BMS balanseringen av enskilda celler. När BMS går sönder blir batteriet sårbart, och konsekvenserna kan bli allvarliga.
1. Överladdning eller överurladdning
En av de viktigaste funktionerna hos ett BMS-system är att förhindra att batteriet överladdas eller överurladdas. Överladdning är särskilt farligt för batterier med hög energidensitet som ternärt litium (NCM/NCA) på grund av deras känslighet för termisk rusning. Detta inträffar när batteriets spänning överstiger säkra gränser, vilket genererar överskottsvärme, vilket kan leda till explosion eller brand. Överurladdning kan å andra sidan orsaka permanenta skador på cellerna, särskilt iLFP-batterier, vilket kan förlora kapacitet och uppvisa dålig prestanda efter djupa urladdningar. I båda typerna kan BMS:ens misslyckande med att reglera spänningen under laddning och urladdning resultera i oåterkalleliga skador på batteripaketet.
2. Överhettning och termisk rusning
Ternära litiumbatterier (NCM/NCA) är särskilt känsliga för höga temperaturer, mer än LFP-batterier, som är kända för bättre termisk stabilitet. Båda typerna kräver dock noggrann temperaturhantering. En fungerande BMS övervakar batteriets temperatur och säkerställer att den håller sig inom ett säkert intervall. Om BMS-systemet slutar fungera kan överhettning uppstå, vilket utlöser en farlig kedjereaktion som kallas termisk rusning. I ett batteripaket som består av många serier av celler (batteristrängar) kan termisk rusning snabbt sprida sig från en cell till nästa, vilket leder till katastrofala fel. För högspänningstillämpningar som elfordon förstoras denna risk eftersom energitätheten och cellantalet är mycket högre, vilket ökar sannolikheten för allvarliga konsekvenser.
3. Obalans mellan battericeller
I flercellsbatteripaket, särskilt de med högspänningskonfigurationer som elfordon, är det avgörande att balansera spänningen mellan cellerna. BMS-systemet ansvarar för att säkerställa att alla celler i ett paket är balanserade. Om BMS-systemet går sönder kan vissa celler bli överladdade medan andra förblir underladdade. I system med flera batteristrängar minskar denna obalans inte bara den totala effektiviteten utan utgör också en säkerhetsrisk. Särskilt överladdade celler riskerar att överhettas, vilket kan orsaka katastrofala fel.
4. Strömavbrott eller minskad effektivitet
Ett felaktigt BMS-system kan resultera i minskad effektivitet eller till och med totalt strömavbrott. Utan korrekt hantering av spänning, temperatur och cellbalansering kan systemet stängas av för att förhindra ytterligare skador. I applikationer där högspänningsbatteristrängar är inblandade, som elfordon eller industriell energilagring, kan detta leda till plötsligt strömavbrott, vilket utgör betydande säkerhetsrisker. Till exempel kan ett ternärt litiumbatteripaket stängas av oväntat medan ett elfordon är i rörelse, vilket skapar farliga körförhållanden.
Publiceringstid: 23 sep-2024
