كيف تضمن بطارية الليثيوم BMS السلامة وتمنع الانفجارات

يضمن نظام إدارة بطارية ليثيوم أيون (BMS) التشغيل الآمن للبطارية من خلال آليات السلامة متعددة المستويات لمنع الانفجار والهروب الحراري.فيما يلي وظائفها الأساسية ومبادئ تحقيقها:

رصد الوقت الحقيقي وحماية المعلمات

يضمن نظام BMS أن تعمل البطارية ضمن حدود آمنة من خلال مراقبة مستمرة للمعلمات الرئيسية مثل الجهد والتيار والدرجة الحرارية:

1مراقبة الجهد

• مراقبة في الوقت الحقيقي لجهد المونومر لمنع الجهد الزائد (> 4.2 فولت) أو الجهد المنخفض (< 3.0 فولت). على سبيل المثال ، يقوم نظام BMS بقطع دائرة الشحن بالقوة عندما يتجاوز جهد الوحدة 3.75 فولت (المستوى 1 من الشحن الزائد) أو 3.90 فولت (مستوى 2 من الشحن الزائد)

• تقنيات إدارة الموازنة (سلبية / نشطة) للحد من اختلافات الجهد الفردية وتجنب الإفراط في الشحن أو الإفراط في التفريغ بسبب عدم الاتساق في الجهد

2الحد الحالي

• يحدد الحد الأدنى لتشغيل / تفريغ التيار (على سبيل المثال، 1.0C لتشغيل تحذير التيار الزائد، 2.0C لتفريغ التيار الزائد) ويقطع الدائرة عند تجاوز الحدود

• حماية الدائرة القصيرة تقطع التيار في غضون ميلي ثانية من خلال أنابيب MOS لمنع الهروب الحراري الناجم عن التيار العالي.

3إدارة درجة الحرارة

• جهاز استشعار درجة الحرارة يراقب درجة حرارة البطارية في الوقت الفعلي، نطاق العمل عادة ما يكون -20 °C ~ 60 °C. جهاز استشعار درجة الحرارة يراقب درجة حرارة البطارية في الوقت الفعلي،نطاق التشغيل عادة ما يكون -20 °C ~ 60 °C.
• درجة حرارة غير طبيعية (على سبيل المثال > 60 درجة مئوية) تؤدي إلى إيقاف التيار الكهربائي أو إيقاف تشغيله لمنع تحلل الكهربائيات والهروب الحراري

آليات الحماية متعددة المستويات

يستخدم نظام BMS استراتيجية حماية طبقات مع تصعيد تدريجي لمعالجة المخاطر:

1حماية من الإفراط

• يتم تقسيم جهد الشحن إلى ثلاثة مستويات من الاستجابة: إنهاء الشحن عند الوصول إلى 3.65 فولت؛ قطع القسري عند 3.75 فولت؛ قفل النظام عند 3.90 فولت حتى التدخل اليدوي.

• معادلة الجهد لتجنب الإفراط في شحن الخلايا الفردية ، على سبيل المثال معادلة سلبية من خلال تبديد الطاقة المقاومة ، معادلة نشطة لنقل الطاقة إلى خلايا الجهد المنخفض

2حماية الفراغ الزائد

• أوقف التفريغ عندما يكون فولت التفريغ أقل من 2.5 فولت؛ في الحالات القصوى (على سبيل المثال، 2.0 فولت) ، أقطع بالقوة وتفعيل آلية إعادة الشحن.
• تجنب حل ورق النحاس الكهربائي السلبي ونمو عصابات الليثيوم ، ومنع الدائرة القصيرة الداخلية

3حماية من التيار الزائد والدائرة القصيرة

• عتبات التيار القابلة للتعديل الديناميكي جنبا إلى جنب مع الحماية الثنائية للأجهزة (البوابة) والبرمجيات (تحكم أنبوب MOS).

• يقطع نظام BMS الدائرة في غضون 100 ميلي متر في حالة القطع القصير ، مما يقضي على تأثير التيار الكبير الفوري (على سبيل المثال الآلاف من الأمبيرات) على البطارية.

III - الوقاية من الهروب الحراري وإصلاح الأخطاء

1.تحذير من الهروب الحراري

• يتم التنبؤ بخطر الهروب الحراري، على سبيل المثال ارتفاع ضغط الغاز قبل تحلل الكهربائي، عن طريق مراقبة معدل تغير درجة الحرارة والجهد (dV / dt).
• جنبا إلى جنب مع تحليل البيانات التاريخية، فإنه يؤدي إلى تبديد الحرارة أو عزل الوحدات المعيبة مقدما.

2.حل المشاكل والاستجابة للطوارئ

• يسجل نظام BMS نوع الخطأ (على سبيل المثال، ضغط التفاضل المفرط في وحدة واحدة، SOC منخفضة) ويعالجها بطريقة هرمية: إنذار، خفض الطاقة، قطع الاتصال
• فصل الدائرة الرئيسية في حالة وجود خلل خطير (مثل الهروب الحراري) وإبلاغ النظام الخارجي عن طريق واجهة الاتصال