Πώς το BMS της μπαταρίας λιθίου εξασφαλίζει την ασφάλεια και αποτρέπει εκρήξεις

Το σύστημα διαχείρισης μπαταριών ιόντων λιθίου (BMS) εξασφαλίζει την ασφαλή λειτουργία της μπαταρίας μέσω μηχανισμών ασφαλείας πολλαπλών επιπέδων για την πρόληψη της έκρηξης και της θερμικής απόδρασης.Οι ακόλουθες είναι οι βασικές λειτουργίες και οι αρχές υλοποίησης::

Ι. Παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο και προστασία παραμέτρων

Το BMS εξασφαλίζει ότι η μπαταρία λειτουργεί εντός ασφαλών ορίων με συνεχή παρακολούθηση βασικών παραμέτρων όπως τάση, ρεύμα και θερμοκρασία:

1Παρακολούθηση τάσης

• Παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο της τάσης των μονομερών για την πρόληψη της υπερτάσης (> 4,2V) ή της υποτάσης (< 3,0V).75V (υπερφόρτιση επιπέδου 1) ή 3.90V (υπερφόρτιση επιπέδου 2).

• Τεχνικές διαχείρισης εξισορρόπησης (παθητικές/δραστικές) για τη μείωση των μεμονωμένων διαφορών τάσης και την αποφυγή τοπικής υπερφόρτισης ή υπερφόρτισης λόγω ασυνέπειας τάσης

2.Σύγχρονο όριο

• Ορίζει τα κατώτατα όρια ρεύματος φόρτισης/αποφόρτισης (π.χ. 1,0C για προειδοποίηση υπερτάσης φόρτισης, 2,0C για υπερτάση αποφόρτισης) και διακόπτει το κύκλωμα όταν υπερβαίνουν τα όρια

• Η προστασία από βραχυκύκλωμα αποκόπτει το ρεύμα μέσα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου μέσα από σωλήνες MOS για να αποτρέψει τη θερμική απόδραση που προκαλείται από υψηλό ρεύμα.

3Διαχείριση θερμοκρασίας

• Ο αισθητήρας θερμοκρασίας παρακολουθεί την θερμοκρασία της μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο, το εύρος εργασίας είναι συνήθως -20 °C ~ 60 °C. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας παρακολουθεί την θερμοκρασία της μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο,το εύρος λειτουργίας είναι συνήθως -20°C~60°C.
• Ασυνήθιστη θερμοκρασία (π.χ. > 60°C) ενεργοποιεί την απενεργοποίηση ή το κλείσιμο της ενέργειας για την αποτροπή της αποσύνθεσης των ηλεκτρολυτών και της θερμικής διαφυγής

ΙΙ. Μηχανισμοί προστασίας σε πολλά επίπεδα

Το BMS χρησιμοποιεί μια στρατηγική προστασίας σε στρώματα με σταδιακή κλιμάκωση για την αντιμετώπιση των κινδύνων:

1.προστασία από υπερφόρτωση

• Η τάση φόρτισης διαιρείται σε τρία επίπεδα απόκρισης: διακοπή της φόρτισης όταν φτάνει τα 3,65 V, αναγκαστική διακοπή σε 3,75 V, κλειδώση του συστήματος σε 3,90 V μέχρι χειροκίνητη παρέμβαση.

• Εξισορρόπηση τάσης για την αποφυγή υπερφόρτισης των μεμονωμένων κυψελών, π.χ. παθητική εξισορρόπηση μέσω αντίστασης, ενεργός εξισορρόπηση για τη μεταφορά ενέργειας σε κυψέλες χαμηλής τάσης

2.προστασία από υπερβολική έκκριση

• Σταματήστε την εκφόρτιση όταν η τάση εκφόρτισης είναι χαμηλότερη από 2,5 V· σε ακραίες περιπτώσεις (π.χ. 2,0 V), διακόψτε την εκφόρτιση με τη βία και ενεργοποιήστε τον μηχανισμό επαναφόρτισης.
• Αποφύγετε την διάλυση του χαλκού από το αρνητικό ηλεκτρόδιο και την ανάπτυξη των δενδριτών λιθίου, αποτρέψτε το εσωτερικό βραχυκύκλωμα

3.Προστασία από υπερστροφή και βραχυκύκλωμα

• Δυναμικά ρυθμιζόμενα κατώτατα όρια ρεύματος σε συνδυασμό με διπλή προστασία υλικού (συσσωρευτής) και λογισμικού (έλεγχος σωλήνα MOS).

• Το BMS διακόπτει το κύκλωμα εντός 100 ms σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, καταστείλοντας την επίδραση του στιγμιαίου υψηλού ρεύματος (π.χ. χιλιάδων αμπερών) στη μπαταρία.

ΙΙΙ. Πρόληψη και αντιμετώπιση προβλημάτων από θερμικές διαρροές

1.Προειδοποίηση θερμικής διαφυγής

• Ο κίνδυνος θερμικής διαφυγής, π.χ. άνοδος της πίεσης του αερίου πριν από τη διάσπαση του ηλεκτρολύτη, προβλέπεται με την παρακολούθηση του ρυθμού αλλαγής της θερμοκρασίας και της τάσης (dV/dt).
• Σε συνδυασμό με την ανάλυση των ιστορικών δεδομένων, ενεργοποιεί την απώλεια θερμότητας ή την απομόνωση των ελαττωματικών μονάδων εκ των προτέρων.

2.Ανάλυση προβλημάτων και αντιμετώπιση έκτακτης ανάγκης

• Το BMS καταγράφει τον τύπο σφάλματος (π.χ. υπερβολική διαφορική πίεση σε μία μονάδα, χαμηλή SOC) και τον χειρίζεται με ιεραρχικό τρόπο: συναγερμός, μείωση ισχύος, διακοπή επαφής
• Αποσύνδεση του κύριου κυκλώματος σε περίπτωση σοβαρής δυσλειτουργίας (π.χ. θερμική διαρροή) και αναφορά σε εξωτερικό σύστημα μέσω της διεπαφής επικοινωνίας